油田能效管理系统解决方案

作者:数字石油
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发布时间:2014-07-22 23:16:38
来源:数字石油

 

一、概述

据国外权威组织统计:油田企业每年10%以上能源损耗于没有能源监测及维护计划,每年12%以上的能源损耗于没有能源管理及控制系统。发达国家先进企业除了在生产过程中广泛采用计算机监测、生产自动化控制等系统外,能源使用数据的在线监测、分析和优化系统占有重要位置。

通过在油田企业建立能效管理信息化系统,建立完善的能耗监测、管理体系,实现能源消耗动态过程的信息化、可视化、可控化,进而对生产过程中能源消耗结构、过程及要素进行管理、控制和优化,可以有效的提高能源使用效率。

 

二、油田企业能源使用现状

油田是一个大而全的综合性企业主要能源消耗为电能、天然气、油料、水等,其中70%以上的能耗集中在机采、注水、集输、锅炉、加热炉等主要耗能环节上,因此围绕这些重点环节采取有效措施,加强对能耗过程的管理、控制和优化,是提高整体能源使用效率、挖掘节能潜力的最佳途径。

想要挖掘节能潜力,需要企业能源管理和分析人员准确、及时的掌握生产过程中重点用能环节的能源使用情况和能耗数据,研究、分析哪些是合理使用,哪些是不合理使用,哪些损失是必要的,哪些损失是不必要的,才能找出企业用能方式和结构中的问题、以及设备和管理中的薄弱环节,加强科学管理,有针对性地采用新工艺、新技术、新材料等手段降低产品综合能耗。

对油田企业来说目前所面临的关键问题是:

1)能耗数据统计方式落后

多数油田企业生产过程中的能耗数据依然需要通过人工方式定时抄录、统计和计算,由于油田采油区范围大,因此靠人工统计、管理不但浪费大量的人力和物力,而且不能保证数据的时效性,主要能耗指标数据大多以月报、季报、年报的形式进行统计,不能满足开展全员对标、考核和精细化能源管理要求。

2)缺乏信息化、可视化能效管理工具

能效管理系统通过局域网实现信息共享,企业从管理者到一线生产班组人员,都可以按照各自的权限,直观地从计算机屏幕上看到当前各项能耗数据变化,一旦这些数据出现波动和异常,系统会及时提示操作人员有针对性地做出调整。另外,系统把影响能耗的各种条件和参数标准化,以便让操作人员根据这些最优的指标对设备进行操控。

信息化技术不仅能实现对各项能耗数据的自动统计、管理,同时能实现生产能耗过程的可视化管理,可视化效果让使用者感受到屏幕上动态变化的能耗数据、曲线和自己的工作紧密相关,而不仅是企业管理者每月要求的呆板的统计数字。

有了能效管理系统,企业能效管理、考核部门把每一个班组的产量、质量与能耗挂钩,与部门和个人经济利益挂钩,能耗不达标,将直接影响考核结果,充分调动企业员工参与能效对标管理的责任心和积极性,让员工认识到能效对标工作不仅是管理层的事情,更是全体员工的事情。

 

因此利用现代化计算机技术、网络通信技术和分布式控制技术,基于油田企业生产过程建立用于用能精细化管理的能效管理系统,是油田企业开展能效对标、节能考核、优化管理、能效评估和能源审计等工作的实施基础,系统将长期对油田生产过程中的能源使用效率、设备运行状况、用能质量等重要数据进行实时监测、全面统计和动态分析,为实现能源科学管理提供数据平台。

 

三、能效管理系统介绍

系统在线监测整个油田企业的生产能耗动态过程,收集生产过程中大量分散的电、煤、油、气、水等能耗数据,实现对产品综合能效水平、主要用能设备的经济运行状态的监测、分析,帮助企业及时发现和解决生产过程中的能耗问题,同时为企业建设能效对标、考核管理体系提供全面、准确的数据。能效管理系统是现代化企业自动化、信息化管理的重要组成部分,是企业提高能效管理水平、实现节能降耗目标的重要工具和手段。

能效管理系统通过局域网实现信息共享,企业从管理者到一线生产班组人员,都可以按照各自的权限,直观地从计算机屏幕上看到当前各项能耗数据变化,一旦这些数据出现波动和异常,系统会及时提示操作人员有针对性地做出调整。

能效管理系统为管理者增加“第三只眼睛”,可以有效解决由于运行人员责任心不到位,未按操作指导书运行等因素而导致的能源损耗。

 

1.系统架构及工作原理

1.1系统架构

1:系统架构图

 

1.2系统工作原理:

能效管理系统采用分层、分布式模块化结构设计,整个系统分为三层:

1)数据采集层:安装在现场的智能数据采集器/变送器,采集有功、无功、谐波电量,采集器是专用的智能电力数据采集器,或是带有数字通信接口的电子式电能表、电量变送器、(也可以对用水量、用气量、热量、投料量、产量等,通过电子式流量表、电子式热量表、电子皮带秤、地秤等现场智能数据采集。)根据现场条件和系统应用的要求,采集的数据也可以取自用户的DCSSCADA系统的数据接口。

2)数据传输网络:支持RS-485/RS-232总线、光纤、电话网络、电力线载波、无线电、GSM/GPRS/CDMATCP/IP网络传输等多种方式。系统支持移动的TD/GPRS技术,企业局域网。

3)能效管理系统软件:完成数据采集、校验、分析、处理、输出、系统维护、授权使用权限分级控制等;并可将现场运行的重要数据、报警信息、故障信息等传送到企业决策人员

 

2系统人机会话界面的设计应用层次

 1)企业管理层:采用菜单或光按钮直接引导界面模式,图形界面包括企业宏观的能耗数据和相关信息,快捷、直观反映企业、生产车间、班组和重要生产环节实时和历史能耗/能效信息;

2)企业运行人员:采用菜单或光按钮直接引导界面模式,图形界面主要包括对生产工艺流程能耗数据以及供电模拟系统主要电气设备参数、状态的实时监控;

3)企业能效及生产工艺分析人员:可按不同需要灵活设置工作点参数。以便用多种方法对主要能耗设备和生产线的实时和历史能耗数据进行查询、对比、分析,从而发现能源消耗结构和过程中存在的深层次问题,对企业能源消耗结构和方式的改进、优化提出方案和建议。

 

3.系统功能

3.1实现能源消耗过程的信息化、可视化

在线采集和监测企业大量、分散的能耗动态数据,并将这些能耗数据与相对应的设备、车间、班组生产数据相关联,让用户了解和掌握生产环节和重点设备的实时能耗状况、单位能耗信息及变化趋势,深入了解和分析生产过程中单位能耗变化趋势,以便能效分析专业人员及时发现生产过程中的能耗问题,从而采取措施,对生产用能结构和方式进行调整和优化,提高能源利用效率,降低废物排放。

2:生产工艺能效监测功能示例

 

3.2 能效对标、考核、管理

对企业总体一次、二次能源消耗情况按电、煤、水、油(柴油)、气(风量)等能源品种进行统计,完成企业能源消耗总表及各项能源消耗分表的建立,完善能源管理制度和体系。

将数据采集点覆盖油田生产过程中的主要耗能环节,结合生产组织结构,将系统中原有能耗和能效数据与实际生产组织机构相衔接,建立多级能效考核管理体系,将各项能耗指标落实到每个管理、操作和运行人员,使能效考核细化到每个班组和个人,为评估班组操作水平、制定岗位能效指标、开展全员能效考核提供数据基础。

3:能效对标管理功能示例

 

3.3历史能耗数据统计、对比、分析

 具有历史能耗/能效数据追溯和分析功能,可以在给定时段内生成各种能耗/能效数据报表以及能耗/能效曲线,如设备单耗、生产线和生产班组单耗等。可根据需要在不同时段下对多种参量的变化趋势进行对比,以便于深入分析能源消耗过程和结构中存在的问题。

4:能耗数据分析功能示例

 

3.4设备运行状态监测

对设备状态包括空转、满载、轻载、停机等工作状态进行监测,对运行中出现的异常情况、非正常启停的事件进行报警和记录。

电动机经济运行状态监测:经济运行状态、允许运行状态、非经济运行状态;

变压器经济运行状态监测:最佳经济运行区间、经济运行区间、非经济运行区间。

5:设备停机管理功能示例

 

3.5 电能质量及谐波监测、分析

 大量非线性和冲击性用电负荷在冶金企业中的应用,在提高生产效率的同时也产生了大量的谐波污染,导致供电网络谐波和电能质量问题的发生。

 系统在线监测电能质量和谐波分量数据,通过谐波分量图和趋势图,对重点设备(如大型电机变频调速设备)和供电线路的谐波状况进行监测,使用户及时了解真实用电环境,避免谐波危害和电能质量问题的发生,同时降低供电系统谐波发热和无功损耗。

6:谐波监测分析功能示例

 

4,技术特点

1以设备为对象构建的内置实时关系数据库:这种结构化、对象化的实时数据库相比较传统的平面数据库,大大提高了数据检索和访问的速度及效率;

 2)灵活的进程调度管理技术:进程调度管理功能可以把大量的数据采集和处理任务分布到不同的服务器上运行来实现负载均衡。支持在线组态,在不影响操作的情况下,允许全部或部分应用程序进行修改;

 3系统的集中管理和维护:有权限的用户,可以在EEMS系统中任意一台服务器或工作站上修改系统配置,在提交以后系统自动同步数据库的配置;

 4能源管理系统基于先进的网络体系架构,支持多层次网络冗余及故障切换。增强的Web功能和Internet/Intranet浏览器技术,直接支持多文档;

5I/O通信冗余,直接读取现场数据采集设备存储的数据,同时具备良好的开放性和灵活性。支持RS-232/422/485EthernetCanLonWorksMODBUS等多种通信协议和标准;网络通信采用标准的NetBIOS,支持IPX/SPXTCP/IP等协议;

6)支持多种关系数据库,包括OracleSQL ServerdBASE等;实时数据库内置多种功能模块,可实现累计、统计、控制、线形化、PID控制、各种运算等功能。通过高效的压缩技术和海量的存储技术,可以处理10万点以上的数据;

7丰富的图形开发工具以及优化设计的图库,新增更多的矢量子图,使工程画面制作更加丰富、灵活;提供面向对象编程方式,内置间接变量、对象变量、模板变量,方便构造强大的企业级运行系统;

8开放性:全面支持DDEOPCODBC/SQLActiveX标准,提供OLECOMDCOM、动态链接库等多种接口,以便用户利用各种常用开发工具(如:VC++VB等)进行深层的二次开发。

 

四、系统应用效果

油田企业建设能源管理系统后,可以对企业能源生产、输配和消耗各环节实施动态在线监控和管理,取代落后的粗放人工统计管理模式,实现能源管理信息化、可视化,通过改进和优化能源平衡,显著降低企业的单位能耗,提升企业生产效率和产品竞争力。

发达国家经验表明:建设能效管理信息化项目将增加30%的投资,但可以提高产品档次和质量,改善生产环境,降低能源和原材料消耗,从而增加85%的经济效益。通过加强企业的管理可为企业减少15-20%的能源消耗。

大庆萨南油田通过建立能源管理信息化系统,能耗和污染排放不断下降。自系统建成开始运行以来,万元产值综合能耗平均每年下降2%-3%,各主要系统生产效率经测算普遍提高10%-30%,能源的运行管理效率较之前提高了15倍。

参照以上的经验数据,在油田生产企业建立能效管理系统后保守估计可降低5-10%的能源消耗,同时大大的节约人工和管理成本,有效提高工作效率和管理水平。

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