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化工企业循环冷却水系统的自动化、高效率、高质量运行，需要采集种类繁多的循环水运行数据，包括冷却塔数据、循环泵站数据、输配管道数据、二次泵数据、换热器数据、工艺热负荷数据，以及外部环境数据。其中，冷却塔数据包括风机运行数据、上塔数据（流量、压力和温度）、集水池数据（液位和温度）、补水数据等，循环泵站数据包括循环泵运行数据、供水总管数据（流量、压力和温度）、吸水池数据（液位和温度）等，管道数据包括各级分支管道的流量、压力、温度、阀门开度等数据，换热器数据包括进出水管道数据（流量、压力和温度）、工艺热流侧温度数据，等等。
上述化工循环冷却水数据的采集、传输、保存涉及传感器、通信网络、数据转发装置、数据分析软件、数据存储服务器等多个环节，以及数据转换、处理、分析等多种软件。上述数据的可靠性决定了循环水自控系统是否能够满足设计要求，为提高工艺冷却质量、系统安全运行、节能降耗提供决策支持。
数据可靠性是指在数据的生命周期内，所有数据都是完全的、一致的和准确的程度。保证数据的可靠性，意味着以准确、真实、完整的方式收集、记录、报告和保存数据和信息。
从数据工程角度出发，必须对化工企业循环水数据产生、收集、保存的过程，进行初步整理分析、单元可靠性数据分析、系统可靠性数据分析，才能保证数据的可靠性满足模型使用和生产运行的要求。
化工企业循环水的数据采集点往往多达数百个，空间分布复杂，如何保证采集到的数据的一致、准确和完整，以下两个方面的研究尤为重要：
1、循环水数据采集的时间可靠性分析与设计
2、循环水采集数据的校验方法设计
国能煤焦化西来峰甲醇厂的工艺流程主要包括净化、压缩、转化、合成、精馏等，配合上述主要工艺生产的公用工程包括空分、空压、除盐水、循环冷却水等。上述工艺流程中，大部分工艺装置都会用到循环冷却水进行冷却，循环冷却水系统结构如图1所示。
图1循环冷却水系统结构示意图
“循环冷却水数据采集系统”由厂区本地系统和远程运维支持系统组成。
厂区本地系统由采集通讯设备和数据主站柜组成。其中采集通讯设备实时采集循环冷却水系统动设备参数、状态等信息，并通过工业通信网络传输给数据主站柜。数据主站柜部署在中控室或机房，获取现场采集通讯设备传输的数据，实现采集数据的处理、存储、管理等，并通过数据监测、健康分析等模型，实现循环水动设备的在线监测与告警、预警。系统总体架构图如下所示：
图2循环冷却水数据采集系统总体架构图
循环冷却水温度与外部天气变化密切相关，因此循环水数据是高度时间相关的。如果没有统一的时钟，分散在不同地点的数据采集装置、数据转发装置、数据分析软件系统、数据存储服务器就不可避免地存在时间误差和顺序错位，难以准确描述循环水系统的数据和信息，无法给数据分析提供有效的分析依据。因此，统一精确的时间是保证循环水数据可靠性的重要保证。
采用高精度的北斗卫星时钟校时，每天周期性地对采集系统与采集设备进行时间同步。
精确对时终端设备采用北斗接收机部件，经二次开发研制成标准时间同步设备，自动选择最佳星座进行定位、定时，经过设备的硬件及软件处理转换为北京时间输出，可在我国任何地方使用，其时间误差小于1μs，完全满足目前采集系统精确对时的需要。使用精确对时终端设备获取北斗系统的时钟数据。
1、精确对时终端
在CMAS数据主站柜内部署精确对时终端，一用一备，相互校验。精确对时终端实时获取北斗系统的时钟数据，通过以太网接口与CMAS数据主站服务器进行数据通信。
2、精确对时终端管理程序
精确对时终端管理程序运行在CMAS数据主站服务器上。负责与“精确对时终端”建立通信连接，获取“精确对时模块时间”，并且利用“精确对时模块时间”与“数据主站”服务器时间进行对时，保证时间准确、一致。
3、对时方案
每天设定三个时间进行一次对时，以“精确对时终端”为准，当设备或服务器的时间与“精确对时终端”偏差超过1分钟，则进行对时，将设备或服务器的时间修改为“精确对时终端”的时间。
4、设备对时结构
图3数据采集传输设备对时结构
5、对时流程
图4数据采集传输设备对时流程
对时校验规则：精确对时终端管理程序首先获取精确对时终端1的主时钟，再获取精确对时终端2的备用时钟，进行比对和校验。将校验结果作为标准时间和服务器时间对比，对服务器时间进行校正和纠正；通过服务器对系统内的其他设备时间进行校准和纠正。有对时异常事件发生时，实时上报对时异常故障事件。
根据循环水系统数据的采集方式，及数据特性将数据校验方法大致归类为从以下4种：
1、与空间相关校验（SR）：空间上分布在同一区域的传感器，采集同一类参数，应数值相同，或在允许的误差范围内。
2、与时间相关校验（TR）：在一定时间范围内，传感器采集数据值在一个允许的波动范围内。
3、与设备相关校验（DR）：设备运行可能的特征值范围。
4、与循环水特性相关校验（WR）：循环水运行可能的特征值范围。温度范围在4~75℃，压力范围0.001~1.6 MPa，流量范围 0～设计流量(9000m³/h)*安全系数(1.2)，流量不超过刻度流量。
1、循环水管网数据校验方法设计
2、换热器子系统数据校验方法设计
3、循环泵子系统数据校验方法设计
4、冷却塔子系统数据校验方法设计
5. 结束语
本文研究了保证化工企业循环水采集数据可靠性的时间一致性方法和多重校验方法，设计了利用北斗系统和精确对时终端进行校时的方法，用于保证所有数据的时间一致性；设计了空间相关、时间相关、设备相关、循环水特性相关的校验方法，对循环水管网数据、换热器数据、冷却塔数据、循环泵数据的校验方法进行了细化设计。
通过循环水数据采集的时间可靠性分析与设计和循环水采集数据的校验方法设计，可以极大地提高化工企业循环水数据的一致性、准确性和完整性，为化工业务模型分析打下良好的数据基础。
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[5] 林金良，煤化工生产过程循环水使用节能管控研究，《化工管理》，2017年。
作者简介：
赵明全，男，大学本科学历，现在国家能源集团煤焦化公司西来峰甲醇厂从事管理工作。
钱亚东，男，大学博士学历，现在南京再造科技有限公司从事人工智能系统研发和应用工作。
编辑：中工联创
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