1 概述
石油化工工业的生产过程多数是大规模的、复杂的化工过程，是一个典型的流程型工业。尽管生产线的一级自动化程度较高，但是对物料平衡的管理，仍处于粗放状态。传统的物料平衡以月度为周期，一般根据经验进行数据倒推和分摊，缺乏及时准确和真实的物料平衡数据，成为生产精细化管理的瓶颈。随着炼化企业精细化管理要求的不断提高，中国主要大部分炼化企业都已经实施了生产运行系统(MES)。物料平衡作为MES系统中的一个重要组成部分，整合全厂的装置投入产出信息、罐存信息、物料移动计量信息等生产物流数据，为企业生产统计、生产计划优化、调度排产优化、财务核算及经济技术分析提供必要支持、是企业实行精细化管理的重要保障。
2 物料平衡的应用方法
在实际生产过程中，仪表的本身缺陷或工作区间不当、油罐检尺和油品化验取样时间定点不严格、设备泄漏等情况都会造成测量数据的误差，这种不平衡、不可靠、不完整的数据给过程分析、监控、优化、调度、决策分析等带来困难。而且石化行业的生产是一个多投入、多产出的过程，各种产品又存在循环加工的可能，决策者难以弄清原料与产成品间的组分关系及产成品如何分担原料的成本。如何成功实施物料平衡，使得系统符合工厂实际业务，满足企业的精细化管理要求，可以从物料平衡系统的功能架构出发，对数据来源，物料平衡模型、数据校正，数据应用等四个方面进行阐述。
2.1 物料平衡的数据来源
物料平衡中涉及到的数据一般包括两部分，模型基础数据和实时生产数据。一般MES系统中都已涵盖工厂基础信息平台，该平台通过预先定义组织机构、设备、出入厂点、物料等模型基础数据，作为物料平衡模型配置中的节点，可以直接应用于平衡模型的建立。通过对各节点进行路由关联，整理出各生产物料的来源去向，就可以得出全厂物料平衡的网状模型。
实时生产数据主要来源包括实时采集的数据、人工录入的数据及实验室的密度数据。通过MES系统中模型基础数据与生产数据的集合，就可以形成所需物料平衡的平衡前数据。
在获得平衡前数据以后，需要对平衡前数据进行初次审核，以便剔除对物料平衡校正大有影响的显著误差数据。对于装置生产数据，可以根据装置物料经验收率范围判定装置生产数据是不是有明显误差。对于罐区和计量数据，可以根据管理经验的判定规则确定，一般计量数据最为准确，在物料平衡模型数据校正中不参与校正。审核后的数据可以较易用于物料平衡校正，同时也能保证结果的准确性。
2.2 物料平衡模型的建立
一般炼化企业由于流程复杂，物料众多，物料来源去向多变，导致物料平衡模型复杂并且难以建立。因此有必要通过适当的手段简化全厂物料平衡模型而又不失模型的准确性。根据工厂实际情况和统计需要，一般可以采取以下原则作为简化模型的处理方法。
(1)先要确定物料平衡模型的颗粒度，对物料的细化程度直接影响到物料平衡的模型的配置，如果选择车间和物料作为物料平衡的颗粒度，这可以忽略车间内部物料的进出关系，如果选择罐区和物料作为物料平衡的颗粒度，则罐区内部的物料倒置可以忽略。
(2)排除与物料平衡无关的辅助装置，如污水，锅炉，硫磺等装置。
(3)将一套装生产装置视为一个整体，忽略内部回流情况，根据实际情况确定具体的物理侧线，对于多产品侧线，需要进行物料拆分，对装置侧线产品进行选择。
(4)对部分未测变量需要进行经验估值确保物料平衡数据校正的冗余度，如装置烧焦，干气，酸性气等。
(5)对于罐区，可以根据罐的物料进行逻辑归并，形成虚拟的逻辑罐作为物料平衡模型中的节点，利于完成对罐区以物料作为基础的生产统计。这样在逻辑罐基础上关联装置到逻辑罐的路由，可以大大简化物料平衡模型。
(6)对于多产品侧线的路由关联，可以配置虚拟的汇合点与分流点作为物料平衡模型的节点，可以简化多侧线产品中的路由逻辑。
2.3 物料平衡数据的校正
数据校正系统是物料平衡模块的主要组成部分，在综合和汇总企业生产信息，储运信息、质量信息，通过应用数据校正软件，实现过失误差检测与数据协调计算，保证物流数据的准确性、完整性和一致性。数据校正技术主要由测量网冗余性分析、显著误差检测和数据协调组成。
一般假定工业生产过程处于稳态，所有的测量值都可以校正的，未测量值也是可以估计的，这样平衡关系可表示为：
目前对此数学问题的求解已开发了大量算法，MES套件中物料平衡模块也集成了优秀的算法。
2.4 物料平衡数据的应用
物料平衡校正后的数据主要应用于两个方面，一是用于生成各类生产报表和统计报表，二是将平衡结果应用于仪表评估与改进或寻找物料损失原因。
3 结语
物料平衡成功运用的必要条件是系统功能必须和生产实际业务相符合。要确保物料平衡系统简单易用，发挥物料平衡系统的重要作用，必须对物料平衡数据和模型等四个方面的具体分析，并结合工厂具体实际业务，形成正确的物料平衡模型和生产数据，并且平衡结果能满足企业各级人员的需要。物料平衡运行后它将产生大量与生产过程相关的数据，通过对这些数据的统计、归纳、总结，对于改进化工生产工艺，提高成品质量有不可低估的作用。
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