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劉細(xì)鳳
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:能源管控是近年來興起的種新型能源管理模式,是提高企業(yè)能源科學(xué)化管理水平的有效手段。本文系統(tǒng)介紹了目前內(nèi)外油氣田企業(yè)能源管控系統(tǒng)的應(yīng)用情況,詳細(xì)闡述了慶新油田開發(fā)有限責(zé)任公司能源管控系統(tǒng)的實際應(yīng)用,期望對油氣田企業(yè)的能源管控系統(tǒng)建設(shè)具有定的借鑒意義。
關(guān)鍵詞:慶新油田能源管控系統(tǒng)建設(shè)
0 引言
隨著我經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)和內(nèi)外能源供需形勢的變化,持續(xù)改進(jìn)能效水平已經(jīng)成為新常態(tài)下能源發(fā)展的必然選擇。
油氣田企業(yè)能源消耗量占能源生產(chǎn)量的比例依然較高,整體用能水平與內(nèi)外先進(jìn)水平相比還有較大差距,能源消耗費(fèi)用在油氣生產(chǎn)成本中所占比例較大。“十三五”期間,家高度重視加強(qiáng)能耗在線監(jiān)測和推進(jìn)能源管控建設(shè),明確提出要加強(qiáng)高能耗行業(yè)的能源管控,推進(jìn)工業(yè)企業(yè)能源管控建設(shè),推廣工業(yè)智能化用能監(jiān)測和診斷技術(shù)。因此,油氣田企業(yè)應(yīng)以信息化建設(shè)為依托,通過開發(fā)能源管控系統(tǒng),強(qiáng)化能源利用的有效管理與控制,并持續(xù)改進(jìn),實現(xiàn)能源利用的化,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的da化。
1 油氣田能源管控發(fā)展和現(xiàn)狀
能源管理的雛形早始于20世紀(jì)60年代的日本和西德。其鋼鐵企業(yè)利用模擬儀表形成能源數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng),分別滿足能源介質(zhì)生產(chǎn)和分配的需要。20世紀(jì)70年代,日本鋼鐵廠利用電子計算機(jī),將各自獨(dú)立的能源介質(zhì)網(wǎng)逐步過渡到由動力部門集中管理,達(dá)到統(tǒng)管理能源介質(zhì)的轉(zhuǎn)換和分配,能源管理初步形成。
其后,隨著能源管理建設(shè)得到越來越大的重視,越來越多的際石油公司開始具有較為完整的能源管理系統(tǒng),并取得了顯著的節(jié)能效果。
目前,際石油公司普遍認(rèn)為油田能源管控建設(shè)不但是數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)流程的數(shù)字化,而且是針對上游業(yè)務(wù)更高層次的整合與流程再造。在完善油氣田信息化建設(shè)的基礎(chǔ)上,能源管控建設(shè)需要依次經(jīng)歷四個層次,即監(jiān)測、實時分析、實時化和經(jīng)營模式變革。
北海的挪威海域是智能管控技術(shù)利用程度高的地區(qū)。該地區(qū)的斯塔特福約爾得油田通過采用實時數(shù)據(jù)傳輸、實施控制技術(shù),實現(xiàn)了油田可持續(xù)發(fā)展。
Chevron(雪佛龍公司)、Shell(“殼”牌公司)和BP(英石油公司)相繼提出了“信息油氣田”、“聰明油田”和“未來油氣田”的發(fā)展理念。
“十三五”期間,中石油集團(tuán)公司遵循“效益為本,注重實效;分類指導(dǎo),突出重點;完善機(jī)制,創(chuàng)新驅(qū)動”的原則,積極推進(jìn)能源管控建設(shè)[1]。預(yù)計2020年,中石油集團(tuán)公司能源管控能力建設(shè)將邁上新臺階,基本達(dá)到內(nèi)先進(jìn)水平,重點業(yè)務(wù)達(dá)到內(nèi)領(lǐng)xian水平。油氣田企業(yè)基本實現(xiàn)試點能源管控單元的主要能耗指標(biāo)在線監(jiān)測及分析。中石油集團(tuán)公司示范采油廠(作業(yè)區(qū))實現(xiàn)基于在線監(jiān)測的主要能耗指標(biāo)對標(biāo)分析。
2 慶新油田能源管控系統(tǒng)實踐
慶新油田位于大慶長垣太平屯油田以東、升平油田以西,南靠宋芳屯油田,北臨安達(dá)凹陷,1999年開發(fā),現(xiàn)已經(jīng)歷上產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)兩個階段。慶新油田現(xiàn)有聯(lián)合站1座、轉(zhuǎn)油站2座、集油配注間21座,現(xiàn)有耗能設(shè)備964臺,包括:抽油機(jī)493臺、螺桿泵7臺、注水泵270臺、柱塞泵98臺、加熱爐23臺和離心泵73臺。
組建初期,慶新油田以自籌資金方式運(yùn)營,嚴(yán)格管控成本是該企業(yè)經(jīng)營管理的突出特點,以能源管控為代表的成本控制效果尤為突出。慶新油田成立了以總經(jīng)理為組長的能源管控委員會,將節(jié)能工作納入經(jīng)營重點。委員會成員涵蓋公司經(jīng)營班子,小組成員包括各用能單位生產(chǎn)和節(jié)能管理人員。慶新油田積極發(fā)揮數(shù)字化勢,合理配備具有遠(yuǎn)程功能的計量儀表,開發(fā)集采油、集輸、注水各系統(tǒng)于體的能源管控系統(tǒng),實現(xiàn)了節(jié)能工作由數(shù)字化向智能化轉(zhuǎn)變,形成了慶新油田能源管控的*模式。
2.1油井能源管控系統(tǒng)建設(shè)
在慶新油田抽油機(jī)井中,應(yīng)用節(jié)能抽油機(jī)占比93.3%,節(jié)能電機(jī)占比71.6%,節(jié)能配電箱占比88.2%。
通過電流互感器、載荷傳感器、角位移傳感器和油管套管壓力傳感器等現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備,慶新油田自動采集三項電流、三項電壓、載荷和油套壓等15項油井?dāng)?shù)據(jù),計算得到日耗電量、平衡度等16項數(shù)據(jù),實現(xiàn)油井參數(shù)自動采集、能耗精確計量至單井。
以自動采集、回傳的數(shù)據(jù)為前提,針對抽油機(jī)平衡治理、結(jié)蠟治理和管桿泵管理等問題,慶新油田開發(fā)了多項抽油機(jī)井源管控應(yīng)用軟件,形成了五項油井能源管控體系:
1)利用功率實時監(jiān)測,提高平衡管理水平。
2)通過載荷實時采集,化油井降黏工作。
3)利用數(shù)字化遠(yuǎn)程啟停,進(jìn)行自動化間歇性抽油管理。
4)依托單井電量計量,強(qiáng)化機(jī)采能耗管理。
5)開發(fā)智能管理系統(tǒng),實現(xiàn)問題超前預(yù)警。
2.2集油配注間能源管控系統(tǒng)建設(shè)
慶新油田集油配注間安裝電流互感器、流量計、壓力變送器、溫度變送器和電量表等次儀表,采
集集油配注間電量、三項電流、環(huán)瞬時摻水量、井瞬時注水量、總回油溫度和總摻水壓力等24項數(shù)據(jù),計算得到有功功率、無功功率和功率因數(shù)等3項數(shù)據(jù),實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動遠(yuǎn)傳,集油配注間內(nèi)無人值守,電量計量至各配注間。
針對摻水單管環(huán)狀流程不易管理的實際情況,慶新油田開發(fā)了摻水化管理系統(tǒng);為確保“注好水、注夠水”,慶新油田開發(fā)了智能注水化專家系統(tǒng),形成了四項集油配注間能源管控體系:
1)安裝三相計量裝置,實現(xiàn)單井產(chǎn)量計量。
2)自動采集生成報表,降低員工勞動強(qiáng)度。
3)通過恒流遠(yuǎn)程控制,保證平穩(wěn)合格注水。
4)利用數(shù)字化實時監(jiān)控,做好精細(xì)化自動摻水。
2.3聯(lián)合站和轉(zhuǎn)油站的能源管控系統(tǒng)建設(shè)
通過在加熱爐、離心泵上安裝的流量傳感器、壓力變送器和溫度傳感器等儀表,慶新油田聯(lián)合站和轉(zhuǎn)油站3站共采集數(shù)據(jù)86項,實現(xiàn)了“集中監(jiān)控、無人值守、有人巡檢”和數(shù)據(jù)自動采集。
通過應(yīng)用自己的數(shù)字化管理信息系統(tǒng)、站控系統(tǒng)和基礎(chǔ)平臺等系統(tǒng),慶新油田站庫管理始終保持
高效運(yùn)行,各站用人數(shù)量逐年遞減,節(jié)能管理水平逐年提高,形成了兩項站內(nèi)能源管控體系:
1)應(yīng)用數(shù)字站控系統(tǒng),合理搭配機(jī)泵運(yùn)行。
2)依托數(shù)據(jù)實時采集,化加熱爐運(yùn)行組合。
2.4能源管控系統(tǒng)運(yùn)行效果
慶新油田能源管控系統(tǒng)上線以來,以“調(diào)試運(yùn)行、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題”為工作思路,以實現(xiàn)“監(jiān)管、控制、操作性強(qiáng)”為完善原則,結(jié)合各項節(jié)能生產(chǎn)和技術(shù)管理,2018上半年與2017上半年相比,噸液耗電降低1.05 kW?h,噸液耗氣降低0.14m3,噸液綜合能耗降低0.61千克標(biāo)煤,節(jié)能效果顯zhu。據(jù)ASME B16.34所示,材質(zhì)為A352 LCB的15 MPa閥門在-30℃環(huán)境中能承受的大壓力為14.41 MPa,經(jīng)過節(jié)流后的天然氣壓力降至9 MPa,選用A352 LCB可靠。此外,丙烷制冷裝置中低溫閥門的主體材料也選用了A352 LCB。
3 安科瑞企業(yè)能源管控云平臺介紹
3.1 系統(tǒng)概述
安科瑞企業(yè)能源管理平臺采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式,對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理,監(jiān)測企業(yè)電、水、燃?xì)?、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況,通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析,幫助企業(yè)針對各種能源需求及用能情況、能源質(zhì)量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產(chǎn)線、班組、重大能耗設(shè)備等的能源利用情況等進(jìn)行能耗統(tǒng)計、同環(huán)比分析、能源成本分析、用能預(yù)測、碳排分析,為企業(yè)加強(qiáng)能源管理,提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。
3.2 應(yīng)用場所:
鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫(yī)藥、水泥、煤炭、物流、鐵路、航空工業(yè)、木材、
化學(xué)原料以及機(jī)電設(shè)備、電器產(chǎn)品、工器具制造等。
3.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
平臺采用分層分布式結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,詳細(xì)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下:
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)可分為三層:即現(xiàn)場設(shè)備層、網(wǎng)絡(luò)通訊層和平臺管理層。
現(xiàn)場設(shè)備層:主要是連接于網(wǎng)絡(luò)中用于水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀表等,也是構(gòu)建該配電、耗水、耗氣系統(tǒng)必要的基本組成元素。肩負(fù)著采集數(shù)據(jù)的重任,這些設(shè)備可為本公司各系列帶通訊網(wǎng)絡(luò)電力儀表、溫濕度控制器、開關(guān)量監(jiān)測模塊以及合格供應(yīng)商的水表、氣表、冷熱量表等。
網(wǎng)絡(luò)通訊層:包含現(xiàn)場智能網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等設(shè)備。智能網(wǎng)關(guān)主動采集現(xiàn)場設(shè)備層設(shè)備的數(shù)據(jù),并可進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換,數(shù)據(jù)存儲,并通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)上傳至搭建好的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,智能網(wǎng)關(guān)可在網(wǎng)絡(luò)故障時將數(shù)據(jù)存儲在本地,待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)時從中斷的位置繼續(xù)上傳數(shù)據(jù),保證服務(wù)器端數(shù)據(jù)不丟失。
平臺管理層:包含應(yīng)用服務(wù)器、WEB服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器,般應(yīng)用服務(wù)器和WEB服務(wù)器可以合配置。
3.4平臺功能
平臺采用自動化、信息化技術(shù)和集中管理模式,對企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實行集中扁平化的動態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理。實時監(jiān)測企業(yè)各類能源的消耗情況,通過數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢分析,幫助企業(yè)加強(qiáng)能源管理,提高能源利用效率和節(jié)能潛力,為節(jié)能改造提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
(1)平臺頁
展示企業(yè)各類能耗總量、折標(biāo)值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區(qū)域能源消耗對比,以及當(dāng)前天氣情況、污染情況,并三維展示企業(yè)重要工藝或工段的能源消耗動態(tài)。
(2)實時監(jiān)控
對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進(jìn)行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)測各個點位的運(yùn)作情況,同時能更快速有效的掌握點位的報警。
(3)變壓器監(jiān)控
展示各變壓器的負(fù)載情況,從而可以為變壓器配備情況進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。通過各種運(yùn)行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對比分析,找出合適的運(yùn)行模式。根據(jù)合適的運(yùn)行模式調(diào)整負(fù)載,從而降低用電單耗,使電能損失降低。
(4)用能統(tǒng)計
從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、車間、生產(chǎn)工藝、工序、工段時間、設(shè)備、班組、分項等維度,采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、實績分析,折標(biāo)對比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計,找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方,從而調(diào)整能源分配策略,減少能源使用過程中的浪費(fèi)。
(5)產(chǎn)品及產(chǎn)品單耗
與企業(yè)MES系統(tǒng)對接,通過產(chǎn)品產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù),在產(chǎn)品單耗中生成產(chǎn)品單耗趨勢圖,并進(jìn)行同比和環(huán)比分析。以便企業(yè)能夠根據(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)工藝,從而降低能耗。
(6)績效分析
對各類能源使用、消耗、轉(zhuǎn)換,按班組、區(qū)域、車間,產(chǎn)線、工段、設(shè)備等進(jìn)行日、周、月、年、zhi定時段績效統(tǒng)計按照能源計劃或定額制定的績效指標(biāo)進(jìn)行KPI比較考核,幫助企業(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力。
(7)運(yùn)行監(jiān)測
系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,監(jiān)測重點設(shè)備及工藝運(yùn)行狀態(tài),如溫度、濕度、流量、壓力、速度等,并支持變配電系統(tǒng)次運(yùn)行監(jiān)視。可直接從動態(tài)監(jiān)測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數(shù)據(jù),支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關(guān)能源用量。
(8)分析報告
以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設(shè)備運(yùn)行情況、運(yùn)維情況等進(jìn)行多方面的統(tǒng)計分析,讓用戶多方面了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況,并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),方便用戶發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常,從而找出改善點,以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。
(9)重點能耗設(shè)備用能
重點耗能設(shè)備大數(shù)據(jù)分析:用相關(guān)數(shù)據(jù)分析建立能耗大戶相應(yīng)能效比模型,實時監(jiān)測各個關(guān)鍵因子,隨時診斷調(diào)整相關(guān)參數(shù),讓能效比維持在較高的效率運(yùn)轉(zhuǎn)。通過對相關(guān)能源標(biāo)準(zhǔn)等參數(shù)進(jìn)行跟蹤比對,建立不同時間段的供能模型。
(10)運(yùn)維管理
系統(tǒng)支持設(shè)備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設(shè)備運(yùn)維管理,方便運(yùn)行管理人員的制定巡檢計劃、派工,巡檢人員執(zhí)行巡檢、完成工單、巡檢發(fā)現(xiàn)問題消缺,進(jìn)行故障報修、跟進(jìn)維修進(jìn)度,滿足日常巡檢、設(shè)備維修保養(yǎng)需要。(11)手機(jī)APP
APP支持Android、iOS操作系統(tǒng),方便用戶按能源分類、區(qū)域、車間、工序、班組、設(shè)備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標(biāo)、用能預(yù)測、運(yùn)行監(jiān)視、異常報警等。
3.5 能耗監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)品選型
應(yīng)用場景 | 型號 | 主要功能 |
高壓重要回路 或低壓進(jìn)線柜 | APM810 | 三相(I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ),序電流In,四象限電能,電流、電壓不平衡度,負(fù)載電流柱狀圖顯示,66種報警類型及外部事件(SOE)各16條事件記錄,支持SD卡擴(kuò)展記錄,2-63次諧波,2DI+2DO,RS485/Modbus,LCD顯示 |
低壓聯(lián)絡(luò)柜、出線柜 | AEM96 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量,總正反向有功電能統(tǒng)計,正反向無功電能統(tǒng)計;2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量(電壓、電流、功率);電流規(guī)格3×1.5(6)A,有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 |
動力柜 | ACR120EL | LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F);四象限電能計量;RS485/Modbus;可選復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計、需量統(tǒng)計;4DI+2DO;RS485通訊接口、Modbus協(xié)議 |
DTSD1352 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量,分相正向有功電能統(tǒng)計,總正反向有功電能統(tǒng)計,總正反向無功電能統(tǒng)計;紅外通訊;電流規(guī)格:經(jīng)互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A,有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 | |
照明箱 | DTSD1352 | 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量,分相正向有功電能統(tǒng)計,總正反向有功電能統(tǒng)計,總正反向無功電能統(tǒng)計;紅外通訊;電流規(guī)格:經(jīng)互感器接入3×1(6)A,直接接入3×10(80)A,有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級 |
DDSD1352 | 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量,正反向電能計量;紅外及RS485通訊;電流規(guī)格:10(60)A,有功電能精度1級,無功精度2級;可選配復(fù)費(fèi)率 | |
DDS1352 | 單相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量,正反向電能計量;RS485通訊;電流規(guī)格:10(60)A,有功電能精度1級,無功精度2級;尺寸:1P | |
給水管道 | 水表 | 計量流經(jīng)給水管道用水的體積總量,適用于單向水流,采用電子直讀技術(shù),通過RS485總線直接輸出表盤數(shù)據(jù) |
燃?xì)夤艿?/span> | 燃?xì)獗?/span> | 計量流經(jīng)燃?xì)夤艿烙脷獾捏w積總量,具有閥控功能,采用電子直讀技術(shù),通過RS485總線直接輸出表盤數(shù)據(jù),計量精度高,無需外部供電。 |
集中供冷供熱 | 冷熱表 | 測量和顯示用戶的暖氣供熱量、空調(diào)的供冷量,由流量傳感器、微處理器和配對溫度傳感器組成。溫度傳感器斷路、短路時自動報警,電壓低或收到攻擊破壞時自動報警。通過RS485總線直接輸出表盤數(shù)據(jù),計量精度高。 |
4 結(jié)論和建議
在開展技術(shù)節(jié)能的同時,提高能源管理水平是油氣田企業(yè)節(jié)能增效的有效途徑。建立能源管控系統(tǒng),對能源消耗進(jìn)行實時監(jiān)控、分析診斷和化指導(dǎo),是油氣田企業(yè)強(qiáng)化用能管理的必然趨勢。只有油氣田能源管控工作發(fā)揮整體合力,才能推進(jìn)以能源管控為重要抓手的節(jié)能管理新模式。建議如下:
1)各企業(yè)要高度重視能源管控工作,由高管理者指ding管理者代表作為團(tuán)隊領(lǐng)導(dǎo)zhe,組建能源管
控團(tuán)隊。
2)完善的數(shù)字化配套是做好能源管控系統(tǒng)平臺的前提,能源計量器具是油氣田能源管控的“眼睛”。要推動油氣田能源管控建設(shè)工作,數(shù)字化配套和能源計量器具完善二者缺不可。
3)進(jìn)步完善能源管控系統(tǒng)平臺功能,突出橫向、縱向?qū)?biāo),深化預(yù)警、報警功能,實現(xiàn)主要能耗數(shù)據(jù)在線監(jiān)測及分析,真正實現(xiàn)能源“管”和“控”。
4)強(qiáng)化能源管控系統(tǒng)平臺深度應(yīng)用,逐步建立、化和完善節(jié)能工作管控體系。通過開展各項能耗數(shù)據(jù)分析、對標(biāo),配套作業(yè)區(qū)、生產(chǎn)單元能源管控考核制度,完善績效體系,激勵員工提高節(jié)能意識,實現(xiàn)節(jié)能工作的精細(xì)化管理。
參考文獻(xiàn)
[1] 黃飛 .中石油的節(jié)能實踐 [J].石油石化節(jié)能,2018,8(3):1-7.
[2] 朱英如,吳浩,張士奇,解紅軍,王麗,管偉.能源管控系統(tǒng)在油氣田企業(yè)中的應(yīng)用.
[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.
作者簡介:劉細(xì)鳳,女,本科,現(xiàn)就職于安科瑞電氣股份有限公司