CN107533684A - 管理基于网络的精炼厂性能优化 - Google Patents

Abstract

一种用于改进设备的操作的管理系统。服务器被耦接到管理系统，用于经由通信网络与设备进行通信。计算机系统具有基于网络的平台，用于通过网络接收和发送与设备的操作相关的设备数据。显示装置交互式地显示设备数据。优化单元被配置为通过从设备中循环获取设备数据来优化设备的精炼或石油化工处理的至少一部分，分析设备数据的完整性，校正设备数据的误差。优化单元校正设备数据的测量问题和总体质量平衡闭合，并且基于校正的设备数据生成一组调和的设备数据。

Description

管理基于网络的精炼厂性能优化

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求于2015年3月3日提交的美国临时申请序列号为No.62/127,642的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于管理诸如石油化工设备或精炼厂(refinery)的设备(plant)的操作的方法和系统，并且更特别地涉及一种使用安全云计算基础设施来改进设备的操作性能的方法。

背景技术

当今环境中，经营精炼厂和石油化工厂的公司通常面临严峻的挑战。这些挑战可包括受削弱的利润率，日益复杂的技术，降低的劳动力经验水平和变化的环境法规。

随着进料和产品价格变得越波动，经营者经常发现越难做出可以优化财务利润的经营决策。波动在可预见的将来不太可能缓解，然而它可以代表那些当市场机会出现时能够快速识别并且应对市场机会的公司的经济潜力。

资本市场的压力通常迫使运营公司不断提高现有资产的回报。作为响应，催化剂、吸附剂、设施和控制系统供应商将开发可以提高资产性能的更复杂的系统。这些先进系统的维护和操作通常要求先进的技能水平，而在给定的当今技术人员的时间压力和有限资源的情况下难以开发、维护和转移先进的技能水平。这意味着并不能始终以最高的潜力操作这些日益复杂的系统。此外，由于以接近并超出设计限制的方式来操作现有资产，因此可靠性和操作风险也可能增加。

设备操作者通常通过若干策略中的一个或多个策略来响应上述挑战，策略诸如例如是可用性风险降低，运行价值链和持续的经济优化。可用性风险降低通常侧重于实现充分的设备操作，而不是将经济性能最大化。运行价值链通常侧重于改进进料和产品组合与资产能力和市场需求的匹配。持续的经济优化通常使用工具、系统和模型来持续监测和弥补(bridge)设备性能中经济和操作缺口(gap)。

精炼厂经营者通常会经历两个级别的缺口(或性能缺陷)：

1)事件或“失去机会”缺口

大多数精炼厂经营者都很好地跟踪精炼厂计划外的事件的成本/价值：意外停机、设备可用性问题等。与这些缺口相关的价值一般很大，但持续时间通常很短。运行良好的精炼厂可以通过有效的处理和机械可靠性程序将这些事件保持到最小化。

2)回溯缺口

一些精炼厂专注于回溯(历史)缺口。这通常按月进行。经营者比较每月精炼生产计划与实际达到的操作，并进行分析以了解和解决任何(多个)缺口的(多个)原因。如果精炼厂经营者解决了与精炼厂生产处理计划偏离的根本原因，则可能经常发现实质性的经济改进。然而，当根本原因嵌入在不良的流程性能中时，往往难以识别。因为直到月底前问题仍是未被识别且未解决的，所以这种历史分析同样可能是昂贵的。仅作为示例，在一个月内，来自30,000BPD石脑油重整处理(Naphtha Reforming Process)单元的辛烷值桶(octane-barrel)生产的1％借记可能价值530,000美元($0.60/oct-bbl)。

早日识别该缺口并解决问题可以避免重大的利润损失。需要一种可以实现持续、一致的期望性能水平的方法。

因此，需要一种改进的管理系统，以使经营者通过利用经济优化的策略来应对这些挑战，该策略采用工具、系统和模型来监测和弥补设备性能中的经济和操作缺口。

发明内容

本发明的整体目的是改进石油化工设备和精炼厂的操作效率。本发明的更具体的目的是克服上述一个或多个问题。本发明的整体目的可以至少部分地通过改进设备操作的方法来实现。方法包括从设备获取设备操作信息。

本发明进一步理解一种用于改进设备的操作的方法，其包括从设备获得设备操作信息并使用设备操作信息生成设备处理模型。本发明还进一步理解改进设备操作的方法。该方法包括通过因特网接收设备操作信息，并使用设备操作信息自动生成设备处理模型。

本发明利用被配置的处理模型来监测、预测和优化各个处理单元、操作块和/或完整处理系统的性能。对预测与实际性能的日常和频繁分析允许及早识别可以采取行动以优化财务影响的操作差异。

本发明的该方法优选地使用基于网络的计算机系统来实现。在该平台内部执行工作处理的好处包括改进的设备的经济性能，这是由于增强的识别和捕捉经济机会的能力、持续的弥补性能缺口的能力、增强的人员专长的能力和改进的企业管理能力。本发明是使用先进的计算技术结合其它参数以改变诸如精炼厂和石油化工设施的设备操作方式的新型创新方式。

本发明使用设备的数据收集系统，以采集被自动发送到远程位置的数据，其中在该位置处检查数据以便例如消除误差和偏差，并用于计算和报告性能结果。将设备和/或设备的单个处理单元的性能与由一个或多个处理模型预测的性能进行比较，以识别任何操作差异或缺口。

可以生成诸如日报的报告，其示出与预测的性能相比的实际性能，并将其诸如例如经由因特网递送到设备操作者和/或设备或第三方处理工程师。被识别的性能缺口允许操作者和/或工程师识别并解决缺口的原因。本发明的方法进一步使用处理模型和设备操作信息来运行优化例程，该优化例程在给定的值(例如，进料、产品和价格)上收敛于最优设备操作。

本发明的方法为设备操作者和/或工程师提供定期的建议，使推荐能够调节允许设备处于或接近最优条件连续运行的设定点。本发明的方法为操作者提供了用于改进或修改设备的操作的替代方案。本发明的方法定期维护和调整处理模型以正确地表示设备的真实潜在性能。本发明的一个实施例的方法包括根据操作者的特定经济标准而配置的经济优化例程，其用于识别最优操作点，评估替代操作并进行进料评估。

本发明提供了一种将帮助精炼机弥补实际和可实现的经济性能之间的缺口的可重复的方法。本发明的方法利用处理开发历史、建模和流表征以及设备自动化经验来解决确保数据安全性以及大量数据的高效聚合、管理和移动的关键问题。基于网络的优化是通过在虚拟的基础上连接专业技术和设备处理操作人员来实现和维持最大处理性能的优选使能器。

增强的工作流利用被配置的处理模型来监测、预测和优化各个处理单元、操作块或完整处理系统的性能。对预测与实际性能的日常和频繁分析允许及早识别操作差异，可以依照该操作差异来优化财务影响。

如在此所使用的，对“例程”的引用将被理解为指示用于执行特定任务的计算机程序或指令的序列。本文中对“设备”的引用应被理解为指示各种类型的化学和石油化工制造或精炼设备中的任何一种。本文中对设备“操作者”的引用应被理解为指示和/或包括但不限于设备规划者、管理者、工程师、技术人员以及其他对设备的日常操作关注、监督和/或运行的人员。

在一个实施例中，提供了用于改进设备的操作的管理系统。服务器被耦接到管理系统，用于经由通信网络与设备进行通信。计算机系统具有基于网络的平台，用于通过网络接收和发送与设备的操作相关的设备数据。显示装置交互地显示设备数据。优化单元被配置用于通过从设备中循环获取设备数据来优化设备的精炼或石油化工处理的至少一部分，针对完整性分析设备数据，针对误差校正设备数据。优化单元针对测量问题和总体质量平衡闭合来校正设备数据，并且基于校正的设备数据生成一组调和的设备数据。

在另一实施例中，提供了用于改进设备的操作的管理系统。服务器被耦接到管理系统，用于经由通信网络与设备进行通信。计算机系统具有基于网络的平台，用于通过网络接收和发送与设备的操作相关的设备数据。显示装置交互地显示设备数据。显示装置被配置为经由专用通信基础设施使用人机界面从管理系统图形或文本地接收输入信号。可视化单元被配置为用于为用户创建交互式显示，并且基于区分所显示的设备数据的质量的色调和颜色技术，使用视觉指示器在显示装置上显示设备数据。

在又一实施例中，提供了一种用于改进设备操作的管理方法。该方法包括提供被耦接到管理系统的服务器，用于经由通信网络与设备进行通信；提供具有基于网络的平台的计算机系统，用于通过网络接收和发送与设备的操作有关的设备数据；提供用于交互地显示设备数据的显示装置，该显示装置被配置为经由专用通信基础设施使用人机界面从管理系统图形或文本地接收输入信号；为用户创建交互式显示，并且基于区分所显示的设备数据的质量的色调和颜色技术，使用视觉指示器在显示装置上显示设备数据；以及使用设备数据来生成设备处理模型，用于预测基于设备数据而期望的设备性能，设备处理模型由基于为设备操作而监测的至少一个设备约束而进行建模的迭代处理生成。

从以下结合附图的详细描述，本发明的前述和其它方面和特征对于本领域技术人员将变得显而易见。

附图说明

图1示出了本管理系统在云计算基础设施中的示例性使用；

图2是根据本公开的实施例的以功能单元为特征的本管理系统的功能性框图；

图2A-2E示出了根据本公开的实施例的在本管理系统中用于显示分层数据的示例性仪表板；以及

图3示出了根据本管理系统的实施例的示例性管理方法。

具体实施方式

现在参考图1，提供了使用本公开的实施例的示例性管理系统(被整体标记为10)，用于改进一个或多个设备(例如，设备A，...，设备N)12a-12n(诸如化学设备或精炼厂)或其一部分的操作。本管理系统10使用从至少一个设备12a-12n获得的设备操作信息。

如在此所使用的，术语“系统”、“单元”或“模块”可以指示或者包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、计算机处理器(共享、专用或组)和/或执行一个或多个软件或固件程序的存储器(共享、专用或组)、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其它合适组件，或者作为上述这些的一部分。因此，虽然本公开包括单元的特定示例和布置，但是本系统的范围不应如此受限制，因为其它修改对于本领域技术人员将变得显而易见。

管理系统10可以位于或被耦接到服务器或计算装置14(包括例如数据库和视频服务器)，并被编程为经由通信网络16针对不同功能单元执行任务并显示相关数据，优选使用安全的云计算基础设施。可以设想，使用拨入连接、电缆调制解调器、高速ISDN线路以及本领域已知的其它类型的通信方法，可以使用其它合适的网络，诸如因特网、无线网络(例如，Wi-Fi)、公司内联网、局域网(LAN)或广域网(WAN)等等。所有相关信息可以被存储在数据库中，以供管理系统10或计算装置14(例如，作为携带计算机程序的数据存储装置和/或机器可读数据存储介质)进行检索。

进一步，本管理系统10可以是部分或完全自动化的。在本发明的一个优选实施例中，管理系统10由远离设备12a-12n和/或设备规划中心的计算机系统(诸如第三方计算机系统)执行。本管理系统10优选地包括通过因特网获得或接收和发送信息的基于网络的平台18。具体地，管理系统10经由通信网络16接收信号和参数，并且优选地在操作者或用户可访问的交互式显示装置20上实时显示相关的性能信息。

使用基于网络的系统来实现本发明的方法提供许多益处，诸如改进的设备经济性能，这是由于设备操作者提高的识别和捕获经济机会的能力、持续的弥补设备性能缺口的能力以及提高的利用人员专长并改进培训和发展的能力。本发明的方法允许对处理性能进行自动日常评估，从而以设备操作人员所需更少的时间和精力来增加性能检查的频率。

基于网络的平台18允许所有用户使用相同的信息，从而创建用于共享最优实践或用于故障排除的协作环境。本发明的方法由于被完全配置的模型(可以包括例如催化产量表征、约束、自由度等)而提供了更准确的预测和优化结果。设备规划和操作模型的日常自动评估可以及时进行设备模型调整，以减少或消除设备模型与实际设备性能之间的缺口。使用基于网络的平台18实现本发明的方法同样允许监测和更新多个站点，从而更好地使设施规划者能够提出现实的最优目标。

现在参考图2，优选地，本管理系统10包括优化单元22，该优化单元22被配置为优化至少一个设备12a-12n的精炼或石油化学处理中的至少一部分。因为存在可能无法为处理模拟和优化提供一致的基础的各种参数和测量结果，所以精炼和石油化工领域的操作人员难以在整个设备12a-12n的整个水平上优化经济性。

管理系统10中同样包括用于提供在管理系统10、一个或多个内部或外部数据库26和网络16之间的接口的接口模块24。接口模块24经由网络16从例如设备传感器和参数以及其它相关的系统装置、服务和应用接收数据。其它装置、服务和应用可以包括但不限于与相应的设备12a-12n相关的一个或多个软件或硬件组件等。接口模块24同样接收信号和/或参数，这些信号和/或参数被传送到相应的单元和模块，诸如管理系统10及其相关联的计算模块或单元。

例如，优化单元22循环地从客户站点或设备12a-12n获取数据。为了净化，通过优化单元22分析数据的完整性并校正总误差。然后，针对测量问题(例如，用于建立模拟稳态的精度问题)和总体质量平衡闭合(closure)来校正数据，以生成一组重复的调和的设备数据。

校正的数据用作模拟处理的输入，其中调整处理模型以确保模拟处理与调和的设备数据匹配。调和的设备数据的输出被输入到调整的流程图中，并且然后被生成作为预测数据。每个流程图可以作为处理设计的单元的虚拟处理模型对象的集合。验证了调和数据与预测数据之间的差的增量值，以确保为模拟处理运行建立可行的优化情况。

接下来，调整的模拟引擎(engine)被用作优化情况的基础，该优化情况是以一组调和数据作为输入来运行的。该步骤的输出是一组新的数据，即优化的数据。调和数据和优化数据之间的差异提供了应如何改变操作以达到更大的经济最优值的指示。在该配置中，优化单元22提供了用于使目标功能最小化的用户可配置的方法，从而使设备12a-12n的生产最大化。

在优选实施例中，优化单元22限定目标函数，作为用户限定的在受到各种约束的特定处理期间的总体操作成本的计算，包括所消耗的材料、所产生的产品以及所使用的公用设施。例如，最大液压极限可以通过经受分馏塔容量的淹没极限来确定，并且炉中的最高温度可以基于炉管或加热器的温度来确定。还考虑其它合适的目标函数以适应不同的应用。

本管理系统10中同样包括分析单元28，该分析单元28被配置为确定精炼厂或石油化工设备的操作状态，以确保设备12a-12n的稳健且有利的操作。分析单元28基于动力学模型、参数模型、分析工具以及相关知识和最优实践标准中的至少一个来确定操作状态。

在优选实施例中，分析单元28接收来自设备12a-12n中的至少一个的历史或当前性能数据，以主动预测将要执行的动作。为了预测特定处理的各种限制并保持在可接受的限度范围内，分析单元28基于实际的当前和/或历史操作参数(例如来自蒸汽流、加热器、温度设定点、压力信号等)来确定最终产品的目标操作参数。

例如，在使用动力学模型或其它详细计算时，分析单元28基于现有的限制和/或操作条件建立操作参数的边界或阈值。示例性的现有限制可以包括各种部件的机械压力、温度限制、液压限制和操作寿命。还考虑其它合适的限制和条件以适应不同的应用。

使用诸如特定专门技术的知识和最优实践标准，分析单元28建立与特定处理相关的操作参数之间的关系。例如，石脑油重整反应器入口温度的边界可以取决于再生器容量和氢烃比，其本身取决于再循环压缩机容量。

优选地，本管理系统10包括可视化单元30，该可视化单元30被配置为使用显示装置20显示设备性能变量。可以设想，可视化单元30使用仪表板显示设备12a-12n的当前状态，基于数据源将相关数据分组成一个或多个显示集合，用于有意义地说明显示数据的关系。在该配置中，用户快速识别信息，并且有效地获得由显示的数据呈现的有见地的解释。

在优选实施例中，管理系统10与网络16通过接口连接，并执行给定设备12a-12n的性能分析。管理系统10借助于诸如键盘、触敏垫或屏幕、鼠标、轨迹球、语音识别系统等人机界面(HMI)来管理操作者和本系统之间的交互。

优选地，显示装置20(例如，文本和图形)被配置用于从操作者和/或管理系统10接收输入信号。在一个实施例中，操作者使用诸如HMI的输入装置与本系统10进行图形或文本地交互。可以设想，HMI是显示装置20的一部分，并且通常在管理系统10中接收信号和/或参数，并且然后优选使用云计算基础设施经由专用通信系统将信号和/或参数传送到显示装置20。

现在参考图2A-2E，示出了使用色调和颜色技术的示例性仪表板，以内插颜色指示和用于设备参数(或设备数据)的其它信号。可以设想，可视化单元30为用户或操作者创建交互式和视觉接触的显示。显示装置20对重要参数提供足够的关注，并且基于色调和颜色技术来洞察参数的含义。同样可以设想，其它合适的具有视觉指示器的可视化技术也可以用于容易地区分显示装置20上显示的数据的质量。具体地，可视化单元30提供关于显示装置20上显示的参数的详细说明的分层结构，使得用户可以选择性地扩展或深入到参数的特定级别。

例如，为了实现深化(drill down)导航，选择性地点击初始屏幕中的显示项目32可以启动并打开具有关于参数计算的更详细信息的新显示窗口。在对应的显示项目32上进一步点击生成更多信息，使得用户可以根据需要获得所需的特定信息。

可以设想，可视化单元30显示与芳烃化合物相关的参数。图2A示出了说明设备12的高级处理有效性计算和能量效率参数以及重要操作限制的示例性显示窗口。取决于哪些参数最接近其极限，操作限制是适应性的。更具体地，基于诸如产率和损失、能量效率、操作阈值或限制、处理效率或纯度等操作参数中的至少一个来显示操作限制。还考虑其它合适的参数以适合该应用。

如图2A所示，产率和损失可包括苯基和甲基损失，能量效率可包括净能量消耗，操作限制可包括速度限制或流量率，并且处理效率可包括反应器转化。诸如蒸汽、燃气和电力的公用设施的输入和输出以及诸如操作参数和值的公用设施的输出同样可以显示在显示装置20上。优选地，所显示的参数包括以与相关参数值相邻的微型趋势的形式的基于时间的信息。类似地，图2B-2E示出了显示项目32的示例性子级，以对应的更高级别显示项目的更详细的描述为特征。例如，图2B示出了关于图2A中所示的苯基损失32的详细信息。另外，图2C示出了关于图2A中所示的甲基损失32的详细信息，而图2D示出了关于图2A中所示的限速重整分离器(speed limit reformate splitter)32的详细信息，并且图2E示出了关于图2A中所示的反应器转换(reactor conversion)32的详细信息。

现在参考图3，示出了根据本发明的一个实施例用于改进诸如图1和图2的设备12a-12n的设备的操作的示例性方法的简化流程图。尽管以下步骤主要关于图1和图2的实施例而被描述，应当理解，该方法内的步骤可以以不同的顺序或序列被修改和执行，而不改变本发明的原理。

方法从步骤100开始。在步骤102中，管理系统10由远离设备12a-12n的计算机系统启动。期望由计算机系统自动执行该方法；然而，本发明并不限于此。根据需要，一个或多个步骤可以包括来自传感器和其它相关系统的手动操作或数据输入。

在步骤104中，管理系统10通过网络16从设备12a-12n获取设备操作信息或设备数据。设备操作信息或设备数据优选地包括设备处理条件数据或设备处理数据、设备实验室数据和/或关于设备约束的信息。可以设想，设备数据包括以下中的至少一个：设备实验室数据和设备处理条件数据以及设备约束。如在此所使用的，“设备实验室数据”是指从由设备操作者进行的操作处理设备获取的流体的周期性实验室分析的结果。如在此所使用的，“设备处理数据”是指由处理设备中的传感器测量的数据。

在步骤106中，使用设备操作信息生成设备处理模型。设备处理模型预测基于设备操作信息(即设备12a-12n如何操作)来预期的设备性能。设备处理模型的结果可用于监测设备12a-12n的健康状况，并确定是否发生任何不适或不良测量。期望通过迭代处理来生成设备处理模型，该迭代处理在各种设备约束下进行建模以确定期望的设备处理模型。

在步骤108中，处理模拟单元用于对设备12a-12n的操作进行建模。因为在合理的时间量内解决整个单元的模拟将是相当大和复杂的，所以每个设备12a-12n可以被划分成由相关单元操作组成的较小的虚拟子部分。在美国专利公开No.2010/0262900中公开了诸如Design Suite的示例性处理模拟单元10，其通过引用整体并入。可以设想，处理模拟单元10可以被安装在优化单元22中。

例如，在一个实施例中，分馏塔(fractionation column)及其相关设备，诸如其冷凝器、接收器、再沸器、进料交换器和泵将构成子部分。来自该单元的所有可用的设备数据，包括温度、压力、流量和实验室数据被包括在模拟中作为分布式控制系统(DCS)变量。将多组设备数据相对处理模型和模型拟合参数进行比较，并计算生成最小误差的测量偏移。

在步骤110中，改变超过预定阈值的拟合参数或偏移，以及具有超过预定误差范围的测量可触发进一步的动作。偏移或拟合参数的大变化指示模型调整可能不足。数据集的总体数据质量被标记为有问题。具有大误差的单个测量可以从拟合算法中消除，并且产生警报消息或警告信号以对测量进行检查和纠正。

在步骤112中，管理系统10监测和比较设备处理模型与实际设备性能，以确保设备处理模型的准确性。通常，为使处理模型有效，它们必须准确地反映商业处理的实际操作能力。这是通过将模型校准到调和数据来实现的。调节关键操作变量，诸如切点和板效率(tray efficiency)，以使测量和预测的性能之间的差异最小化。在本发明的一个实施例中，根据设备处理模型和实际设备性能之间的预定差异，更新设备处理模型，并且在该方法的下一周期期间使用更新的设备处理模型。更新的设备处理模型同样被期望用于优化设备处理。

在步骤114中，设备处理模型用于准确地预测不同原料和操作策略的影响。因此，使用调和数据根据本发明的方法定期更新或调整设备处理模型使精炼厂能够评估处理能力的变化。这种经过校准的严格模型可以使精炼厂操作工程师和规划人员识别处理性能问题，使得在对操作经济性产生严重影响之前将问题解决。

例如，诸如产率、产品性质和焦炭生产速率的计算可以作为随着时间推移的趋势被检查的处理问题的关键指标。这种趋势的定期观察可以指示性能的不正常下降或误操作。例如，可以设想，如果观察到石脑油重整单元中C₅+烃产率的快速下降，则可指示焦炭产率增加，然后可以追溯到反应器电路中不正确的水氯化物(water-chloride)平衡或不正确的平台进料预处理。同样可以设想，设备处理模型同样可以支持考虑短期操作变化和长期改造修改两者的改进研究，以在单元上生成改进的经济性。

在步骤116中，输出接口被设计成直接将作为设备管理的主要关注点的设备经济性能(例如，每吨产品的生产成本)与设备的主要操作变量(例如，到热交换器或塔组成控制器上的设定点的蒸汽流)相关。这是通过一系列更详细的屏幕将经济性能与设备操作相关来实现的，其中的每个都被设计为允许用户快速查看哪些变量导致偏离目标经济性能。

在一个实施例中，顶层级别的屏幕显示关键处理有效性参数(例如，所需产品的产率作为消耗的进料的比例)、处理效率(例如，每单位产品的能量消耗)和处理能力(例如，作为设计或可用容量的比例的当前操作能力)。每个参数都以图标34而被显示，允许用户快速了解该参数的状态(例如，红黄绿色交通灯，其用于评估参数是否超出范围(红色)，几乎超出范围(黄色)，或在预期范围内(绿色))。选择参数会自动将用户带到具有与之相关的下一层级别的参数的特定显示。这一直持续到用户达到设备的所测量的值的级别。

仅作为示例，设备12a-12n将富含芳香烃的流转化并分离成高价值的苯和对二甲苯的产物流。顶层级别的显示包括整个处理有效性参数，如每单位进料所需的产物生产和功能分子基团(即苯基或甲基基团)的转化或保留。在该示例中，典型的整体设备甲基损失为2％。如果实际甲基损失大于2.2％，则参数将用红灯标示。

在选择甲基损失参数时，向用户显示在设备12中影响甲基损失的所有单元操作，并指示哪些(如果存在的话)超出范围。甲基损失受分馏单元操作(例如，不适当的回流比和/或不正确的目标操作温度)和转化单元操作(例如非选择性反应)的影响。根据该示例，烷基转移(transalkylation)反应器是甲基损失的最大贡献者，以及是导致总甲基损失高的原因(例如通常为1.08％，如果超过1.25％，则认为高)。

当用户选择烷基转移反应器时，将向用户显示更细节的级别，其将指示正在转化它的反应器的健康状况。该健康状况包括操作条件，诸如氢烃比(通常为3.0)、反应器压力(通常为约2.76MPa(标准)或约400psi)和反应器入口温度(通常为375℃或707°F)。最后，根据最终显示，用户了解需要调节哪个操作变量(例如反应器入口温度)以改进整个设备操作。显示包括来自试验(pilot)设备测试和操作经验的专家知识，以便帮助建立操作包络。例如，典型的烷基转移反应器的反应器入口温度操作范围在360℃(或680°F)和400℃(或752°F)之间的范围中。

本发明的方法的益处是其长期可持续性。通常，提高设备盈利能力的项目在适度的持续时间内实现合理的收益，但这种提高随着时间的推移而衰减。该衰减通常是由于内部技术人员的时间和专业技术不足所致。使用本发明方法进行的基于网络的优化可以帮助操作者以长远来看可以持续的方式弥补现有的性能缺口，并且更好地利用员工的专业技术。

一些设备操作者已经尝试使用本地安装的处理模型来解决精炼厂的优化需求。虽然市场上存在几个这种处理模型产品，但是随着时间的推移，这些工具失去了价值，因为没有足够的方法来保持它们的调整(例如，对催化剂失活、临时装备限制等建模)，并被配置为考虑到设备处理方案和设备修改。此外，与执行模型维护功能相关的成本可能相对较大，并且专业技术难以维护或替换。在该配置中，随着时间的推移，获取这些模型的投资没有达到预期的价值。启用网络的平台专门通过远程主管和维护模型来解决这些缺点。

除了技术益处之外，本管理系统10的基于网络的方法的实施方式提供了解决客户管理挑战的实际益处。这种处理有助于改进技术人员的培训和发展，业务流程的自动化和操作优异性的发展。因为存在关于单个处理单元的知识的中央存储库，所以简化了新工程师和操作者的培训。此外，工程师可以更容易地在若干处理单元之间轮转，以给予他们更广泛的经验。通过高度可重复的远程性能监测处理并通过与熟练的技术服务人员进行交互的专业人员，来确保传送知识的一致性，可以完成该轮转。

回到图3，在步骤118中，通过向诸如规划者、管理者、工程师和技术人员等各种利益相关者提供用于观看结果的公共平台，使业务优化工作处理更加可预测。例如，管理系统10(图1和图2)用于在各个位置处的处理单元提供简化和鲁棒的外观，从而允许向具有最高进料处理机会或最需要维护和升级的处理单元快速分配资源。

通过利用清楚地建立设备处理和经济性能之间的联系的公共基础设施来实现其它优点。由于所有处理、分析和经济数据都用于提供通过处理模型链接的报告，所有操作者都可以通过一组通用信息有效沟通并做出决策，从而推动整个组织将重点放在持续的经济性能最大化上。方法在步骤120结束。

具体实施例

虽然结合具体实施例描述了以下内容，但是应当理解，该描述旨在说明而不是限制前述描述和所附权利要求的范围。

本发明的第一实施例是用于改进设备操作的管理系统，该管理系统包括被耦接到管理系统的服务器，用于经由通信网络与设备进行通信；具有基于网络的平台的计算机系统，用于通过网络接收和发送与设备的操作相关的设备数据；用于交互地显示设备数据的显示装置；以及优化单元，其被配置以通过从设备循环获取设备数据来优化设备的精炼或石油化工处理的至少一部分，分析设备数据的完整性，校正设备数据的误差，其中优化单元校正设备数据的测量问题和总体质量平衡闭合，并且基于校正的设备数据生成一组调和的设备数据。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，进一步包括接口模块，其被配置用于提供管理系统、存储设备数据的数据库和网络之间的接口。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中接口模块经由网络从至少一个设备传感器和至少一个设备参数接收设备数据。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中优化单元被配置成使得校正的数据被用作模拟处理的输入，其中调整处理模型以确保模拟处理与调和的设备数据相匹配。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中优化单元被配置为使得调和的设备数据的输出被输入到调整的流程图，并且然后被生成作为预测数据。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中每个被调整的流程图是虚拟处理模型对象的集合，作为处理设计的单元。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中优化单元被配置为使得调和的数据与预测的数据之间的差值的增量值被验证以确保为模拟处理运行建立可行的优化情况。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中调整的模拟引擎被用作可行优化情况的基础，该优化情况使用一组调和数据作为输入而运行，并且调整的模拟引擎的输出是被优化的数据。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中调和的数据与优化的数据之间的差异指示一个或多个设备变量，其能够被改变以使设备达到更高的性能。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中优化单元将目标函数限定为在设备操作期间用户限定的总操作成本的计算。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，进一步包括被配置用于确定设备的操作状态的分析单元。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中分析单元基于动力学模型、参数模型、分析工具以及相关的知识和最优实践标准中的至少一个来确定设备的操作状态。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中分析单元接收设备的历史或当前性能数据以主动预测将要执行的未来动作。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中分析单元基于实际的当前参数和历史的操作参数中的至少一个来确定最终产品的目标操作参数。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中分析单元基于现有限制和操作条件中的至少一个来建立设备的操作参数的边界或阈值。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中分析单元建立与用于设备操作的特定处理有关的至少两个操作参数之间的关系。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，进一步包括被配置用于使用显示装置显示设备性能变量的可视化单元。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中可视化单元使用仪表板显示设备的当前状态，基于设备数据的来源将相关数据分组成一个或多个显示组，用于说明所显示的数据的关系。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中可视化单元使用人机界面提供和控制管理系统和操作者之间的可视界面。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第一实施例中的一个、任何或全部，其中可视化单元被配置为经由人机界面从操作者和管理系统中的至少一个接收输入信号。

本发明的第二实施例是用于改进设备操作的管理系统，该管理系统包括被耦接到管理系统的服务器，用于经由通信网络与设备进行通信；具有基于网络的平台的计算机系统，用于通过网络接收和发送与设备的操作相关的设备数据；用于交互地显示设备数据的显示装置，其中显示装置被配置为经由专用通信基础设施使用人机界面从管理系统图形地或文本地接收输入信号；以及可视化单元，其被配置为为用户创建交互式显示，并且基于区分所显示的设备数据的质量的色调和颜色技术，在显示装置上使用视觉指示器显示设备数据。本发明的实施例是本段中前述实施例至本段中的第二实施例中的一个、任何或全部，其中可视化单元提供关于显示装置上显示的设备数据的详细说明的分层结构。本发明的实施例是本段中前述实施例至本段中的第二实施例中的一个、任何或全部，其中分层结构被选择性地扩展或深化到设备数据的特定级别。本发明的实施例是本段中前述实施例至本段中的第二实施例中的一个、任何或全部，其中当选择性地点击显示装置上的显示项目以打开具有比与初始屏幕相关的设备数据更详细的信息的新显示窗口。本发明的实施例是本段中前述实施例至本段中的第二实施例中的一个、任何或全部，其中可视化单元显示与芳烃化合物相关的设备数据。本发明的实施例是本段中前述实施例至本段中的第二实施例中的一个、任何或全部，其中可视化单元显示具有对应的操作限制的设备的高级处理有效性计算和能量有效性参数。本发明的实施例是本段中前述实施例至本段中的第二实施例中的一个、任何或全部，其中可视化单元显示与显示装置上的设备的操作相关的公用设施输入和公用设施输出。本发明的实施例是本段中前述实施例至本段中的第二实施例中的一个、任何或全部，其中设备数据包括以与相关联的参数值相邻布置的趋势的形式的基于时间的信息。本发明的实施例是本段中前述实施例至本段中的第二实施例中的一个、任何或全部，其中可视化单元在显示装置上显示显示项目的至少一个子级，其特征在于更详细地描述对应的更高级别的显示项目。本发明的实施例是本段中前述实施例至本段中的第二实施例中的一个、任何或全部，其中视觉指示器包括具有红黄绿色交通灯配置的图标34，用于使用色调和颜色技术指示设备数据是否超出范围，几乎超出范围，或在预期范围内。

本发明的第三实施例是用于改进设备的操作的方法，该管理方法包括提供被耦接到管理系统的服务器，用于经由通信网络与设备通信；提供具有基于网络的平台的计算机系统，用于通过网络接收和发送与设备的操作有关的设备数据；提供用于交互地显示设备数据的显示装置，该显示装置被配置为经由专用通信基础设施使用人机界面从管理系统图形或文本地接收输入信号；为用户创建交互式显示，并且基于区分显示的设备数据的质量的色调和颜色技术，使用视觉指示器在显示装置上显示设备数据；以及使用设备数据来生成设备处理模型，用于预测基于设备数据预期的设备性能，该设备处理模型由基于针对设备的操作而被监测的至少一个设备约束来进行建模的迭代处理生成。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第三实施例中的一个、任何或全部，进一步包括将设备的操作分成多个虚拟子部分，每个子部分具有单元操作。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第三实施例中的一个、任何或全部，进一步包括将设备数据与设备处理模型和拟合参数进行比较，用于计算测量偏移。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第三实施例中的一个、任何或全部，进一步包括检测拟合参数中大于预定阈值的变化。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第三实施例中的一个、任何或全部，进一步包括检测具有超过预定误差范围的测量偏移的变化。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第三实施例中的一个、任何或全部，进一步包括基于拟合参数和测量偏移中的至少一个的变化来生成警报消息或警告。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第三实施例中的一个、任何或全部，进一步包括监测和比较设备处理模型与实际设备性能，以确保设备处理模型的准确性。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第三实施例中的一个、任何或全部，进一步包括通过调节设备数据来校准基于调和数据的设备处理模型，以使设备的测量和预测的性能之间的差最小化。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第三实施例中的一个、任何或全部，进一步包括通过使用调和数据定期更新或调整设备处理模型来预测设备处理模型的影响。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第三实施例中的一个、任何或全部，进一步包括基于设备处理模型和实际设备性能之间的预定差异更新设备处理模型。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第三实施例中的一个、任何或全部，进一步包括在设备操作的下一周期期间使用更新的设备处理模型。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第三实施例中的一个、任何或全部，进一步包括在预定时间段内基于关键指示器的趋势来检测设备的操作的故障。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第三实施例中的一个、任何或全部，进一步包括将设备的操作经济性能与要显示在显示装置上的设备的主要操作变量相关联。本发明的实施例是本段中的前述实施例至本段中的第三实施例中的一个、任何或全部，进一步包括通过提供在设备处理模型和设备的操作性能之间链接的一组共同信息来执行优化处理。

即使没有进一步的阐述，相信使用本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下最大限度地利用本发明并容易地确定本发明的本质特征的前述描述，可对本发明做出各种改变和修改，并适应各种用途和条件。因此，前述优选的具体实施例被解释为仅仅是示例性的，而不是以任何方式限制本公开的其余部分，并且旨在覆盖包括在所附权利要求的范围内的各种修改和等同布置。

在上文中，除非另有说明，所有温度以摄氏度为单位，所有份数和百分数均以重量计。

虽然本文中已经描述了本管理系统的特定实施例，但是本领域技术人员将理解，在不偏离本发明的更广泛方面的情况下，可以对其进行改变和修改，并且如在所附权利要求中所述。

Claims (10)

1.一种管理方法[100]，用于改进设备[12a-12n]的操作，所述管理方法[100]包括：

提供被耦接到管理系统[10]的服务器[14]，用于经由通信网络[16]与所述设备[12a-12n]通信；

提供具有基于网络的平台的计算机系统[18]，用于通过所述网络[16]接收和发送与所述设备[12a-12n]的所述操作相关的设备数据；

提供用于交互式地显示所述设备数据的显示装置[20]，所述显示装置[20]被配置为经由专用的通信基础设施使用人机界面从所述管理系统[10]图形或文本地接收输入信号；

为用户创建交互式显示，并且基于区分所显示的设备数据的质量的色调和颜色技术，在所述显示装置[20]上使用视觉指示器显示所述设备数据；以及

使用所述设备数据生成[106]设备处理模型，用于预测基于所述设备数据而期望的设备性能，所述设备处理模型由基于针对所述设备[12a-12n]的所述操作而被监测的至少一个设备约束而建模的迭代处理生成。

2.根据权利要求1所述的管理方法，进一步包括将所述设备[12a-12n]的所述操作分成多个虚拟子部分，每个子部分具有单元操作。

3.根据权利要求1所述的管理方法，进一步包括将所述设备数据与所述设备处理模型和拟合参数进行比较[112]，用于计算测量偏移。

4.根据权利要求1所述的管理方法，进一步包括检测[110]超过预定阈值的拟合参数中的变化。

5.根据权利要求1所述的管理方法，进一步包括检测[110]具有超过预定误差范围的测量偏移中的变化。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的管理方法，进一步包括基于拟合参数和测量偏移中的至少一个的变化来生成[110]警报消息或警告。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的管理方法，进一步包括监测并比较[112]所述设备处理模型与实际设备性能，以确保所述设备处理模型的准确性。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的管理方法，进一步包括通过调节所述设备数据基于调和的数据来校准所述设备处理模型，来最小化所述设备[12a-12n]的测量和预测的性能之间的差异；以及

通过使用调和的数据定期更新或调整所述设备处理模型，预测[114]所述设备处理模型的影响。

9.根据权利要求1-5中任一项所述的管理方法，进一步包括基于所述设备处理模型和实际设备性能之间的预定差异来更新所述设备处理模型；以及

在所述设备[12a-12n]的所述操作的下一周期期间，使用更新的设备处理模型。

10.根据权利要求1-5中任一项所述的管理方法，进一步包括在预定的时间段期间，基于关键指示器的趋势来检测所述设备[12a-12n]的所述操作的故障；

将所述设备[12a-12n]的操作经济性能与要显示在所述显示装置[20]上的所述设备[12a-12n]的主要操作变量相关联[116]；以及

通过提供在所述设备处理模型和所述设备[12a-12n]的操作性能之间链接的一组共同信息，来执行[118]优化处理。