1、項目背景

萬(wàn)華化學(xué)是中國化工行業(yè)市值最高的頭部企業(yè)，在綠色化、數字化、智能化方面也走在全國前列。本項目通過(guò)規劃實(shí)施氯堿工廠(chǎng)PID整定、APC先進(jìn)控制、高級報警管理、關(guān)鍵設備在線(xiàn)診斷以及機器人智能巡檢等系統，最終實(shí)現萬(wàn)華化學(xué)氯堿工廠(chǎng)以“零手動(dòng)操作、無(wú)人化巡檢、全工況自主優(yōu)化運行”為特征的全面數智化升級。

2、項目目標與原則

(1)  對氯堿裝置所有 PID 控制回路進(jìn)行性能評估與參數自動(dòng)整定，實(shí)現PID基礎回路自控率達到100%的目標。

(2)  對氯堿裝置應用智能動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制系統，實(shí)現操作頻次低于 2 次/h/人，逐步實(shí)現“零手動(dòng)操作”目標。

(3)  對氯堿裝置應用先進(jìn)報警管理系統，減少無(wú)效報警對操作員的干擾，實(shí)現報警次數不高于 1 次/h/人的目標。

(4)  對氯堿裝置關(guān)鍵設備應用在線(xiàn)狀態(tài)監測與診斷系統，對應急段所帶電機、風(fēng)機進(jìn)行機組運行的振動(dòng)、位移、溫度、電流等參數在線(xiàn)監測，對設備存在的運行問(wèn)題和可能發(fā)生的故障進(jìn)行分析、預報并落實(shí)故障檢修方案。避免設備惡性損壞事故的發(fā)生，降低機組停機次數、縮短停機時(shí)間、減少安全生產(chǎn)隱患、保障應急響應快速高效。

(5)  對氯堿裝置應用機器人巡檢系統，對生產(chǎn)設備設施、管道等進(jìn)行定時(shí)無(wú)人化巡檢，規避巡檢人員長(cháng)時(shí)間處于溫度高、噪音大、潛在受傷害等的風(fēng)險環(huán)境中，同時(shí)提高設備的可靠性和延長(cháng)使用壽命。

3、項目實(shí)施與應用情況

3.1項目情況介紹

萬(wàn)華化學(xué)氯堿數智工廠(chǎng)項目自2023年11月開(kāi)工，歷時(shí)一年，完成全部子系統的上線(xiàn)和整體驗收，達到預期目標。

（1）PID整定系統：對低穩定性回路進(jìn)行整定后，目前整個(gè)裝置自控率為98.3%，剩余1.7%的回路納入APC控制，納入先進(jìn)控制APC后整定率達到100%。

（2）APC先進(jìn)控制系統：完成氯堿裝置全流程，包括電解槽及淡鹽水、氣化單元負荷、次納生產(chǎn)、樹(shù)脂塔單元、氯氣干燥硫酸、鹽水部分（配水、澄清桶、戈爾、精鹽水、鹽水回用及膜法脫硝）、蒸發(fā)部分（蒸發(fā)及罐區）、氯氫酸工段（羅茨風(fēng)機、一/二/三透平機）等先進(jìn)控制系統的整體上線(xiàn)，實(shí)現全流程、全工況的自主優(yōu)化運行，包括鹽水工段配水到精鹽水的自動(dòng)化、蒸發(fā)系統一鍵升降負荷；電解工段電解槽加酸系數的自動(dòng)調整、脫氯塔加酸加堿的自動(dòng)調整、陰極出口堿液濃度的平穩控制；氯氫工段透平機的自動(dòng)調整、液下泵的自動(dòng)調整、次納的一鍵配置等。

（3）高級報警管理系統：覆蓋電解、氯氫酸、鹽水蒸發(fā)、水氣供裝4個(gè)工段，總計42套裝置，17937個(gè)位號，89個(gè)用戶(hù)，條件報警屏蔽59組。

（4）關(guān)鍵設備在線(xiàn)狀態(tài)診斷系統：共計安裝傳感器252個(gè)、網(wǎng)關(guān)箱20個(gè)、監測14個(gè)區域91臺設備，設備在線(xiàn)率100%，系統每日凌晨4點(diǎn)自動(dòng)輸出診斷報告。

（5）智能巡檢機器人系統：一期離子膜電解智能巡檢機器人引用一圖多模、視頻算法巡檢等新技術(shù)，單槽巡檢時(shí)間從8分鐘縮短到2分鐘，巡檢效率提升4倍，巡檢時(shí)間共耗時(shí)38分鐘；一期液氯儲槽一樓二樓智能掛軌式巡檢機器人巡檢時(shí)間分別為45分鐘何40分鐘。完全滿(mǎn)足1小時(shí)巡檢一次的目標。

3.2項目建設創(chuàng )新

（1）零手動(dòng)操作與全工況自主優(yōu)化運行技術(shù)創(chuàng )新：本項目引入復雜化工工程全工況自主優(yōu)化運行技術(shù)（該技術(shù)經(jīng)權威機構鑒定，鑒定委員會(huì )認為，該技術(shù)成果整體技術(shù)達到了國際先進(jìn)水平），首次針對氯堿裝置的全流程，實(shí)現PID性能評估與自整定、智能動(dòng)態(tài)優(yōu)化控制、一鍵自動(dòng)啟停、自動(dòng)升降負荷、工況智能識別、先進(jìn)報警管理、生產(chǎn)異常智能語(yǔ)音預警、設備異常在線(xiàn)診斷等智能化應用，實(shí)現了萬(wàn)華化學(xué)（煙臺）氯堿熱電公司氯堿裝置的全流程、全工況零手動(dòng)操作和自主優(yōu)化運行。

（2）機器人智能快速巡檢技術(shù)創(chuàng )新：本項目突破了一圖多模、視頻快速巡檢、機器人與攝像頭聯(lián)合巡檢等新技術(shù)，其中，使用一圖多模技術(shù)，兩臺表計的巡檢僅需10秒，巡檢效率提升3～4倍；使用視頻算法快速巡檢技術(shù)，單槽視頻實(shí)時(shí)巡檢從8分鐘降到2分鐘，巡檢效率提升4倍；使用機器人與攝像頭聯(lián)合巡檢技術(shù)，解決了機器人無(wú)法通行區域的巡檢任務(wù)。

3.2 項目建設成效

（1）PID整定系統：整個(gè)裝置自控率為98.3%，剩余1.7%的回路納入APC控制，納入先進(jìn)控制APC后整定率達到100%。

（2）APC先進(jìn)控制系統：

實(shí)現氯堿裝置，包括電解槽及淡鹽水、氣化單元負荷、次納生產(chǎn)、樹(shù)脂塔單元、氯氣干燥硫酸、鹽水部分（配水、澄清桶、戈爾、精鹽水、鹽水回用及膜法脫硝）、蒸發(fā)部分（蒸發(fā)及罐區）、氯氫酸工段（羅茨風(fēng)機、一/二/三透平機）等的全流程、全工況的自主優(yōu)化運行

①實(shí)現鹽水工段從配水、澄清桶、戈爾、精鹽水的自動(dòng)化；膜法脫硝系統的一鍵配酸；蒸發(fā)系統一鍵升降負荷及三效液位的自動(dòng)控制；罐區的一鍵配堿及罐區至灌裝工序的自主控制等；

②實(shí)現電解工段當升降電流負荷時(shí)，電解槽加酸系數的自動(dòng)調整、氯氫壓差的自動(dòng)調整、脫氯塔加酸加堿的自動(dòng)調整、透平機的自動(dòng)調整，達到涉及整個(gè)工段全過(guò)程的自主優(yōu)化運行；實(shí)現電解槽溫的控制、樹(shù)脂塔反沖洗的控制及陰極液堿濃度的控制；

③實(shí)現氯氫工段當升降電流負荷時(shí)透平機的自動(dòng)調整、液下泵的自動(dòng)調整、羅茨風(fēng)機的自動(dòng)控制、硫酸干燥的自動(dòng)控制、次納的一鍵配置等。

通過(guò)統計平均數據，APC投入前操作頻次約2700次/天，實(shí)施后降低到操作頻次約0.8次/h/人，無(wú)限接近零手動(dòng)操作效果。

（3）高級報警管理系統：系統覆蓋電解、氯氫酸、鹽水蒸發(fā)、水氣供裝4個(gè)工段，總計42套裝置，17937個(gè)位號，89個(gè)用戶(hù)，條件報警屏蔽59組，高級報警系統中報警數據實(shí)時(shí)監測，自動(dòng)輸出周報、進(jìn)行統計分析。經(jīng)數據對比，周報警量較初期項目試運行前下降90.03%，其中EMERGENCY緊急事件報警下降99.26%，超過(guò)兩小時(shí)未處理的報警下降42.5%，頻繁報警TOP5報警次數下降78.3%。

（4）關(guān)鍵設備在線(xiàn)狀態(tài)診斷系統：共計安裝傳感器252個(gè)、網(wǎng)關(guān)箱20個(gè)、監測14個(gè)區域91臺設備，設備在線(xiàn)率100%，設備運行狀態(tài)實(shí)時(shí)監測，及時(shí)報警。通過(guò)使用該系統，可以及時(shí)發(fā)現設備故障，避免故障發(fā)展為事故，并準確診斷分析設備故障，實(shí)現維修計劃有的放矢，減少了檢修時(shí)間。系統投用6個(gè)月，設備事故發(fā)生率為0。

（5）智能巡檢機器人系統：實(shí)現液氯儲槽、一期離子膜電解間機器人智能化巡檢1小時(shí)1次，對泄漏、表計、紅外、氣體等巡檢項進(jìn)行監測，實(shí)現無(wú)人化巡檢，并實(shí)現對現場(chǎng)巡檢內容的實(shí)時(shí)報警，顯著(zhù)降低了巡檢人員的勞動(dòng)強度。 

4、效益分析

萬(wàn)華化學(xué)（煙臺）氯堿熱電公司氯堿裝置系統性、創(chuàng )造性地應用PID整定、APC先進(jìn)控制、高級報警管理、關(guān)鍵設備在線(xiàn)診斷和機器人巡檢等新技術(shù)，顯著(zhù)提高了自動(dòng)化率和裝置操作平穩性，顯著(zhù)降低了報警次數和操作頻次，顯著(zhù)降低設備故障率，顯著(zhù)降低了內操和外操人員的勞動(dòng)強度，實(shí)現了全工況下的自主優(yōu)化運行和無(wú)人化巡檢，經(jīng)上線(xiàn)前后數據比對，氯堿裝置電和蒸汽等能耗降低2.6%，經(jīng)濟效益達數百萬(wàn)元，經(jīng)濟效益和社會(huì )效益顯著(zhù)。

萬(wàn)華化學(xué)以“全工況自主優(yōu)化運行”為特征的氯堿數智工廠(chǎng)項目在氯堿裝置上首次應用具有國際先進(jìn)水平的復雜化工過(guò)程全工況自主優(yōu)化運行技術(shù)，創(chuàng )造性、系統性地集成應用PID整定、APC先進(jìn)控制、高級報警管理、關(guān)鍵設備在線(xiàn)診斷和機器人巡檢等新技術(shù)和新產(chǎn)品，顯著(zhù)提高了氯堿裝置的自動(dòng)化率和裝置操作平穩性，顯著(zhù)降低了報警次數和操作頻次，顯著(zhù)降低了設備故障率，顯著(zhù)降低了內操和外操人員的勞動(dòng)強度，實(shí)現了全工況下的自主優(yōu)化運行和無(wú)人化巡檢，逼近零手動(dòng)操作，經(jīng)上線(xiàn)前后數據比對，氯堿裝置電和蒸汽等能耗降低2.6%，經(jīng)濟效益達數百萬(wàn)元，經(jīng)濟效益和社會(huì )效益顯著(zhù)。萬(wàn)華化學(xué)是中國化工行業(yè)市值最高的頭部企業(yè)，萬(wàn)華氯堿數智化工廠(chǎng)的成功實(shí)踐得到了萬(wàn)華化學(xué)集團的高度認可，正在向集團其他生產(chǎn)基地輻射。