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      數據驅動,海灣集團找到化工最優解

      發布時間:2020-09-03   信息來源:青島日報 王偉 2020-09-02   瀏覽量

      概要:

       

       

      海灣化學苯乙烯裝置

       

      10年前啟動環保搬遷,海灣集團不僅獲得了物理空間的釋放,同時也踏上了數字化轉型的全新賽道。

       

              數據驅動,找到化工最優解  

       

      工業互聯網對化工行業的重塑,在青島海灣集團可以獲得最為直觀的感受。

      自2010年啟動環保搬遷,海灣集團不僅獲得了物理空間的釋放,同時也踏上了數字化轉型的全新賽道。通過對化工裝置實施數字化、智能化升級,海灣集團實現了對全流程生產數據的實時采集、監控、集中存儲;通過打通不同層級與流程間的數據壁壘,海灣集團已經構建起了數據采集、傳輸、存儲、處理和反饋的閉環,利用數據流動,為企業尋找到了更多的最優解……

      在海灣集團,伴隨著這個全新數字經濟體系的不斷生長,工業互聯網在化工領域的應用場景也逐漸明晰。

       

      海灣化學中央控制室

       

            讓變化“數據化”  

       

      在海灣集團旗下位于董家口的海灣化學廠區,放眼望去,半空中銀色管廊縱橫交織,聚合釜、精餾塔等大型裝置如高樓林立。一天24小時、一年300多天,這些裝置內每時每刻都涌動著悄無聲息的化學反應。在這個過程中,每一個節點都在產生液位、壓力、溫度、劑量、流量等復雜的變化……對這些變化必須實時掌控,否則分毫之差都將引起“蝴蝶效應”,影響產品品質,甚至帶來安全隱患。

      在實現裝置自動化之前,企業一直是依靠一線職工的手動操作來把控這些變化。人的經驗是保障產品質量最核心的因素。海灣化學生產部部長明坤告訴記者,像在鹽酸生產線,氫氣與氯氣的配比是決定鹽酸產品質量的重要因素。生產過程中,技術人員搬個小板凳坐在合成爐附近,透過爐子上的視鏡觀察爐火的顏色,“顏色發黃就是氯氣加多了,顏色發白就是氫氣加多了。這可是很考驗人的眼力和經驗的。”明坤笑著說。

      要應用工業互聯網,首先就是要讓這些憑經驗觀察的感性“變化”轉化為精確的“數據”。正如國內數字化設計與制造權威、中國工程院院士譚建榮所言,數據是工業互聯網的核心,走向工業互聯網的第一步,就是要將散落在生產流程中的碎片化的信息量化、收集。

      海灣集團有關負責人介紹,海灣集團自上世紀90年代就開始引入DCS工業控制系統,對生產基礎設施進行數字化改造,而2010年9月啟動的整體搬遷,則開啟了數字化建設的新征程。

      “廠區的每一臺裝置都安裝了不同種類的監測儀器和自動控制閥,這就是我們收集信息數據的基礎,也是進行智能化控制的基礎。”明坤以氯氫工段的氫氣鍋爐為例,煙氣出口處有溫度計,能夠實時感知煙氣出口處的溫度,而這些溫度信息最終通過信號傳輸顯示在了DCS系統的屏幕上。除了溫度數據,生產過程中產生的壓力、液位、流量等數據也都盡在DCS控制系統的“掌控中”。

      目前,僅海灣化學生產環節就配置了1萬余塊智能儀表儀器,實時數據庫共有6萬個監測點,實現了氯堿、VCM、PVC、苯乙烯生產過程的全流程、全環節監測,控制回路自控率達到99%以上。

      不只在生產環節,在產品質量監測環節,海灣化學還引入了LIMS化驗數據系統,收集了生產過程中所有原料、產品的檢測數據;在出入庫環節,所有物料稱重等數據都直接由地磅稱重管理系統 “收入囊中”;在倉儲環節,全自動包裝碼垛系統讓每一批產品都可隨時定位、全程追溯。

      通過數字化改造,海灣集團實現了對所有跟生產相關數據的實時采集、監控和集中存儲。

       

       

      海灣化學VCM裝置

       

            用數據“精準驅動”  

       

      對數據的精準掌控,是為了不斷優化生產、管理、研發的各項流程。

      海灣化學苯乙烯裝置區內機器轟鳴,進料、反應、出成品、包裝、配送,各個環節流暢有序,生產線和操作區域基本已實現無人化操作。而驅動這一切的,正是數據。

      對苯乙烯工段的主操劉春林來說,DCS系統不僅是他的“千里眼”,更是他的“精密大腦”和“靈活四肢”。坐在DCS中央控制室的系統屏幕前,劉春林可以實時掌握苯乙烯工段內各個裝置的生產情況。脫氫反應器的蒸汽帶壓力不能高于150kpaA、床層溫度差必須保持在85℃以內、精餾塔內塔頂溫度不能超過103℃,這些關鍵指標已經在劉春林的意識中形成“條件反射”。

      他告訴記者,如果精餾塔內塔頂溫度超過103℃,會造成塔頂苯乙烯含量過多,催化劑的轉化效率由此降低,反應器表面會造成結焦。如果塔釜溫度低了,精餾塔上層的乙烯就會下沉到苯乙烯產品中,會導致苯乙烯產品純度降低。而對化工產品而言,0.01%的純度提升即是技術層面的巨大進步,“所以溫差的精確度要控制在0.2℃—0.3℃之間,越精準產品質量就越穩定。”劉春林說,DCS系統自動化控制遠比人的經驗穩定、精準。

      對于數據驅動下的安全生產,明坤深有體會。一天,氯氫工段的DCS系統提示氫氣鍋爐煙氣出口溫度低于正常溫度,現場巡查人員查看后,發現了設備漏水隱患。“漏水是比較難發現的,而且現場巡檢通常要間隔兩個小時,如果不是系統提示,那我們發現問題的時間肯定是遠遠滯后的,這就有安全隱患了。”明坤解釋,漏水會導致氫氣鍋爐內液位波動下降,將觸發一系列連鎖反應,甚至會造成氫氣鍋爐的干燒、爆炸。目前,海灣集團在物料生產的關鍵工序上建立了安全儀表系統,還設置了可燃、有毒有害氣體檢測報警裝置,一旦出現指標或狀態失控情況,與安全儀表系統相連的關鍵指標聯鎖系統、緊急停車裝置將第一時間啟動聯鎖動作,確保安全生產。

      信息化、數字化驅動著海灣集團的生產、管理模式不斷升級換代。海灣化學搬遷一期項目達產后,萬元產值綜合能耗降至0.48噸標煤,不到搬遷前的1/4。伴隨著數字化、智能化程度不斷提升,2019年海灣化學人均年產值已超過700萬元,與2010年搬遷前相比整整提高了10倍。

       

       

      智能工廠  張麗兵 攝(1).jpg

      海灣化學員工進行智能巡檢

       

              讓數據“流動起來”   

       

      與離散型生產不同,化工企業是連續不斷的流程型生產,原料從進入裝置后就一刻不停地前往“下一站”,直至成品產出。這種持續的流程型生產也意味著,數據必須要能夠驅動生產的全流程、全周期,要一刻不停地跟隨產品物料“流動起來”。

      “要想讓數據流動,就要打破 ‘數據孤島’。”有關負責人介紹說。要把研發、設計、營銷、生產、物流、倉儲之間的數據邊界打破,讓數據在自由流動和耦合互動中為企業發展賦予能量。

      2017年起,在基礎控制系統已經完備的基礎上,海灣集團以SAP/ERP實施為龍頭,自上而下搭建業務財務一體化管控體系,實現了ERP系統與地磅稱重管理系統、LIMS化驗數據系統、PI實時數據庫系統等的互聯互通,從根本上解決了信息孤島問題。SAP/ERP系統為多個系統的集成運行提供了開放性接口,讓海灣集團實現了集團一體化管控,全面整合了生產、采購、銷售、庫存、運輸、人力資源、財務管理等業務,構建了實時動態的業務財務一體化管控系統。不斷完善的企業信息網絡,讓海灣集團實現了生產控制網、數據采集網、管理辦公網間的互聯互通,數據信息共享,數據自由流動。

      而數據的流動正在突破各類邊界,讓海灣得以不斷尋獲發展的最優解。

      海灣集團旗下共有二十余家控股和參股企業,數據的共享和流動正在提升海灣集團的信用管理和財務管控效率。“因為銷售業務中存在賒銷現象,我們通常會給客戶設定信用額度,防止應收賬款失控影響現金流,產生壞賬,這樣一個系統性、協同性的工作就要靠信息化來完成。”集團副總經理黃虎林說,有時一個客戶會在海灣集團下屬多個公司有業務,在沒有進行數據集成管理前,集團通常無法實時掌控同一個客戶在海灣多個下屬公司的信用狀況和賒銷額度,造成潛在風險。“現在就沒問題了,SAP/ERP系統實施之后,通過信用管理功能的實現,客戶如果超過了賒銷信用額度,訂單就會被鎖定,產品不能出貨。”

      流動的數據,讓海灣集團找到了最優的能源配置方案。對化工企業來說,水、電、氣等各種能源消耗是主要運營成本之一。通過數據的共享分析,操作人員可以實時監控各類儲罐液位、流量、溫度和其他關鍵參數,計算關鍵環節的能耗指標,和既定的能耗基線進行對比,找出能耗差距。同時結合工藝限制條件的數據分析,能夠實現同時滿足產品生產質量和產能要求的最優能源配置。

      “對數據的深入挖掘使用是我們下一步重點要做的事情,尤其是在研發環節,研發人員可以實時調取某一化學指標在一年甚至更長周期內的變化趨勢,分析研究這個指標的影響因素,為產品研發和質量提升提供數據支撐。”海灣化學計控部部長劉培軍說。 

      未來,海灣集團還將在龐雜的數據信息中找到新價值、創造新模式,不斷求出更多的最優解,在數字化生長的道路上奮力奔跑。

       

       




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