市场环境与企业管理等内外部的诸多因素制约了国内石化企业的发展。同时，由于石化企业生产过程具有多种产品方案可灵活切换的特点，因而建立一个快速反应的生产控制、生产执行、生产管理环境，是保证产品产量和质量、减低成本、安全平稳生产的必要条件。

　　1 MES系统简介

　　生产运行系统的英文全称是Manufacturing Execution System，简称MES，是美国管理界20世纪90年代提出的新概念。MESA（MES国际联合会）对MES的定义是：“MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成整个生产过程进行优化管理。”MES同时还能通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。

　　MES的产生源自工厂的内部需求，传统的MES就是从70年代的零星车间级应用发展起来的。20世纪80年代后期，随着计算机技术和网络技术的迅速发展，流程工业控制中出现了多学科间的相互渗透与交叉；同时，信号处理技术、计算机技术、通信技术及计算机网络与自动控制技术的结合使过程控制开始突破自动化孤岛模式，出现了集控制、优化、调度、管理和经营于一体的综合自动化新模式。MES就是这种新模式下的一项重要技术和应用。

　　MES强调控制和协调，是使计划系统能落实到实处的执行系统，因此在石化企业经济效益控制中有很高的应用价值。

　　MES面向生产执行过程，连接实时数据库和关系数据库，对生产过程进行过程监视、控制和诊断、单元整合、模拟和优化，并进行物料平衡、生产计划、调度、排产等操作管理。MES是连接控制层与管理层的一个中间纽带，完成从生产命令下达到生产统计的整个生产过程的管理，并实时地将生产过程信息反馈给ERP及其它信息系统，从而将生产活动信息与管理活动信息有效集成。因而，在企业信息化系统中，MES起着承上启下的作用。

　　MES系统由11个模块组成，以满足4个层面的生产过程控制和查询需求，如图1所示。

　　图1 MES构架

　　炼油企业生产过程中大量的实时数据如何及时得到收集处理，实现油品移动的实时跟踪以及实时事件的及时处理，是生产管理面临的重要问题之一。物料平衡系统正是为了帮助生产管理人员找出物料损失原因，准确计算出各时段生产装置的进料量、总拔量和液收量，以对生产统计、生产计划优化、调度排产优化、财务核算及技术经济分析提供必要的支持，从而满足企业各级生产及经营管理部门的迫切需要。

　　2 物料平衡模块

　　物料平衡（Production Balance）是利用数据校正技术，对炼厂生产过程中的装置加工量、物料移动量和库存量进行校正和平衡，为生产统计人员、操作人员及管理人员提供实时的、正确的生产信息。

　　物料平衡不仅可以实现全厂的净物料平衡，还可以对各生产装置、单个储罐的收付进行详细的平衡。其优点在于：快速的平衡能力，可以实现日平衡，做到全厂物料的日清日结；实现产品平衡、库存平衡、装置平衡等；采用先进的统计数据校正方法，对”没有记录的油品移动”数据进行诊断；可以按产品和产品分组提供库存报表。

　　Honeywell的软件将实时过程数据转换为统一、可靠的数据信息，以实现全厂性的、区域性或单装置的物料平衡计算。物料平衡的目的在于：建立全厂范围的数据调整的物料平衡；为其它应用提供可靠的平衡数据；依据可得到的平衡数据生成生产报表及平衡报表，提升管理水平。图2为物料平衡系统功能构架。

　　图2 物料平衡系统功能构架

　　3 物料平衡中的罐量计算

　　罐质量计算是物料平衡模块的基础，它所需动态数据可以由实时数据库获取，也可以由手工输人。在不用称重计可直接获得罐质量数据的情况下，根据产品的产品类别按不同的算法计算出质量罐存量。

　　3.1 产品／原油／润滑油质量计算

　　（1）根据液位高度日，查罐容表[strapping]，得到y，计量单位为m3；

　　（2）根据液位高度日，查静压力容积增大值表[Vgp]（精确到0.1 m），得到Vgp，计量单位为m3，Vgp＝Vgp×D；D取罐内产品20度密度和4度纯水密度的比值，即ρ；

　　（3）获得明水高度Hs，查罐容表[strapping]，得到Vs，计量单位为m3，如无明水，即Hs为空值，则Vs＝0；

　　（4）罐壁温度用液体温度￡代替，修正到罐壁平均温度下的实际体积K，计量单位为m3，K＝（V＋Vgp－Vs）×[1＋3×α×（t－20）]，α为储罐材质体积膨胀系数，碳质钢材一般取α＝0.000012；

　　（5）计算标准体积V20＝Vt×Vcf。Vcf通过液体温度t和液体密度ρ从动态链接库中自动提取，假如计量属性为“1－产品”，调用方法为（1，液体温度，液体密度）；假如计量属性为“2－原油”，调用方法为（2，液体温度，液体密度）；假如计量属性为“3－润滑油”，调用方法为（3，液体温度，液体密度）；

　　（6）扣掉浮顶的排油体积；

　　查罐的参数表，取得浮顶质量G、浮顶起点、浮顶止点；

　　如果液位处于[浮顶起点，浮顶止点]，则不能计算，必须进行倒罐；

　　如果液位低于浮顶起点，则不扣减浮顶排油体积；如果浮顶处于正常工作状况，则扣减浮顶排油体积：Vg＝V20－G／ρ，G的计量单位为kg，ρ的计量单位为kg／m3；

　　（7）扣掉产品的含水率形，计算产品的质量，计算结果的计量单位为t；

　　m＝Vg×（1－W）×（ρ/1000－0.0011）

　　若罐内液体不含水，则W＝0；ρ的计量单位为kg／m3；0.0011为空气浮力修正值。

　　3.2 液化气质量计算算法

　　（1）查罐容表[strapping]，得到罐总容积Vs，计量单位为m3；

　　（2）根据液位高度H，查罐容表[strapping]，得到液体体积y，计量单位为m3；

　　（3）计算液体的标准体积V15＝V×K；尺为液化气体积系数，它是根据液体温度和液体密度从动态链接库中自动提取，调用方法为（4，液体温度，液体密度）；

　　（4）计算液体质量，计算结果的计量单位为t；m1＝V15×ρ15／1000，ρ的计量单位为kg／m3；

　　（5）气体体积Vq＝Vk－Vs，计量单位为m3；

　　（6）计算气体质量，计算结果的计量单位为t；m2＝Vq×ρq／1000，ρq为操作条件下的密度，计量单位为kg／m3；

　　（7）计算液化气总质量，计算结果的计量单位为t；m＝m1＋m2。

　　3.3 化工产品质量计算算法

　　（1）根据液位高度H，查罐容表，得到V，计量单位为m3；

　　（2）根据液位高度日，查静压力容积增大值表[Vsp]（精确到0.1 m），得到Vsp，计量单位为m3，Vsp＝Vsp×D；D取罐内液化气20度密度和4度纯水密度的比值，即ρ20；

　　（3）根据明水高度只，查罐容表[strapping]，得到Vs，计量单位为m3，如无明水，即Hs为空值，则Vs＝0；

　　（4）罐壁温度用液体温度t代替，修正到罐壁平均温度下的实际体积Vs：

　　Vs＝（V＋Vgp－Vs）×[1＋3×α×（t－20）]

　　a为罐材质体积膨胀系数，碳质钢材一般取α＝0.000012；

　　（5）计算标准体积：V20＝Vt×[1－f×（t－20）]

　　f为化工产品体积温度系数，它是根据产品代码从动态链接库中自动提取，调用方法为（5，产品代码，NULL）；

　　（6）扣掉浮顶的排油体积；

　　查罐的参数表，取得浮顶质量G，浮顶起点，浮顶止点；

　　如果液位处于[浮顶起点，浮顶止点]，则不能计算，必须进行倒罐；

　　如果液位低于浮顶起点，则不扣减浮顶排油体积；

　　如果浮顶处于正常工作状况，则扣减浮顶排油体积：Vg＝V20－G／ρ，G的计量单位为kg，ρ的计量单位为kg／m3；

　　（7）扣掉产品的含水率形，计算产品的质量，计算结果的计量单位为t；

　　m＝Vg×（1－W）×（ρ／1000－0.0011）

　　若罐内产品不含水，则W＝0；ρ的计量单位为kg／m3；0.0011为空气浮力修正值。

　　3.4 输出结果

　　罐质量计算结果按照罐参数配置中配置的质量计算结果位号写入到实时数据库中，同时并将此质量计算记录保存在系统中，其中操作员、记录日期由系统自动记录。可以按照日期和罐号，查询历史质量计算记录，并可以导出到Excel表格中。

　　4 结 语

　　罐量计算在炼化企业生产运行系统（MES）的实施和应用过程中，占有非常重要的地位。通过全厂生产物料平衡系统，可从原油进厂到产品出厂的物料流动和损耗情况的整个过程，对各生产装置、罐区的进出物料进行每日物料平衡计算，可及时、准确地了解企业物料流动情况、库存资金占用情况、装置生产情况，使原料、半成品、成品在多装置、多储罐之间的流动最大限度地满足于装置运行，实现企业内部各种生产资源的合理调配与利用，对指导生产、降低成本、提高生产操作技能起到实时有效的作用。同时使石化公司最大限度地减少储运、加工损失以及降低装置能耗，最大限度地提高了设备的利用率，实现精细化管理，大大提高了企业的经济效益。

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