石化企业信息化过程中的数据源建设

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1、石化企业信息化过程中的数据源建设李实中国石油抚顺石化分公司石油二厂副总工程师、高级工程师。随着科学技术的迅猛发展，石化企业越来越广泛地采用信息技术来改造传统产业，具体包括 动态生产调度、优化计划排产、实施电子商务、提升管理水平等，使其成为挖潜增效、赢得 市场竞争胜利的重要途径。在石化企业信息化开发实践过程中，最重要的基础工作是数据源 的建设。一 石化企业信息化石油化工以原油和天然气为主要原料，生产出燃料、润滑油、石蜡等产品，满足社会的需要， 同时谋求企业的最大经济效益。石油化工流程是连续生产，规模大，由许多复杂、内部关联 的单元操作模块组成，单元模块之间由物料流、能量流及设备的相互连接而组成不

2、同的石油 化工过程流程。石化企业仪表自动化程度较高，技术进步速度很快，信息化工作起步也较早，近几年的应用 概括起来主要包括：信息网络和数据库等基础设施建设、生产装置先进控制和生产过程优化、 计算机辅助设计(CAD)、生产流程模拟、办公自动化(0A)、管理信息系统(MIS)、计算机集 成制造系统(CIMS)、企业资源计划(ERP)等。随着加入WTO，我国石油化工行业面临巨大 挑战，为实现原油配置优化、资源调度优化、提高炼油负荷率、增加轻油收率、提高资本回 收率、降低销售成本等目标，加快端到端全面信息化势在必行。石化企业信息化的目的是采用信息技术改造传统产业，信息化带动工业化。越来越多企业决 策者

3、和IT业者都认识到，上述林林总总的应用，都离不开方方面面数据的支持。可想而知， 没有完整、准确、有效的数据，信息化便成为无源之水、无米之炊。有了丰富的数据平台， 才能实现各种应用。从国内石化企业信息化建设的实践来看，也令人信服地证实了这一点。 哪个企业抓住了数据源的建设，即使在初期花费了较大投资、占用了稍长时间，但后劲足， 不返工，做得有水平，有深度，有效益，最终的信息化进程还是快的。二 数据源总体分类所谓数据源，即数据的源头，它是在数据产生的当时当地直接获取数据的实体。数据牵涉面 广，种类繁多，可从数据的来源、时间、特点、用途、表现形式等对其进行分类，宏观上包 括原始数据和加工数据、专用数据

4、和共享数据、静态数据和动态数据、实时数据和历史数据、 内部数据和外部数据等，构成企业的业务流、信息流、资金流和物流。对石化这一具体的行 业来说，其数据源总体上应该包括以下内容。1. 工艺流程数据 生产装置的连续运行是石化企业的流程特点，而工艺流程数据直接、实时、准确地反映了生 产装置运行状况。所谓工艺流程数据，指的是生产装置各单元测线的温度、压力、流量、液 位、在线分析仪器数据、重要阀门开度和自保联锁状态等。显而言之，这些包括由原料、产 品、操作参数、能耗和剂耗等在内的生产装置综合数据，是现场工艺人员调整操作的依据， 也是上层生产调度人员掌握生产装置运行状况的手段，进而指挥和平衡生产。同时，工

5、艺流 程数据也是先进控制和优化控制实施的基础，反过来又能通过工艺流程数据来检查和评价其 控制效果。2. 油品质量数据石化企业的操作者和管理者需要可靠、实时的产品质量数据，以便及时调节生产，使流程的 每个环节都能够迅速响应条件的改变，用合理的质量来获取有效利润。油品质量数据项多繁 杂，如密度、黏度、比色、闪点、倾点、浊点、冰点、燃点、蒸汽压、凝固点、冷滤点、含 氧量、辛烷值、烃组成和其他色谱数据，以及馏出口组分和出厂产品的合格率等。质量数据 的采样周期由生产流程的需要而定，根据不同质量数据安排为lh、2h、4h;在开车和生产 非正常期间，则根据需求随时采样，进行化验分析。质量是企业的生命，石化企

6、业对油品质 量数据的管理是十分严格的，实验室信息化管理系统（LaboratoryInformation Management Sys tems, LIMS就是为解决这一课题应运而生的，它在国外相当流行，应引起我们足够的重 视。3. 油品罐存数据储罐是石化企业原料、半成品和成品的集散仓库，直接关系着物料平衡、油品调合和生产过 程的调度，构成了举足轻重的储运系统。油品罐存数据主要包括油罐液位、油罐当前状态（进 油、出油、循环、封罐）、油温、介质密度、液位超限报警、可燃气体报警、阀门开关状态， 以及机泵启停状态、管道油品流向等。储运系统数据实时性的要求远不如生产流程，一般是 分钟、甚至是小时级。储运

7、系统自动化，不仅从安全上能够避免跑油、窜油、冒罐等事故的 发生，而且在提高油品调和质量、充分利用储罐空间和节能降耗等方面发挥重要作用。4. 公用工程数据公用工程是石化企业生产的基本保证，相关数据包括水、电、汽、油、液化气、瓦斯、风、 氮气、氢气等。对液体和气体计量仪表的选型，主要应依据3方面考虑：（1）被计量介质的 类型要求;（2）被计量介质的工况要求，如组分、流量、压力、温度、黏度等;（3）被计量介 质的精确度要求。如原油进厂和产品出厂、动力外购和供外、进装置原料和出装置产品、生 产系统成本核算、生产过程控制系统、辅助单位用能等;供电系统要实现对变电所各母线电 流、电压、电功率、电度量等数据

8、和断路器、继电保护信号综合采集，完成对供电日、月、 年负荷及生产装置负荷的统计，并具有越限报警和事故追忆等多种功能;考虑到瓦斯系统运 行状况对石化企业生产过程的影响举足轻重，对以下现场数据的收集是不可缺少的：高压与 低压瓦斯、气柜系统（气柜高度、压缩机运行状态）、火炬系统（放空瓦斯量、蒸汽使用量、火 炬点火时间）、关键阀门开度、重要部位压力和加热炉烧瓦斯火嘴数目等。5. 设备管理数据 一个石化企业，有成千上万台各种类型的设备。这些设备状态正常与否，是生产装置安稳长 满优运行的关键。设备的静态和动态数据科学地决定了工厂维护和检修计划的制定和实施。 描述和反映设备状况的数据，包括设备型号、规格参数

9、、生产厂家、安装时间、附属设备、 检修记录、更换配件等档案数据以及腐蚀、密封、偏差、完好等现场数据。特别要提出的是， 对石化企业来说，在线实时监测大机组运行状态，如转速、轴温、振动和轴位移等参数，并 经计算机处理后提供当前和历史趋势图、轴心轨迹/时基图、频谱/全频谱图、系统事件列表、 报警列表等，是十分重要的。为了进一步提高大机组的维护水平，尤其是能在故障发生前做 出正确判断并采取相应措施，防患于未然，还可考虑采用专家系统，进行故障的诊断和预测。6. 经营管理数据相对低层的生产管理数据来说，经营管理数据属企业的上层决策范畴。具有行业特色的ERP 系统，正是在如财务(成本、资金、利润、损益、负债

10、)、计划(排产、平衡、盘点、达标)、 销售(计划、合同、市场、运输)、供应(采购、合同、库存、商情)、技改(计划、评估、进度、 投资)、人事(档案、考核、调配、工资)等数据完整性和准确性的基础上，通过业务流程清晰 的描述和定义，在企业内部建立一套集成的管理信息系统，以支持日常操作和高级管理，最 终实现企业运作的优化。显而易见，它对企业管理的规范化和领导决策的科学化，最终提高 经济效益和市场竞争力，起到了至关重要的作用。7. 办公自动化数据 根据现代办公的业务需要，办公自动化的定位应包括：(1)完善的文字处理功能。文字处理 要求能准确、迅速处理各类文件、报告，并具备文字的编辑、修改、存储、排版、

11、打印和复 制等功能，为用户提供易学易用的汉字输入方式。(2)较强的数据处理功能。数据处理是办 公自动化的基本业务，通过计算机的软硬件，准确地对数据进行登录、分类、存储、统计、 查询和制表。(3)语音处理和图像处理。多媒体技术的出现，使办公自动化领域面目一新， 给用户带来极大方便，同时也提高了办公信息的应用范围和应用价值。办公自动化数据大多属超文本范畴，主要包括：(1)企业的收发文；(2)数据共享的“部门信 息”；(3)上报或下传的请示、批复、指示、汇报、报告、通知、通报、调查报告、工作计划 工作方案、工作总结； (4)网上公共信息； (5)电子邮件； (6)个人文档资料管理等。 Lotus D

12、omino/Notes 技术的推出，在很大程度上消除了制约办公自动化实施的瓶颈，确立了在这 一领域事实上标准平台的地位。三 数据源的集成和管理1. 数据的采集(1) 人工采集 人工采集数据，一般指操作人员利用石化企业生产过程中由测量仪器仪表所获取并显示出的 各种流程、动力、储运等数据，以及在石化企业经营过程中产生的各种凭证、账单、报表等 数据，通过键盘输入到信息管理系统，记录到系统所定义的载体或介质上。(2) 自动采集石化企业已普及地采用了智能化仪表、PLC、微机监控、DCS和现场总线，不仅能实时、准 确和完整地获取生产和经营数据，而且可在接口的支持下，无须人工干预通过网络上传到企 业的信息管

13、理系统。这就是数据自动采集的工作方式。(3) 人工和自动相结合的采集为满足信息管理系统的总体需求，在目前还无法做到完全自动采集数据的情况下，采用人工 和自动相结合的数据采集方式是可行的，也是必然的。因为对管理层和决策层来说，他们所 关心的是所需企业生产经营数据的及时、完整和准确，而并不苛求这些数据的来源。人工和 自动相结合的数据采集方式，只是暂时和过渡的过程，应尽快创造条件，最终实现数据的自 动采集。2. 实时数据库炼油厂过程层的数据，包括工艺、储运、设备运行和公用工程等，其中实时数据反映了当前 生产状况，历史数据记载了以前的生产过程，这些大量复杂数据的收集、存储、处理和查询， 采用传统文件管

14、理或关系数据库，是很难完成的。实时数据库技术，从根本上解决了流程工 厂过程数据的自动采集、加工处理和指导生产的瓶颈。实时数据库中的每个数据对象，都由 当前值、采样时刻和有效期3 要素来描述。实时数据库具有和传统数据库基本相同的体系结 构，其不同点主要表现在数据与时间的相关性，从而使其既能支持对大量数据的共享，维护 数据的完整和一致，又能满足对数据进行实时处理的要求。实时数据库用于过程数据的自动采集、存储和监视，其范围相当广泛，主要表现在： (1)能 与各种底层控制设备如 DCS、PLC、智能仪表、罐区检测单元、实验室管理系统等)相连， 实现多种数据源的自动采集；(2)监控现场过程正发生的实时数

15、据，及时指导生产，调整流 程操作；(3)记录现场过程的历史数据，供历史数据查询、事故分析和流程模拟使用；(4)生 产装置先进控制和优化控制的数据平台，其目标的实施可提高装置处理能力、产品收率、产 品质量，获取可观的经济效益；(5)和关系型数据库相结合，构建分布式应用系统，为石化 企业管控一体化提供完整的数据源和功能强大的作业管理。目前较为流行的实时数据库有3种：(1) InfoPlus美国ASPEN公司的产品，其核心是一个实时数据库，外层有多个能满足不同 需求的层次化产品，为现场实时数据的采集和应用、历史数据的管理、整体的先进控制和优 化，提供了有效的支持环境和开发平台。InfoPluS能与几

16、乎所有的底层设备相连，如盘装仪 表、DCS、PLC、罐区检测系统等数据源。InfoPluj把生产装置操作信息、流程数据、实验 室数据和业务管理数据有机地结合在一起，具有监测显示、生产管理、先进控制等功能，填 补了管理与控制的“夹缝”，为管控一体化提供了支持平台。(2) PI(Plant Information sys美国 OSI Softwar公司开发的一套基于C/S的商品化软件应 用平台，分布式结构，在多种系统配置下运行，支持的客户个数无限制，可使用多个数据服 务器。因其采用旋转门压缩专利技术和独到的二次过滤技术，使进入到PI数据库的数据经 过有效的压缩，极大地节省了硬盘空间，能够处理超大量信息(数十万点)，可以数据原型存 储，具有很高的可靠性和很快的执行速度，能提供强大的数据分析软件、简捷的报表生成工 具和完美的Web浏览，为生产信息和管理信息提供了十分友好的集成环境。(3) Uniformance美国Honeywell Hi-spe公司推出的