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面向数字化未来,打造化工百年老店

中国北京,2021年2月2日——从地里茁壮生长的作物到身上缤纷多彩的衣物,从超市里琳琅满目的货品到马路上川流不息的车辆……人们的衣食住行、生产生活,都和化工行业有着千丝万缕的联系。

化工行业是整个制造业的上游环节,是国民经济的基础产业之一,其发展水平能够直接影响下游千行百业的繁荣。因此,用数字化技术武装化工企业,助力其实现智能、绿色、安全的可持续发展,已经成为了“必选项”。
 
打造“百年老店”

坐落于三峡沿岸宜昌市的湖北三宁化工股份有限公司(三宁化工),是一家集煤化工、磷化工、精细化工和工业服务业为一体的大型化工企业。

依靠得天独厚的区位优势、资源优势和管理优势,50年来,一步一个脚印,三宁化工已经由始建于1969年的枝江县化肥厂,华丽蜕变为化工行业领先的民族品牌。目前,公司具有年产130万吨总氨、300万吨氮肥、磷肥、钾肥和复合肥,230万吨硫酸、磷酸、硝酸、盐酸,13万吨己内酰胺、30万吨双氧水和环己酮的生产能力,同时拥有六座专用码头、危化品码头及其配套的危化品运输专用车队和大型危化品贮运中心,总资产近200亿元。

过去,一提到化工企业,人们总会联想到“高排放”、“高能耗”,然而三宁化工却走出了一条以“资源—产品—废弃物—再生资源”为闭环的循环经济路径。例如:高温烟气和废气所产生的热能可以用来建设热发电机组,碳丙循环过程中的差压能够被用以实现能量回收,硫磺制酸副产的蒸汽则可供给煤化工板块生产合成氨用……未来,三宁化工还计划将产业链进一步延伸到尼龙、拉丝等深加工领域,带动枝江原有的纺织业发展。

虽然在过去的50年间已经取得了卓越的成就,但致力于打造“百年老店”的三宁化工却从来没有停下过脚步。面向下一个50年,三宁化工有着自己的深刻思考。

在化工企业面前,摆放着三重必须要解决的矛盾:其一,是生产工艺装置复杂性和行业对极致的安全稳定要求之间的矛盾;其二,是同质化的产品和越发激烈的市场竞争之间的矛盾;其三,则是行业本身的高污染、高能耗特性和绿色、可持续发展之间的矛盾。对此,三宁化工智能工厂推进办公室主任杨文华表示:“施耐德电气用数字化的解决方案帮助我们交出了一份理想的答卷,得益于此,我们实现了25%-30%的岗位融合,同时能源效率提升了5%。”

施耐德电气在化工油气行业有着完整的过程自动化及配电解决方案,在三宁化工最新的60万吨/年乙二醇项目中,成为其主要的自动化和电气合作伙伴。基于EcoStruxure架构,施耐德电气为三宁化工提供了一系列安全和数字化解决方案,包括Triconex安全系统(安全仪表系统SIS+气体检测系统GDS+压缩机控制系统CCS)、中、低压变频器(ATV1200、ATV930)、中低压智能配电系统(PIX中压配电柜、MTZ数字化空气断路器、Compact NSX塑壳断路器/LC1D系列接触器、A9系列微型断路器等)、AVEVA资产信息管理和AVEVA操作员培训仿真系统(OTS)等,帮助三宁化工建设数字化工厂,并由此实现了项目建设及安全生产的全面升级,开启了生产管理及项目运维的全生命周期数字化转型之路。
 
为智能工厂根植数字化基因

过去,很多企业想要实现数字化转型,但却苦于没有打好数据“地基”,导致数字化的楼盘不稳。在杨文华看来,智能工厂的建设是一项全局工程,涉及到信息技术(IT)和运营技术(OT)之间的融合。为此,三宁化工于2016年12月就成立了智能工厂推进办公室,旨在整合生产层面和经营层面的数据,打通产供销的全链路,为智能制造和数字化的推进奠定基础。如今回头来看,这在整个行业里都算是非常前瞻性的决策。

因为有了统一的“指挥处”,所以三宁化工的60万吨/年乙二醇项目从建设之初就深深根植了数字化的基因。在这个过程中,施耐德电气帮助三宁化工实现了项目的数字化交付,这也是其构建数字化工厂的第一步。杨文华对此表示:“通过AVEVA资产信息管理软件,我们可以将项目建设阶段所产生的工程信息、生产过程产生的实时数据信息及管理信息在数字孪生中融合使用,从而优化生产及运营管理。”

数字化交付为三宁化工带来的益处显而易见:在建设期,数字化交付能够使工程建设相关的数据得到持续的采集,同时在项目参与方之间基于统一数据进行协作和共享。这样以来,位于多地的设计院、施工方、甲方都可以基于浏览器异地进行二三维图纸审查,并且施工、采购的整个进度还可以进行模拟和可视化,这大大提高了三宁化工的工程效率。

在运维期,统一的数字化交付平台为ERP、EAM等运维系统提供了初始的结构化数据。基于此,维修维护、生产部门都可以准确快捷的查询工程数据,使得将来的新、改、扩都有了工程数据依据。同时,虚拟工厂中集成了静态/动态数据,也为运维决策提供了准确的数据基础。

最后,基于PI的实时数据库,打通了从设计阶段到建设阶段再到运维阶段的实时数据,无缝连接了生产控制系统与信息管理系统,大大提升了数据实时性,进而提高了管理者的决策效率。
 
1+1>2的一体化系统

安全生产是化工企业的第一要务,而安全本身则具有多种内涵:比如供电要保证稳定,生产要保持连续,设备不能出现意外故障,人员不能出现安全事故,紧急情况时要有安全的应对措施等等……只有在机器、设备、资产和人员安全得到充分保障的基础上,工厂才能没有“后顾之忧”地生产符合市场需求的各种产品。

施耐德电气质量过硬且久经考验的硬件产品是三宁化工最忠诚的“安全卫士”。在安全仪表方面,Triconex安全系统(SIS+GDS+CCS)囊括了网络、系统和管理安全的三级防御体系,保障了装置的精准控制和安全稳定运行;在配电方面,智能中压开关柜PIX和空气断路器MTZ等中低压配电系统,帮助三宁化工提高了供电连续性及可靠性。

传统项目中,企业往往会选择不同的自动化系统供应商和电气设备供应商,由此导致了项目支出的增加和项目周期的延长。而在三宁化工60万吨/年乙二醇的项目中,施耐德电气作为三宁化工主要自动化和电气合作伙伴,将过程自动化系统和配电系统相集成,帮助三宁化工提升了整体运维效率。

显然,在工厂的整个生命周期中,供配电系统和过程自动化系统的融合能够创造巨大的收益。首先,在项目设计阶段,一体化的供应商省去了三宁化工跟不同供应商沟通的麻烦,提高沟通效率,降低沟通成本;第二,在项目建设和调试阶段,一体化的系统使得客户在部署设备的过程中减少了不必要的数据接口,进而减少了数据传输过程中的丢失,保证数据的准确性及安全性;第三,在项目运维阶段,一体化的系统还能帮助中控室操作员工同时了解配电和控制系统的全部实时信息,提高了不同专业之间的沟通效率并降低了员工的劳动强度。

杨文华对此表示:“当自动化系统和配电系统走向融合的时候,我们所需要的人才也在向复合型发展,这也是我们未来在人才培养上努力的方向。”
 
提高化工厂的“软实力”

如果说高质量的机器是保证化工厂安全稳定运行的“硬实力”,那么高素质的人员就是保障化工厂长期高效运营的“软实力”。如今,随着化工厂的生产自动化程度越来越高,工艺原理越来越复杂,装置工程师和生产操作员也面临着越来越多的挑战。

在三宁化工最新的60万吨/年乙二醇项目中,其应用了六个国家的先进工艺、技术和设备,并采用国际先进的加压煤气化、耐硫变换和低温甲醇洗净化技术以及大型低压氨合成生产工艺,旨在一次性建成智能工厂,从而实现煤化工多联产和产业升级。然而,先进的工艺的智慧的工厂也意味着对人员素质的要求更高。

操作人员的工艺知识、经验和技能水平是工厂安全、顺利开工的前提,也是保证安全生产的必要条件。因此,三宁化工的领导层一直十分关心相关人员的培训问题。

施耐德电气的OTS则让三宁化工的烦恼迎刃而解,AVEVA操作员培训仿真系统能够模拟工厂现场的装置及控制情况,并在虚拟环境中对操作员进行离线或者在线的培训。具体来说,在项目投产前,操作员就可以通过OTS提前了解和掌握工程现场情况;在项目投产后,OTS还可以对故障发生的原因进行模拟,模拟精确度可达99.9%;最后,随着全厂全流程的OTS上云,三宁化工还可以远程实现培训和操作,这在全国煤化工行业都尚属首例。

杨文华对于这套操作员培训仿真系统给予了高度评价:“OTS帮助我们优化了工艺过程控制,降低了误操作率,满足了我们定制化培训和考核的要求,最后的效果远远超出了我们的预期。”

结语

“三思而行、宁静致远”,是三宁化工名字的由来,也寄托了三宁人希望企业“审慎决策,稳步发展”的美好希冀。打造智能工厂并迈上数字化转型的征程,则是其为了实现“百年三宁”愿景的一次重要决策。未来,三宁化工希望能对中国工业的进一步发展壮大贡献一份力量,而施耐德电气将持续用智能、绿色和安全,为以三宁化工为代表的化工企业的转型升级一路保驾护航。

关于施耐德电气
施耐德电气的宗旨,是赋能所有人对能源和资源的最大化利用,推动人类进步与可持续的共同发展。我们称之为Life Is On。
我们的使命是成为您实现高效和可持续发展的数字化伙伴。
我们推动数字化转型,服务于家居、楼宇、数据中心、基础设施和工业市场。我们通过集成世界领先的工艺和能源管理技术,从终端到云的互联互通产品、控制、软件和服务,贯穿业务全生命周期,实现整合的企业级管理。
我们是一家拥有本土化优势的全球企业,致力于推动开放的技术及合作伙伴生态圈,积极践行有意义、包容和赋能的共同价值观。
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