调度系统在聚氯乙烯生产全流程监控中的应用

马志超

（唐山三友氯碱有限责任公司，河北 唐山 063305）

随着工业集成化、网络化、信息化的发展，将多种系统通过通讯协议集中在一起监控成为现实。唐山三友集团氯碱有限责任公司生产烧碱、聚氯乙烯树脂等主要产品和二氯乙烷、液氯、盐酸等副产品。目前PVC产能为43.5万t/a，PPVC专用树脂产能为9万t/a。公司技术人员为了达到聚氯乙烯和烧碱等主副产品生产数据的共享和各工序关键参数的统一监控，打破岗位界限，成功实现了不同生产模板的数据联通，建立起全公司生产平衡体系，实现各项原辅料、产成品的产销平衡监控，且通过关键指标的动态监控实现实时监测和报警提示，很大程度提高了生产系统运行的稳定性，节省了数据提取时间，减少了异常情况下的数据分析过程。

1 生产调度系统的开发背景

中国的经济发展已经进入工业智能化时期，随着生产技术的不断深化、生产规模的持续扩大以及市场竞争的不断加剧，企业现代化管理也愈加复杂。近年来，三友氯碱公司在自动化方面投入加大，单体、聚氯乙烯等生产系统原有的DCS工程师站均已配套更新，导致原有采集输入生产调度网中的数据无法显示、大量新投用的技改项目的控制参数也未实现在生产调度网中的更新。为了打造一套精简高效的生产调度体系，将电石、单体、烧碱和聚氯乙烯树脂等各生产板块的关键数据整合，构建一套全流程的生产调度网，实现原料、化工生产、电力负荷、产品储运等核心数据的掌控。公司技术人员通过开发全新的计算程式，将化工生产的投料、运行过程、产品出口等信息重新组网，整合各生产系统关键运行参数，精简生产关键控制点。通过调度网数据实现重大危险源数据、消耗点、关键参数点和计量点及所有物料产销平衡的全流程监管，及时发现单点的异常信息，降低事故发生率。

2 生产调度系统的功能

公司采用的是实时数据库PI系统进行各控制系统模拟量、开关量等实时信息的数据采集。采用PI-Datalink进行报表制作，通过实时数据库PI系统提供的客户端工具PI-Processbook，根据用户的需要自由组态各种中文流程图画面，棒图、参数图、趋势图等，实时显示各种类型的数据、PI实时数据库服务器与接口机之间的通讯状态。网页发布包括重大危险源监控报表、A级联锁报表、车间级工序计量报表、车间级关键参数报表、调车间级衡算报表、生产系统实时数据等，利用PI-Processbook工具可通过流程图、趋势图和数据一览表的方式随意查询实时和历史数据，对各生产流程进行统一的监视和查询。

2.1 重大危险源数据实时监控及报警功能

公司坚持以先进的安全理念体系为基础，以安全组织和先进的体系制度为保障，不断落实安全主体责任制，积极推动生产系统构建安全保障体系，将公司的安全管理模式向科学化、先进性过度，重点对潜在的、可能发生的各种不安全问题及隐患进行分析和提前预防，优先保证各项安全工艺、设施和设备的投入，在确保安全的前提下，追求公司利益最大化。利用数字化信息手段，将安全监控信息录入调度网络系统，提升安全管理保障体系。

根据公司重大危险源分级管控要求，电石仓库、氯乙烯储罐和聚合釜等均属于重大危险源管控区域。为加强聚氯乙烯生产系统重大危险源的管理，确保各项中控指标均在安全指标范围内运行，通过调度网实时数据库PI系统对DCS数据进行采集和监控，并与现场数据保持同步更新。不仅能够对异常数据做出准确及时的判断并采取有效处理措施，而且还能通过调度系统内各项监控指标的历史运行记录，查看一段时间内数据变化趋势，可以通过数控累计来更快更准确发现生产问题，根据生产指标历史走向做出提前预判和正确决策，提高生产系统的安全性，严禁出现超温、超压、超负荷现象。

2.2 关键参数实时监控报警及工艺连锁管控

近年来，中国乃至世界范围内的众多工业事故都与报警管理不当有关，报警管理一直是化工行业关注的焦点。报警值设置不合理、响应不及时、响应方式不正确、频繁报警对操作人员造成干扰等，均会导致企业发生不必要的生产损失，使装置的安全性降低甚至导致事故发生。因此，严格按照化工企业报警的管理要求，确保报警系统在正确的时间用正确的方法为操作人员提供正确的信息，为化工企业避免、减小、防止系统的紊乱提供帮助，从而减少财产损失和环境污染，杜绝生产安全事故的发生。

为加强工艺报警管理，减少人为失误，避免工艺事故的发生，公司遵循《化工企业报警管理实施指南》，对生产工艺中的报警实施全周期管理，包括报警理念、报警识别、详细设计、实施、运行、监控和评级、变更管理、审核等一系列管理活动。健全预报系统，梳理现有报警系统及精度，密切关注自动化、信息化技术的最新发展方向，提出新增预报系统计划，引入智能调度网络系统，实现关键技术指标异常的预判，提前进行谋划，减少人为因素对生产线的干扰，提升管理水平，保障生产系统安全运行。通过关键参数监控模块对全厂物料关键参数进行工艺控制指标的高低限设置，可以在调度网上实现对工艺关键参数点的报警提示功能，同时可以通过跟踪各项关键指标历史趋势的查询来掌握不同阶段指标及生产系统的运行情况，以便技术人员及时做出指标调整，并对异常数据做出准确及时的判断，采取有效处理措施。

生产调度网联锁保护系统用于监视生产系统或单元装置的操作，在生产过程超出安全操作范围、机械设备故障、系统自身故障或能源中断时，能自动产生一系列预先定义的动作，使操作人员和工艺装置处于安全状态。保护系统包括生产过程中保证生产装置安全运行、防止事故发生、避免设备故障损坏的连锁保护系统；生产装置中实现设备正常启停、安全运转的连锁系统。通过调度系统聚氯乙烯联锁项目的监控，做到实时监控生产运行状况，异常情况早发现、早处理，减少非计划停工，避免重大设备故障及人身伤亡事故的发生，为聚氯乙烯生产运行提供有力保障。

2.3 全生产流程生产运行平衡数据动态监控

生产实时数据监控系统作为生产过程控制系统和经营管理系统的中间层，为实现全面信息化提供实时、完整、可靠的数据和应用，实现生产自动化、管理信息化的融合与应用。根据运行负荷、设备参数，给出物料平衡方程，计算结果以图表的形式直观体现，较普通DCS更直观。实现不同系统的数据横向对比，减少传统的数据提取、录入、人工分析的过程，提高工作效率。通过网页报表的显示，可以直观地显示出公司整体的生产和平衡状况，生产管理人员可以根据聚氯乙烯产品的产量及销量的匹配度来随时调整生产结构，做到产品结构的最优。

公司基于调度网大数据技术的分析系统建立数据仓库，包括原料原盐、电石的存储量、生产运行中中控指标参数、公用工程、燃动力消耗数量等。利用数据挖掘技术，通过统计分析工具，对数据资源进行整合分析，能提供产品生产实时运行负荷、生产氯平衡、产品质量等级等各种分析报告，为企业的生产经营活动提供决策信息。另外，通过调度网内部数据及公式计算来建立关键工序负荷统计测评体系，包括烧碱工序产能测评、转化工序产能测评、PVC树脂产能测评等。通过以上测评掌握生产系统关键工序负荷及运行情况，利于生产运行及负荷的调整。通过对全生产工艺流程中关键产品和副产品的流向及存储量等数据的计算，实现氯碱公司生产中各工序产能的在线实时监控，做到对盐水产量及电解负荷、盐酸、次钠、液氯、单体、管道氯气、PVC产量等的瞬时分配。通过调度网的开发利用，加强了数据资源的管理，建立了生产负荷测评体系，可使员工更为直观地了解公司的生产运行状况。

3 生产调度系统数字化实施效果

3.1 烧碱直流电耗降低

公用工程数据变化直观地反映各用户的不同需求量，数字化调度网络可以错峰调配公用工程的消耗用户，减少公用工程支出成本。受疫情影响，公司生产降负荷运行，通过科学匹配烧碱车间各期电解负荷，充分利用二三期电解槽效率高的优势使其处于高负荷运行状态，降低其他电解槽运行负荷，最大限度降低直流电耗，2021年上半年烧碱产量及直流电耗数据见表1。

表12021 年上半年烧碱产量及直流电耗数据

由表1数据得出，2021年上半年烧碱直流电耗计划值为2 149 kW·h/t，通过合理匹配生产负荷，实际运行数值为2 114 kW·h/t，降低了35 kW·h/t。

3.2 副产蒸汽提产

通过数字化生产调度网的开发和使用，实现公司全生产工艺流程的监管和对各生产板块的关键数据整合，生产调度可以实现对全厂水电汽和原材料等资源的错峰调整、合理匹配，以达到生产效益最大化。实时在线监控烧碱合成炉副产蒸汽量，调整热水与蒸汽的产比，调峰运行，降低外网蒸汽的使用量，降低外网蒸汽消耗。2021年副产蒸汽数据见表2。

表22021 年副产蒸汽数据汇总表

2021年1-4月副产蒸汽的日均值为509 t，5-11月副产蒸汽的日均值为603t，蒸汽增长量为94t/d，全年蒸汽增长32 900 t。

3.3 产品质量等级提升

公司以问题为导向，以需求为方向，确立了自动化调度网络信息支撑的全流程闭环管理模式，即市场需求-业务调研-经营策划-生产运行-问题反馈-功能优化的一系列闭环管理。通过加强对数据资源的管理，提高数据质量，为分析数据信息、利用数据价值，提升专业管理水平，支撑公司决策，推动企业发展奠定坚实的基础。通过数字化网络管理，及时跟进市场变化，灵活调整产品结构。

通过数字化调度网络的作用，及时跟进市场变化，灵活调整产品结构。从PVC树脂配方管理、产品质量台账、关键工艺指标等几方面进行PVC树脂产品提质。实时监控生产运行及产品质量指标，结合实际生产情况及时发现产品质量波动的原因并采取有效措施，减少产品降等品的产生。2021年通用树脂及专用树脂的优级品率/合格品率较2020年均有所提升，树脂优级品率/合格品率见表3。

表32020 -2021年树脂优级品率/合格品率汇总%

3.4 企业安全生产管理升级

通过数字化调度网络的应用，为保证生产运行稳定、提高企业经营质量创造了良好的条件。建立了关键工序负荷统计测评、烧碱工序产能测评、转化工序产能测评和PVC树脂产能测评等，通过以上测评掌握生产系统关键工序负荷及运行情况，排查“三超”问题，保障生产系统安全稳定运行。通过实施生产工艺报警系统监控，规范报警器的报警、记录、处理及检查流程，实现报警器规范管理；同时，建立报警器报警月分析制度，通过采取相关措施，减少误报情况，使报警器切实起到预警作用，保障生产系统安全运行。

对全厂物料关键参数进行工艺控制指标的高低限设置，可以在调度网上实现对重大危险源及工艺关键参数点的报警提示功能。通过对重大危险源及关键参数实时监控，能够对异常数据做出准确的判断并采取及时有效处理措施，以保持各工序正常运行，提高生产系统的安全性。

3.5 其他

通过调度网数据跟踪显示可以及时调整产品结构，做到生产冗余最优，提高化工系统安全运行系数；实现技术管理人员直接从调度网平台调取数据，减少车间技术人员的工作强度；更多的管理人员可以参与生产监管，及时发现单点的异常信息，降低事故发生率。

4 结语

信息化水平已经成为企业管理水平和综合实力的重要标志。三友氯碱公司通过推进调度网数字化管理，打破生产“黑箱”，实现敏捷性生产管理，通过生产可追溯、异常情况及时报警等模板来达到生产绩效、人员绩效和设备绩效的准确分析，保证生产系统高效稳定运行。