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化工生产的领先战略选择
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修改时间：2009/1/15 14:06:04 浏览次数：2626
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作为中国国内著名的以石油化工为中心，精细化工、氯碱、炼油、热电相配套的综合大型化工企业，山东滨化集团正面临着原材料价格上涨，节能降耗，市场对产品精度、纯度要求更高等种种挑战。基于早在2003年便开始的合作关系，山东滨化集团再次将目光投向了世界一流的控制系统领先提供商--霍尼韦尔，并以超前的眼光选择了霍尼韦尔最新一代的过程知识系统Experion PKS C300，领先意识的选择最终成就了其领先同侪的价值。
对于山东滨化集团的决策者们而言，工厂生产上的困扰与压力似乎一直都存在着。近年来公司发展迅速，2006年已经实现销售收入140多亿，烧碱占全国约10%，荣列2006中国化工企业500强第45位。然而，作为一个以石油化工为中心，精细化工、氯碱、炼油、热电相配套的综合大型化工企业，行业内化工产品工艺技术的迅速更新，国家对环保、节能的倡导和大力监控，市场对烧碱等化工品的质量要求越来越高，上游石油和化工产品原料的价格上涨，都让滨化集团感到，压力无处不在，必须主动向世界级水平看齐，首先要在技术上获得超过国内同行的优势。
这家位于山东滨州的大型化工企业占地面积112.17万平米，总资产41亿元，在岗员工2298人，拥有油品系列、化工产品系列、油田化学品及工业助剂系列四大产品系列。集团目前烧碱总生产能力达到17万吨/年，环氧丙烷达10万吨/年，助剂生产能力达2万吨/年，炼油能力达320万吨/年。其中，氯碱产量位居全国前列，并成为全国最大三家环氧丙烷商品量厂家之一，环氧丙烷商品市场供应量居全国首位。
随着计划于2008年正式投产的东瑞化工工业园区的建设进程，此次集团决策层再次展现出领先发展的意识和战略眼光，决定采用霍尼韦尔最新一代的全套Experion PKS C300系统。该项目从2007年9月签订合同，霍尼韦尔将陆续向滨化集团提供PKS C300系统2套，用于控制包括离子膜烧碱、PVC和环氧丙烷等企业主要产品在内的7套生产装置，控制点数多达15000点。霍尼韦尔过程控制部市场战略经理姜亚春先生认为："这一项目属于化工行业控制点数超过1万点大规模项目之一，合同服务部分大约占10％，这也将是我们在国内最早开车的大规模新一代Experion PKS C300系统应用。"
"从2003年开始霍尼韦尔就成为了我们的重要合作伙伴，包括霍尼韦尔上一代的TPS系统和Experion R200在内的很多产品现在还运行在我厂。采用霍尼韦尔产品之后，我们2006年比2005年销售额提高了14%，利润率提高了51.25%，1年内便收回投资，同时次品率降低3%，合格率、优品率均有所提高"，滨化集团仪表车间张仁明主任在谈到霍尼韦尔的帮助时说道。仪表车间副主任蒋先生也认为："霍尼韦尔之前的系统近3～4年以来基本没发生过故障和出现需要更换的部件，这的确是一个值得信赖、服务很好的品牌。"
需求为先，客户为本
无论是身为甲方的滨化集团，还是身为乙方的霍尼韦尔，面临的都是一个需求为先，客户为本的原则带来的挑战。滨化集团面对的是一个对产量和质量（提升化工品精度、纯度，减少次品）要求更高的客户市场，感受到的是上游原材料价格不断上涨以及节能环保的压力。例如在环氧丙烷生产工艺方面，与欧美国家的联产法工艺相比，我国采用的氯醇化工艺最大的缺点就是设备腐蚀严重，含氯化钙的废水和废渣污染环境。然而，滨化集团现用的国产工艺设备运行不稳定、生产效率低、耗能高的状况却阻碍了其进一步提升产品质量，节能，增加设备可利用时间和生产效率的目标。为此，提供能够集成控制、调度和管理于一体，兼具开放和兼容性的新一代自动化控制系统便成了霍尼韦尔所要面对的客户需求。
对于这一项目，仪表车间副主任蒋先生认为其总体技术挑战在于："首先，装置规模很大，需要先进可靠的系统。现代流程装置的现场控制策略应用正从经典控制转向先进控制，我们希望能够直接将一些先进的调节控制算法在控制器实现，解决现场一些回路控制调节的难题。其次，企业信息化流程贯通以后，需要更好挖掘实时数据的效率,开发信息管理，实现操作管理和班组考核等，提高管理效益。第三是现场管理，例如报警状态下的事故处理与管理，这还包括与工艺等部门的协调。"为应对这样一些挑战，蒋先生认为霍尼韦尔是个理想的选择，因为其一直处于行业的领先地位，拥有先进的技术与产品。虽然目前某些技术可能暂时还用不上，但企业肯定是向前发展的，在选择合同伙伴时，需要考虑得更长远些，像PKS C300这样的面向未来的技术将来会有用武之地。
控制层的创新解决方案
在滨化集团目前采购的2套PKS C300系统中，一套用于其离子膜、盐水、粒碱生产装置中，另一套则用于其聚氯乙烯（PVC）、氯乙烯（VCM）、三氯乙烯、环氧丙烷（PO）的生产装置控制。
这些装置的控制要求并不简单。以离子膜烧碱工艺装置为例，其中包括一次盐水精制、二次盐水精制、电解、脱氯等主要的常规生产主装置。这些装置对的控制系统关键要求在于，系统运行稳定且具有较强的抗电磁干扰能力；系统能够迅速响应要求，具有电解系统联锁保护方案；系统具备异构系统的互联能力，因为一些像一次盐水精制中的过滤器设备等很多装置都自带其他品牌PLC控制器，需要与DCS通讯；最后还要求各种复杂控制方案的方便实现。
对此，霍尼韦尔姜亚春经理认为PKS C300完全满足用户要求："C300可扩展性和兼容性都是前所未有的，它可以方便地连接以前旧系统的I/O。通过串口服务器等挂到容错以太网FTE上，从而集成用户一些第三方设备自带的系统如PLC产品，如西门子、三菱甚至三洋的PLC产品，C300除了过程数据库之外还带SCADA功能，通信速度高，支持各种协议，实现多种灵活的调试手段，将各类监控对象进行集中监控，数据搜集更全面，减少了维护量。"
此外，C300控制器以18度角倾斜的垂直设计，最大限度地减少了占用的控制室空间，提供了最优的性能。这一新的倾斜设计使热量均匀地流过机柜，改善了产品使用寿命，降低了能源成本。"这也是用户比较看重的一点"，姜亚春经理补充说道。
在控制策略层面，蒋先生结合离子膜生产工艺的特点，提到"其中既包括一般对储槽液位、盐水泵出口压力、精制盐水流量等变量对象的常规控制，也包括很多对再生水量、再生NaOH量、NaOH出口温度调节、PH控制调节等复杂的自定义控制。"
然而，常规的PID调节基本方法70多年来几乎没有变化。随着现代化工生产的发展，复杂而庞大的生产流程要求现场控制越来越精确、复杂控制策略越来越多，过程稳定性越来越高，因此如何革命性地突破和改善PID调节器的调节品质及其局限性，实现先进过程控制便成为过程用户的期待。
作为霍尼韦尔最新推出的专利算法，Profit Loop是一个在常规控制层实现的经过现场验证的单输入/单输出（SISO）模型预估调节控制器。其通过过程动态变化的经验模型来预测过去、现在、将来的控制动作对控制变量的影响。因而，这一模型预估控制技术不是像典型的PID调节器那样对过程加以超调控制，而是通过对过程精确的响应改善了调节品质，提高了控制鲁棒性，减小了上述工艺过程的震荡。"所以，我们将它下载到C300基本控制器，在常规控制层解决了用户现场存在的很多噪声过程信号、大滞后或反向响应动态变化的控制调节问题，用户用基本控制器就可以得到先进过程控制的效果。 通过霍尼韦尔的先进控制工程师的现场模型调试盒优化，可以确保Profit Loop被有效地投入使用，获得预期的效益"，姜亚春经理说。
整体来说，蒋先生的体会是："PKS基于知识共享，考虑操作人员与过程的互动比较多，可以有效对过程实施控制；在控制策略上，新添加的Profit Loop算法控制精确稳定，鲁棒性更好，对我们帮助挺大；在操作界面方面，可视化性能强，操作员不容易产生疲劳感；报警功能有很大增强，操作员可以加入异常注释等，便于以后的报警管理，查找事故；另外，PKS基于Windows架构，开放性与前代系统相比有很大改进。"
向管理要效益
新一代过程知识系统的采用，让"向管理要效益"不再只是一句口号。
PKS系统的管控一体化优势再次体现出来。基于霍尼韦尔的Uniformance数据平台，滨化集团实现了企业范围内的统一、开放、集成的一体化数据采集、存储和管理。这一数据库系统集成工厂所有的过程数据、经营管理数据并支持相关的应用。这种全公司范围内的数据库系统，为公司长远的信息化建设建立了统一可靠的生产管理信息化基础架构。
基于该数据库平台，霍尼韦尔首先面向用户需求向上提供了操作管理应用，该操作管理应用系统地设定和传递操作计划，监控工艺数据是否超过限度等。通过这套解决方案，滨化集团的工厂管理人员可以根据工业标准更好地理解操作性能，同时了解真实的操作边界，使生产操作更加可靠性与灵活，有助于减少能源消耗，同时提高产率、保证产品一致性以及延长运行时间。
管理带来的效益是不言而喻的。仪表车间主任张仁明说："不但可以通过高效的操作管理得到效益，更重要的是加强了操作人员的考核和管理。操作员的操作技能和工作面貌直接影响所生产产品的精度、纯度等质量问题。通过操作上的量化指标，我们既可以将其与操作员的奖金绩效挂钩，又可以用事实说话，通过团队之间的班组竞赛激励员工，并提升员工荣誉感。"
