1 前言
对于大型炼油与化工企业，加热炉是消耗燃料的主要设备。同时也是生产装置对环境产生污染的主要污染源。加热炉效率的高低，与节约能源、降低成本有着密切关系。搞好加热炉管理，提高加热炉热效率．降低加热炉燃料消耗。对生产装置实现高负荷、优质量、低能耗、安全平稳运行和减少环境污染都有着重大意义。国内外都在寻求和开发节约加热炉能源的各种方法和途径。
生产运行系统(MES)中的关键绩效指标KPI管理器，与运行管理和实时数据库等子系统的结合，实现了加热炉关键数据的收集．通过简单组态和热效率计算等功能组合。就可实现对装置加热炉热效率进行实时监控和状态跟踪，从而对装置加热炉进行及时调整．充分提高加热炉的热效率。
2 KPI管理器简介
KPI管理器是Honeywell公司为管理综合的KPI系统提供的解决方案。KPI管理器通过内部网，自动从各个不同的生产系统和业务系统收集目标值和实际值．并计算和报告整个业务实际的绩效。即使正式的测试周期没有完成，也可在线计算和报告KPI结果。KPI管理器可以自动收集源数据，自动计算并自动发布KPI结果。KPI管理器可以组织成一个完整的分级KPI系统，因为个别KPI被综合成更高层次的KPI来测量共同的业务目标．管理层、领导层能够从上到下监控整体业务执行情况，并能够了解在哪里出现偏差以及为什么出现偏差。最后，管理层可以通过KPI管理器计算出一个部门(或工厂)的绩效，并进行横向与纵向比较，从而帮助建立一个绩效驱动型的企业。
3 加热炉热效率计算原理
加热炉热效率计算方法可分为正平衡法和反平衡法。由于正平衡法和反平衡法计算都比较复杂，而且加热炉的有效吸热量和直接损失热量都不易准确测定．所以常规正平衡法和反平衡法一般只在装置标定等情况下使用。在实际生产中，只能通过获取某一个时刻装置加热炉的排烟温度、含氧量等数据，来计算装置加热炉的近似热效率值。
目前，企业装置的白控率比较高，大部分都有DCS、PLC等控制系统。大连石化2005年12月上线运行了MES系统，各装置的实时数据都已采集到实时数据库里，通过实时数据库就可轻易获取加热炉排烟温度和含氧量等数据．再将实际散热损失考虑进去，就可计算出加热炉实时近似热效率值。
4 加热炉热效率运行监控方案设计
4.1 企业节能管理的总体设计目标
企业节能管理的设计与实施，可以划分为4个层次，基本架构是：第一层级全厂级别的节能，KPI对应着全厂综合能耗、吨油耗水等指标；第二层级装置节能，KPI对应着各装置能耗指标，装置按照类别可以分为：蒸馏装置、催化装置、酮苯装置、气分装置、公用工程等：第三层级设备节能，KPI对应着加热炉、锅炉和机组效率指标等．设备按照不同的装置可以分为换热系统、加热炉、塔、烟机、压缩机等：第四层级是具体的能耗项。KPI对应着燃料、蒸汽、电等单耗指标。加热炉处于整个节能管理的第三层架构，节能管理的基本功能如下：①提供自动分级跟踪的能耗数据；②通过计算和监视实时情况，能够给出连续的KPI状态；③可为不同分级和不同系统单独制定KPI指标；④提供校正功能；⑤定点显示KPI指标；⑥发布计算结果。
4.2 监控功能设计
运行监控功能主要是实现加热炉热效率的实时数据显示、历史数据趋势查看和实时报警显示等功能。在工艺流程图模块中．通过绘制所有装置加热炉热效率的位号和与之关联的状态控件，就可实现实时数据显示和实时报警功能。在流程图上，加热炉热效率的位号可以显示加热炉热效率实时数据。当数据低于给定的下限时，状态控件会自动变成不同颜色给出警示。历史趋势查看功能是利用软件自身的流程图的趋势控件，通过该控件，可以查看所关心数据的重要趋势信息，了解在所确定时间段内加热炉热效率的波动情况和历史信息。
在操作监控功能模块中，通过把装置加热炉热效率设计成监控指标并挂载在一个虚拟的设备层级下面，就可像查看装置日常监控指标一样，查看一定扫描周期内加热炉运行状态和超标信息。
4.3 报表功能设计
报表功能可实现加热炉热效率实时查询页面．以及按班、按周、按月查询．并可提供高级查询：设有排序列、筛选列等统计功能。主要是实现日报、周报、月报、季报和年报的生成、维护、查询、打印、导入、导出、审核等功能。报表的维护包括可以对计算公式、数据的导入／导出等进行维护，保证报表的灵活、实用。报表的种类包括全厂能耗报表、各装置能耗指标报表、装置主要设备能耗报表，以及装置主要单耗指标报表等。
4.4 日常操作原因分析功能设计
日常操作原因分析功能是一个类似操作指南的在线帮助文档．记录了各个装置加热炉热效率无法达到预先设定最低下限的一些主要原因．以及原因分析和相应的生产操作等建议指南，能够方便用户及时调整操作，提高装置加热炉热效率。
5 实施过程和步骤
5.1 基础数据收集
大连石化共有60多台加热炉。涉及20多套装置。根据系统功能要求，装置加热炉的相关实时数据必须能够被MES实时数据库采集到．因此需要收集的主要是以下几类数据：
①计算公式：从生产部门收集各装置加热炉热效率的具体计算公式。
②基础数据：各装置DCS中关于加热炉的烟气含氧量、排烟温度点工艺位号、位号描述、位号单位、位号要求的工艺上下限和仪表上下限，和热效率要求的工艺下限，以及装置加热炉的散热损失。
5.2 基础数据整理
装置加热炉热效率相关基础数据的编码主要是加热炉的排烟温度点、烟气含氧量两类实时位号，加热炉热效率虚拟位号、烟气含氧量和排烟温度点的工艺指标上下限。以及加热炉热效率上下限等主要的几类位号。
按照车间一装置一加热炉三级设备层级的配置方法，搭建一个虚假设备层级结构。在运行管理的层级目录上，会出现一个与其他车间平级的虚拟车间及虚拟装置。虚拟装置下面就是各个装置加热炉。当用户点击加热炉、虚拟装置或者虚拟车间时，会在页面显示汇总的装置加热炉热效率信息。
数据编码完成后．就可把数据保存到实时数据库和运行管理的组态模板中，按照日常组态方法进行组态即可。
5.3 WEB显示的实现
加热炉热效率运行监控功能。需要通过实时数据库应用的工艺流程图功能模块和运行管理操作监控功能模块配合完成．因此显示布局主要包含工艺流程图的显示布局和操作监控部分的显示布局。
为方便用户清楚看到所有装置的加热炉热效率实时数据和是否能够达到给定监控下限的状态，可以在一幅流程图上绘制一个表格。并在每一行分别绘制一个装置加热炉热效率的位号、位号描述和状态控件。在运行管理中，每个监控位号都与装置的层级有关联，当用户想看两个装置的监控位号时。需要人为在树状目录上分别点击这两个装置层级，才能依次在两个页面上分别查看监控位号。由于软件功能的限制，用户无法同时在一个页面上查看两个位号。
为了能够在一个页面上同时查看所有装置的加热炉状态，可以搭建一个虚拟层级，该层级可以仿照常规的车间一装置一加热炉三级来设计。
6 结语
通过现有的MES系统的设计与实施，充分挖掘MES系统功能，实现对加热炉热效率计算运行监控和状态跟踪。企业各级用户能随时查看加热炉运行情况，以保证全厂加热炉都能高效运行。同时，管理层可以利用系统实现对车间、班组、个人进行考核，以引导车间对加热炉操作进行及时调整。
11/7/2011
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