专利名称：石油化工产品生产设备性能参数处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业自动控制领域，尤其是，本发明涉及一种石化产品生产设备性能 参数处理装置及包含该处理装置的石油化工产品生产设备性能评价及监控系统。
背景技术：
石油化工产品简称石化产品，是指以石油或天然气为原料制造化学品的石油化 学工业的制成品。石油化工产品在工业、农业和国防中得到广泛应用，与我们的日常生活密 切相关。目前，国内外的石油化工企业都拥有大量的石油化工产品生产设备例如炼油装置、 化工装置等，其中炼油装置为石化装置提供各种原料如轻烃、、石脑油、柴油以及各种尾气、 尾油等，并生产各种油品和一些化工产品；而化工装置生产烷、烯、苯、醇、醛、酸、酯等石油 化工基本原料以及合成树脂、合成橡胶、合成纤维和化肥等。
目前，在全世界范围内均致力于降低能耗、提高资源利用率的大背景下，如何评价 石油化工产品生产设备的性能、如何跟踪诊断石油化工产品生产设备的性能不足的原因， 从而为后续的设备性能改进、产率提高等提供依据已经成为该领域亟待解决的技术问题。 目前在该领域虽然已经存在一些有关石油化工产品生产设备的性能评价及监控系统，但是 由于这些现有的评价及监控系统存在着这样或那样的问题，例如各项性能参数收集不准 确从而导致最终的性能评价结果不准确、对性能参数的后续处理不合理从而导致所得到的 性能评价因子不能客观反映石化产品生产设备的实际情况、和/或对性能评价因子不良的 生产设备无法进行细致且深层次的原因诊断，因而无法对后续的设备性能改进提供有意义 的参考依据等等，所以一直都无法对石化产品生产设备的性能进行客观、合理的评价、监控 和/或诊断，继而极大地影响了石化产品生产设备的性能改进与优化。发明内容
针对上述一个或多个技术问题，本发明提供了一种石化产品生产设备性能参数处 理装置及包含该处理装置的石油化工产品生产设备性能评价及监控系统。
根据本发明的一个方面，提供了一种石油化工产品生产设备性能参数处理装置， 其特征在于，该性能参数处理装置包括基础数据库，其用于存储在对所述石油化工产品生产设备的模拟实验中使用与所述石 油化工产品生产设备所实际采用原料相同的原料得到的多个基准性能参数；原料分类装置，其用于从所述基础数据库中提取原料数据，并对该原料数据按照原料 物质组分进行分类；基准性能因子生成装置，其耦合到所述原料分类装置，且用于根据所述基础数据库中 所存储的基准性能参数生成至少一个用于评价所述石油化工产品生产设备的实验模拟设 备的性能的基准性能因子；实际性能因子生成装置，其用于根据所输入的所述石油化工产品生产设备的实际性能 参数生成至少一个用于评价所述石油化工产品生产设备自身的性能的实际性能因子；和实际性能因子归一化处理装置，其用于将实际性能因子生成装置生成的实际性能因子 除以所述基准性能因子生成装置生成的与所述实际性能因子的类别相对应的基准性能因 子。
优选地，所述基准性能因子生成装置包括基准收率计算装置和基准能耗计算装 置；所述该基准收率计算装置和基准能耗计算装置分别与所述原料分类装置耦合，以获取 与所述石油化工产品生产设备及其所采用原料的物质组分构成(即原料结构)相对应的基 准性能参数数据集。
优选地，所述基准收率计算装置基于所获得的基准性能参数数据集中的与收率相 关的性能参数、针对所采用的原料结构中的每一种原料类别单独计算收率，然后再根据各 类别原料在所采用的原料结构中的比例进行加权计算，得到所述石油化工产品生产设备的 实验模拟设备的总基准收率。
优选地，所述基准能耗计算装置基于所获得的基准性能参数数据集中的与能耗相 关的性能参数、针对所采用的原料结构中的每一种原料类别单独计算能耗，然后再根据各 类别原料在所采用的原料结构中的比例进行加权计算，得到所述石油化工产品生产设备的 实验模拟设备的总基准能耗。
优选地，所述实际性能因子生成装置包括生产设备实际收率计算装置和生产设备 实际能耗计算装置。
优选地，所述原料分类装置将所述原料数据分为5大类别轻质原料、轻石脑油、 全馏分石脑油、加氢尾油和柴油馏分。
所述实际性能因子生成装置还包括实际数据输入装置和/或ERP数据源获取装 置，其中所述ERP数据源获取装置用于从ERP数据库中获取需要的实际性能参数。
优选地，所述生产设备实际收率计算装置基于所获取的实际原料数据、针对所述 石油化工产品生产设备所采用的原料结构中的每一种类的原料单独计算所述石油化工产 品生产设备的实际收率，然后再根据各类原料在所述石油化工产品生产设备所采用的总原 料结构中所占的比例进行加权计算，从而得到所述石油化工产品生产设备的总实际收率。
优选地，所述生产设备实际能耗计算装置基于所获取的实际原料数据、针对所述 石油化工产品生产设备所采用的原料结构中的每一种类的原料单独计算所述石油化工产 品生产设备的实际能耗，然后再根据各类原料在该待评价性能的生产设备所采用的总原料 结构中所占的比例进行加权计算，从而得到所述石油化工产品生产设备的总实际能耗。
优选地，该性能参数处理装置还包括生产设备重置效能计算装置，其用于计算所 述石油化工产品生产设备的重置效能。
根据本发明的另一方面，提供了一种石油化工产品生产设备性能评价及监控系 统，其包括如上所述的石油化工产品生产设备性能参数处理装置。
图1示出了根据本发明的优选实施例的石油化工产品生产设备性能评价及监控 系统的结构框图；图2示出了根据本发明优选实施例的生产设备性能参数校核装置的结构框图；图3示出了根据本发明的多个性能参数表的示例图；图4示出了根据本发明优选实施例的生产设备性能参数后处理装置的结构示意框图； 图5示出了根据本发明优选实施例的实际性能因子生成装置的结构示意框图；图6A示出了根据本发明优选实施例的轻质原料数据表；图6B示出了根据本发明优选实施例的液体原料数据表；图7示出了根据本发明优选实施例的生产设备性能跟踪诊断装置的结构示意框图；图8示出了根据本发明优选实施例的参数树的示意图。
具体实施方式
某些术语在本申请文件中自始至终用来指示特定系统部件。如本领域的技术人员将认识到的那样，通常可以用不同的名称来指示相同的部件，因而本申请文件不意图区别那些只是在名称上不同而不是在功能方面不同的部件。在本申请文件中，以开放的形式使用术语“包括”、“包含”和“具有”，并且因此应将其解释为意指“包括但不限于…”。此外， 术语“耦合”意图意指间接、直接、光学或无线电气连接。因而，如果第一设备耦合到第二设备，则连接可以通过直接电连接、通过经由其它设备和连接的间接电连接、通过光学电气连接、或通过无线电气连接来实现。另外，术语“系统”指的是两个或更多硬件和/或软件部件的集合，并且可以用来指示电子设备，诸如计算机、计算机的一部分、计算机的组合等。
下面结合优选实施例和说明书附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1和2所示，本发明所述的石油化工产品生产设备性能评价及监控系统100 包括输入装置101、生产设备参数校核装置102和诸如显示装置103之类的视频和/或音频输出装置。
其中所述生产设备参数校核装置102包括生产设备性能参数数据格式校验单元 1021、生产设备性能参数数据范 围校验单元1022、与历史参考数据比对校验单元1023和/ 或参数表之间关系校验单元1024。
所述输入装置101包括键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪等文字、图形输入装置，其用于输入石化产品生产设备的各类性能参数。其中键盘、鼠标、触摸屏等输入设备可以供用户逐项输入所述性能参数；而扫描仪等图像捕获装置可以供用户通过将纸或其他类似记录媒介上记载的性能参数表格等数据资料电子化来进行性能参数的输入。
所述石化产品生产设备的性能参数涵盖所评价生产设备的生产能力、所采用的原料、产品产量、可靠性、能耗、物耗、催化剂和化学品消耗以及三废排放等方面的性能参数。
优选地，将通过所述输入装置101输入下述三类生产设备性能参数性能评价类基础参数数据该类参数数据将用于计算生产设备性能评价因子集中包含的所有性能评价因子；原因诊断分析类基础参数数据例如原料性质、操作条件、停工与降量原因等，该类参数数据虽然不直接参与上述性能评价因子的计算，但其对性能评价因子的挖掘诊断、找出性能差的根源具有重要作用；扩展分析类参数数据例如原料优化信息、生产流程信息、产品结构信息、储存运输信息等，该类参数数据也不直接参与性能评价因子的计算，其用于性能评价因子的提升。
更优选地，上述生产设备性能参数可以由用户逐一通过输入装置101输入到系统中，或者可以通过计算机网络将性能参数从ERP (企业资源规划数据库)等数据库下载至本系统中，或者也可以通过接入便携式记录媒体(例如移动硬盘、U盘、软盘、光盘等)将便携式 记录媒体中存储的性能参数下载到本系统中。
优选地，可以以电子表格的形式在显示装置103上显示所输入的生产设备性能参数。
如前所述，根据本发明的一个优选实施例，可以使用扫描仪作为输入装置将包含 多个生产设备性能参数的纸质(或其他记录媒介所承载的)性能参数表电子化，从而作为电 子表格输入到本系统中。
图3示出了根据本发明优选实施例的多个性能参数表所包含的主要内容。在本实 施例中，性能参数表的个数为10个，但这只是示例性的，本发明并不限于此。
在实践中，由于各类性能参数的单位量纲不一、用户的使用习惯不一，所以可能会 导致输入的性能参数格式混乱，进而会影响到生产设备性能评价和监控结果的准确性。例 如对于原料单程转化率(重量百分数)，有的用户会输入30，而有的用户则会输入0.3 ;对 于液体原料密度，有的用户会输入830，而有的用户则会输入O. 83。
此外，由于一个石油化工产品生产设备的性能参数会有很多很多种，所以在输入 过程中极有可能会产生错误，将数据张冠李戴，而只要一项数据填写错误，整个性能评价监 控结果便不再准确可靠。
为此，本发明设置了生产设备参数校核装置102，其用于对通过输入装置101输入 的生产设备性能参数进行各种校核。
如图2所示，根据本发明优选实施例的生产设备性能参数校核装置102包含生产 设备性能参数数据格式校验单元1021，其对每项待输入的生产设备性能参数的数据格式进 行预定义，并将预定义格式存储在存储器(未示出)中，当预定性能参数被输入到系统中时， 所述生产设备参数格式校验单元1021将所输入的预定性能参数数据与所存储的相应项性 能参数的预定义格式进行比较，如果所输入的预定性能参数数据的数据格式与所存储的相 应预定义格式匹配，则该预定性能参数数据的输入有效，否则无效。
例如，在原料单程转化率(重量百分数)为30%的情况下，有的用户会输入30，而有 的用户则会输入O. 3，为了不产生混淆、保证数据源的统一性与准确性，本发明会将原料单 程转化率这一性能参数的格式限定为小于等于I的小数。
优选地，当经数据格式校验单元1021判断输入无效时，可以将所输入的预定性能 参数高亮显示，以提醒用户参数输入格式不对；此外，也可以驱动报警装置106进行声(例 如通过扬声器以语音方式发出报警音)、光(例如通过指示灯等显示设备发出报警光)等类 型的报警，以提醒用户；或者可以使得所输入的该预定性能参数无法在显示装置中的对应 位置处显示出来，此时也可以自动弹出对话框，向用户提示应当满足的格式要求，以便用户 能够在具体提示下进行再次输入。
在此需要说明的是，虽然本发明优选对所有项待输入的性能参数的数据格式进行 预定义及校验，但是本发明并不限于此，技术人员可以仅对格式易产生混淆或具有多个量 纲的性能参数的数据格式进行预定义及校验，这样会适当地减少系统的计算量。
此外，优选地，本发明的生产设备性能参数校核装置102还可以包括生产设备性 能参数数据范围校验单元1022。该单元通过访问与其I禹合的经验数据库(未示出)来对所 输入性能参数进行合理性校验。所述经验数据库中存储有各性能参数的数据范围的经验值，例如各种原料路线生产醋酸的装置中，原料的消耗定额范围经验值被预定为甲醇路线 耗甲醇O. 53 - O. 54 ;乙烯路线耗乙烯O. 51 — O. 55 ;正丁烷路线耗正丁烷O. 7 — O. 8等。
所述性能参数数据范围校验单元1022将用户所输入的性能参数(可以是所有性 能参数，也可以是其中的一些技术人员认为重要的性能参数)与经验数据库中所存储的相 应性能参数的数据范围经验值进行比较，如果所输入的性能参数落入所述相应数据范围经 验值之内，则认为该性能参数的本次输入有效，否则认为无效。至于无效情况下的后续处理 方式，与针对生产设备参数数据格式校验单元1021在输入无效情况下的处理方式类似，在 此不再一一赘述。
此外，根据本发明的优选实施例，上述性能参数数据范围校验单元1022还可以自 动提取彼此之间具有预定函数关系的多个输入的性能参数，然后对该多个输入的性能参数 进行计算校验，看其是否符合所述预定函数关系，从而判断所输入的该多个性能参数是否 有误。如果符合，则所输入的该多个性能参数无误，如果不符合，则通过高亮显示或弹出对 话框的形式提示用户该多个性能参数输入有误，请用户一一核查后重新输入。
例如，性能参数数据范围校验单元1022可以自动抽取各种原料(例如甲醇等)制醋 酸装置的产量等数据，然后自动计算出该类原料(例如甲醇)的单程转化率，将所计算出来 的甲醇的单程转化率与所述经验数据库中的该类型原料(例如甲醇)的单程转化率经验值 范围(例如O. 53 - O. 54)进行比较，如果在该范围内，则证明之前输入的产量等数据是正确 的，否则就提示用户之前输入有误，请核查之后再行输入。
根据本发明的优选实施例，所述生产设备性能参数校核装置102还可以优选地包 括参数表之间关系校验单元1024。如图3所示，各性能参数表中分别收集了与设备生产能 力及主要过程设备、原料、产品、能耗等方面相关的不同的参数数据。然而，某些位于不同表 中的参数数据是有一定关联的，例如，原料与产品、能耗之间是有必然联系的，因此，为了保 证最终性能评价结果的准确性，在某种意义上有必要对不同参数表之间有关联的参数数据 进行一致性校验。
所述参数表之间关系校验单元1024事先对参数表之间具有关联的性能参数之间 的关联方式进行预定义并存储，之后，当用户完成各参数表的输入之后，该参数表之间关系 校验单元1024对不同参数表之间具有关联的性能参数进行校验，看其是否满足预定义的 相应关联方式。如果是，则证明之前的输入无误，如果不是，则以前述提示方式来提醒用户 输入有误，请其核实之后再行输入。
如上所述，虽然本发明优选在完成所有表格的输入之后再进行参数表之间的关系 校验，然而本发明并不限于此，技术人员也可以在输入过程中进行校验，例如在输入某性能 参数时，对目前所输入的性能参数与之前输入的位于其他参数表之中的具有一定关联的性 能参数进行上述关联性校验。
例如，本发明所述的上述参数表之间关系校验单元1024可以校验图3中的表1、表 3、表4的数据关系，例如进行聚酯装置生产能力损失与其生产能力及产量的一致性校核； 此外，还可以校验表5与表10中的装置耗能工质中水的消耗与废水排放量的一致性等等。 优选地，当进行一致性校核时，可以不要求完全一致，可以设定一定容差范围，在该范围内， 视为一致。
根据本发明的另一优选实施例，本发明的生产设备参数校核装置102还优选地包括与历史参考数据比对校验单元1023以及和该与历史参考数据比对校验单元1023耦合的 历史性能参数数据库(未示出)。所述历史性能参数数据库中存储有每一性能参数(或者是 若干预选性能参数)的历史数据(可以为上一次测量的相应性能参数的数据)。当所有性能 参数表中的所有性能参数均被输入(优选地被有效输入)之后，显示装置103的屏幕上可以 自动弹出询问用户是否要进行历史数据比对验证的对话框，如果用户选择是，则与历史参 考数据比对校验单元1023将历史性能参数数据库中所存储的历史参考数据显示在之前所 显示的性能参数表中的相对应性能参数旁边(此步骤为可选步骤，也可以不显示)，并计算 出当前性能参数表中的性能参数与其对应的历史参考数据的差值，如果该差值超过预定容 限范围，则显示装置103将对该项性能参数及其相应历史参考数据进行高亮显示、弹出对 话框提示用户进行数据核查、和/或驱动报警装置106进行声、光报警。
综上所述，本发明通过从多个角度对用户所输入的性能参数进行校核，从而极大 地保证了石化产品生产设备性能评价及监控系统的数据源的准确性。
此外，根据本发明的另一优选实施例，所述石油化工产品生产设备性能评价及监 控系统100还优选地包括生产设备性能参数后处理装置104，如图1所示。
众所周知，原料的类型不同对石化产品生产设备(例如乙烯装置)的产品收率和能 耗等方面的性能影响很大(采用的生产原料类型不同，生产设备最终的产品收率和能耗也 不同)，而且由于地理位置、装置规模、工艺流程等因素的不同，各种石化产品生产设备对裂 解原料的控制力差距也是很大的，因此就导致无法用统一的标准来衡量不同规模、不同工 艺流程、采用不同原料的石化产品生产设备的总体性能，进而无法客观地评价上述不同石 化产品生产设备的性能优劣，当然也就无法为之后的性能改进提供科学的理论依据。
为了解决这一技术问题，本发明提供了生产设备性能参数后处理装置104。
如图4所示，所述生产设备性能参数后处理装置104优选地包括原料分类装置 1040、基准性能因子生成装置1041、实际性能因子生成装置1042、实际性能因子归一化处 理装置1043以及生产设备重置效能计算装置1044(该装置1044为可选的而不是必须的)。
根据本发明的优选实施例，将裂解原料划分为5大类轻质原料、轻石脑油、全馏 分石脑油、加氢尾油和柴油馏分。其中轻质原料又细分为乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊 烷和异戊烷等几种纯物质组分。上述5大类原料的定义如下表所示
权利要求
1.一种石油化工产品生产设备性能参数处理装置，其特征在于，该性能参数处理装置包括基础数据库，其用于存储在对所述石油化工产品生产设备的模拟实验中使用与所述石油化工产品生产设备所实际采用原料相同的原料得到的多个基准性能参数；原料分类装置(1040)，其用于从所述基础数据库中提取原料数据，并对该原料数据按照原料物质组分进行分类；基准性能因子生成装置(1041),其耦合到所述原料分类装置(1040),且用于根据所述基础数据库中所存储的基准性能参数生成至少一个用于评价所述石油化工产品生产设备的实验模拟设备的性能的基准性能因子；实际性能因子生成装置(1042)，其用于根据所输入的所述石油化工产品生产设备的实际性能参数生成至少一个用于评价所述石油化工产品生产设备自身的性能的实际性能因子;和实际性能因子归一化处理装置(1043)，其用于将实际性能因子生成装置(1042)生成的实际性能因子除以所述基准性能因子生成装置(1041)生成的与所述实际性能因子的类别相对应的基准性能因子。
2.如权利要求1所述的石油化工产品生产设备性能参数处理装置，其特征在于，所述基准性能因子生成装置(1041)包括基准收率计算装置和基准能耗计算装置；所述该基准收率计算装置和基准能耗计算装置分别与所述原料分类装置(1040)耦合，以获取与所述石油化工产品生产设备及其所采用原料的物质组分构成相对应的基准性能参数数据集。
3.如权利要求2所述的石油化工产品生产设备性能参数处理装置，其特征在于，所述基准收率计算装置基于所获得的基准性能参数数据集中的与收率相关的性能参数、针对所采用的原料结构中的每一种原料类别单独计算收率，然后再根据各类别原料在所采用的原料结构中的比例进行加权计算，得到所述石油化工产品生产设备的实验模拟设备的总基准收率。
4.如权利要求2所述的石油化工产品生产设备性能参数处理装置，其特征在于，所述基准能耗计算装置基于所获得的基准性能参数数据集中的与能耗相关的性能参数、针对所采用的原料结构中的每一种原料类别单独计算能耗，然后再根据各类别原料在所采用的原料结构中的比例进行加权计算，得到所述石油化工产品生产设备的实验模拟设备的总基准能耗。
5.如权利要求1所述的石油化工产品生产设备性能参数处理装置，其特征在于，所述实际性能因子生成装置(1042)包括生产设备实际收率计算装置(10422)和生产设备实际能耗计算装置(10423)。
6.如权利要求1或2所述的石油化工产品生产设备性能参数处理装置，其特征在于，所述原料分类装置(1040)将原料数据分为5大类别轻质原料、轻石脑油、全馏分石脑油、加氢尾油和柴油馏分。
7.如权利要求5所述的石油化工产品生产设备性能参数处理装置，其特征在于，所述实际性能因子生成装置(1042)还包括实际数据输入装置(10424)和/或ERP数据源获取装置(10421 )，其中所述ERP数据源获取装置(10421)用于从ERP数据库中获取需要的实际性能参数。
8.如权利要求5所述的石油化工产品生产设备性能参数处理装置，其特征在于，所述生产设备实际收率计算装置(10422)基于所获取的实际原料数据、针对所述石油化工产品生产设备所采用的原料结构中的每一种类的原料单独计算所述石油化工产品生产设备的实际收率，然后再根据各类原料在所述石油化工产品生产设备所采用的总原料结构中所占的比例进行加权计算，从而得到所述石油化工产品生产设备的总实际收率。
9.如权利要求5所述的石油化工产品生产设备性能参数处理装置，其特征在于，所述生产设备实际能耗计算装置(10423)基于所获取的实际原料数据、针对所述石油化工产品生产设备所采用的原料结构中的每一种类的原料单独计算所述石油化工产品生产设备的实际能耗，然后再根据各类原料在该待评价性能的生产设备所采用的总原料结构中所占的比例进行加权计算，从而得到所述石油化工产品生产设备的总实际能耗。
10.如权利要求1-9之一所述的石油化工产品生产设备性能参数处理装置，其特征在于，该性能参数处理装置还包括生产设备重置效能计算装置(1044)，其用于计算所述石油化工产品生产设备的重置效能。
11.一种石油化工产品生产设备性能评价及监控系统，其特征在于，该系统包括如权利要求1-10之一所述的石油化工产品生产设备性能参数处理装置。
全文摘要
本发明提供了一种石油化工产品生产设备性能参数处理装置，其特征在于，该性能参数处理装置包括基础数据库；原料分类装置(1040)，其用于从基础数据库中提取原料数据，并对原料数据按照原料物质组分分类；基准性能因子生成装置，其用于根据所述基础数据库中所存储的基准性能参数生成至少一个用于评价所述石油化工产品生产设备的实验模拟设备的性能的基准性能因子；实际性能因子生成装置，其用于根据所输入的所述石油化工产品生产设备的实际性能参数生成至少一个用于评价所述石油化工产品生产设备自身的性能的实际性能因子；以及实际性能因子归一化处理装置，其用于将实际性能因子除以与所述实际性能因子的类别相对应的基准性能因子。
文档编号G05B19/418GK102999014SQ20111026724
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者段国华, 何祚云, 周若洪, 宫调生, 闵剑, 刘易, 赵晓军, 郭新, 袁霞光, 姬伟毅 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石化咨询公司