智领石化 质造未来：威图石化行业数智化实践白皮书

1指导委员会：石林才控制工程中文版资深出版人彭博威图工业事业部总监刘峤威图市场部总监统筹策划：刘瑜威图市场部主编闻雨威图市场部编辑编写成员：乔灿控制工程中文版主编刘亚东控制工程中文版编辑黄勇威图石化行业专家蒋文涛威图 IT 事业部专家李博扬威图工业事业部产品专家报告设计：孟昭齐平面设计阮文清版式设计特邀专家：林洪俊中石油教授级高工本报告由威图联合控制工程中文版出品 威图是全球领先的工业机柜、配电组件、温控系统、IT 基础设施以及软件与服务解决方案供应商之一。威图系统广泛应用于全球各个工业领域，包括石油、化工、机械制造与设备工程、食品饮料、能源电力以及 IT 和电信等行业，一站式提供自动化、数字化及工业互联网技术相结合的智能化创新机柜技术。自 1996 年威图进入中国市场以来，一直致力于以创新和高质量的产品和系统解决方案，助力客户更快更好地降低运营风险，降本增效，从而提高市场竞争力。经过二十多年的耕耘，威图产品受到了中国客户的广泛认可，并先后多次参与国家重大项目的建设，同时也被众多知名企业列为指定供应商。关于威图控制工程中文版是全球知名工业媒体CONTROL ENGINEERING的中文版本，以追踪全球工业控制、自动化和仪器仪表领域的发展为宗旨，创办于 2003 年 10 月，依托全球强大的专业编辑队伍，定位高端读者，聚焦工业自动化技术趋势与应用，在中国拥有 300 万余专业读者，覆盖离散制造、流程行业和混合制造等各个行业，已经成为中国行业用户了解全球工控和自动化技术发展的重要媒体平台。关于控制工程中文版 2 3三、与时俱进 |洞察挑战与创新之道3.1洞察石化行业仪控系统与控制柜的革新趋势3.2破解行业痛点——控制柜系统的五大能力跃迁3.3威图石化行业解决方案四、实战图谱 |石化行业数智化成功应用案例4.1案例一 | 中石油某炼化一体化项目4.2案例二 | 海外化工巨头国内最大化工基地项目序尾声一、前言 |石化行业发展趋势与展望二、一路同行 |威图与石化行业的共同发展目录/CONTENTS3 1517181929313443759 石油化工是国家的基础产业，为现代社会运行提供能源“血液”，为工农业生产提供材料“源泉”，为生活衣食住行提供物质“支撑”。石油化工是连续生产型流程工业，加工过程复杂，产业链条繁长，具有易燃、易爆、高毒、高温、高压、高危的特点，生产风险高，操控难度大。“安、稳、长、满、优”是石化企业正常运营的必要条件，保证“安、稳、长、满、优”需要完备的技术手段。自动控制是驾驭石化生产的主要手段，自动化仪表是自动控制的主要工具。自动化仪表能力巨大，但其自身应对复杂的外部环境却颇显脆弱，尤其是作为自动化大脑的控制器，更是娇弱。幸运的是威图机柜跃然面世，成为了优秀的“护花使者”。机柜，作为自动化核心仪表的载体，成为抵抗外部机械性伤害的保护神，屏蔽外在电磁干扰的法拉第铠甲，阻挡柜外水尘侵害的 IP 卫士，保障柜内舒适环境的贴心保姆。威图机柜，可以有资格会心一笑：自动化仪表在石化行业能够发挥其理想的作用，驾驭石化这匹难以驯服的烈马，并充分释放其潜能，跑出优异的成绩，威图机柜，功不可没。仪表无言，冷暖自知。业者慧眼，有目共睹。但威图清醒，无需争辉，与君同行，同舟共济，只有互相成就。石油化工行业是技术迅速发展的行业，加工技术日新月异，产品质量不断提升，环保要求不断提高，产品种类不断更新。近年来，石化行业又迎来重大挑战，绿色低碳生产高要求，理想性质材料深苛求。这一切都需要更先进的控制技术，和更先进的管理技术。数字化、智能化、智慧化浪潮涌起就是自动化脱胎换骨的升级。但每一次的更新，每一步的前进，都需要更高自动化水平的加持，都表现为仪表数量的急剧增加。幸运的是每一个历史性的转变，都有威图机柜的保驾护航。为此，威图可以深感自豪。自动化仪表是技术敏感的领域，是科学技术的先锋、人类理想的载体，决定着其自身不断地更新换代。与时俱进，它经历了气动单元组合仪表、电动单元组合仪表和分散控制系统（DCS）、安全仪表系统（SIS）等计算机控制系统，跨越了盘装仪表、柜装仪表、台屏界面，使用过框架式仪表盘、通道式仪表盘、机柜和操作台。威图机柜，见证了自动化仪表的发展，参与了自动化仪表的变革，承载了自动化仪表的进步。机柜，必须直面石化应用环境的挑战。毋庸讳言，石化生产的本质决定厂域环境更具腐蚀性。物流性质，决定了石化企业常处于沿海盐雾强侵蚀地域。腐蚀对于机柜来说是致命的。石化的发展，仪表的进步，伴随对机柜的挑战。先进控制技术的应用，先进管理技术的普及，数字化、智能化的深入，促使仪表多、机柜多、占地多。但是，占地增加与节约土地的发展大目标是矛盾的，因此需要高容量的机柜。然而，仪表“大脑”的高度集中，意味着风险的集中，必然需要更好的呵护，包括温度的控制、智能化维保。更加苛刻的是更好的呵护还要以进一步节能为前提。威图机柜，因为应对挑战而诞生，缘于战胜挑战而发展。携手石化，解决了一个个新挑战，满足了一个个新需求。一路走来，宗宗案例，石化亲证：威图机柜，值得信任。放眼未来，石油化工充满梦想。创新发展，造福人类，利于自然……宏伟理想，正在编制。自动化、智能化、智慧化，必然是梦网中闪光的结点。毋庸置疑，威图机柜，石化久经考验的伙伴，定会是让珍珠熠熠生辉的玉盘、默默奉献的伴侣。序 4林洪俊中石油教授级高工4 5前言 |石化行业发展趋势与展望5 新中国成立之初，我国石油和化工产业几近百废待兴。彼时，全国原油产量仅为微不 足 道 的 12 万 吨， 原 油 加 工 能 力 也 仅 有17 万吨，硫酸、硝酸、纯碱等基础化工产品的行业总产值仅为 1.77 亿元，石化产品几乎完全依赖进口。尽管条件艰苦、技术基础薄弱，我国石化行业仍在泥泞中开辟出 一 条 道 路。 到 1977 年， 中 国 已 初 步 建立完整的石油和化工生产、科研以及工程建设体系。艰难起步（1949-1977）随着改革开放拉开序幕，中国石化行业也迎来了快速发展。1990 年，行业规模显著扩大，产品种类和技术水平都大幅提升，逐步实现自主供给，满足了国内日益增长的消费需求。这期间，我国原油年产量成功突破 1 亿吨大关，天然气产量也进入了快速增长期。改革开放：加速腾飞期（1978-1990）石化行业经历了从简单化学品生产到复杂、高精度材料和产品生产的深刻变革，与全球工业化进程同步发展。自新中国成立以来，在国家政策支持和技术创新推动下，中国已发展成为世界第一化工大国和第二大石化大国，正逐步实现智能化、绿色化、信息化转型，迈向全球石化行业前列。 如今，智能化、绿色化、全产业链协同发展成为行业趋势。中国石化行业通过结构调整、科技创新和产业升级，打造数智化、绿色化标杆工厂，加速减碳进程，摆脱“大而不强”标签，向全球石化强国目标迈进。近年来，中国在绿色化工领域成果显著，如首个百万吨级二氧化碳捕集利用与封存(CCUS) 项 目、 万 吨 级 光 伏 绿 氢 炼 化 示 范项目建成，为全球石化行业可持续发展提供了宝贵经验。中国石化行业在实现自身发展的同时，也为全球石化行业可持续发展贡献了力量。弯道超车：进军高质量发展（2014 至今） 进 入 21 世 纪， 国 内 的 精 细 化 工、 化 工 新材料、新型煤化工等产业迅速崛起，为石化产业的技术创新和产品升级注入了强劲动 力。2004年~ 2013年， 我 国 石 油 和 化 工产业的产值从 2.47 万亿元增长至 13.3 万亿元，年均复合增长率高达 20.6%。与此同时，中国化工产业的国际地位也迅速提升，从最初的追赶者逐步跻身全球前列。2010 年，中国成为全球第二大石化生产国，化学工业产值超越美国，成为全球领军者。产业升级：迈入黄金时代（2000-2013） 9一路同行 |威图与石化行业的共同发展9 11一直以来，政策与市场的持续推动，为石化产业的发展创造了良好的环境与机遇。而科技的创新，始终担当着推动石化行业发展革新的重要驱动力。作为石化行业安全、稳定、高效生产的核心支撑，石化控制系统的升级换代在行业持续发展转型的历程中贯穿始终。伴随着技术的发展更新，石化控制系统从早期的气动仪表逐步演变为现代智能化控制系统。而控制系统的不断演进，又对控制柜的设计提出了越来越高的要求。沿着这一与时俱进、环环相扣的创新脉络，石化控制系统及其控制柜始终密切跟随行业需求的变化，成为了行业转型升级进程的重要风向标。在这一进程中，威图深度参与了石化行业技术发展的每个关键阶段，并通过提供控制系统机箱机柜、配电柜、IT基础设施等一系列产品，助力石化企业从容应对复杂挑战，以实现高效、安全、可持续的运营。根据石化控制系统采用的主流技术和产品形态，石化控制系统及控制柜至今的技术发展大致可以划分为以下几个阶段。威图在各个阶段始终与时俱进，与行业需求共舞，通过持续推出创新的机柜技术与智能化系统，深度参与并见证了整个石化行业的转型升级历程。在气动仪表阶段，石化企业主要依赖气动控制系统来实现自动化控制。气动仪表通过压缩空气来传递控制信号，控制精度较低，但其稳定性和简易性使其在当时的石化行业中得到广泛应用。气动仪表主要是机械设备，系统设计较为简单。由于气动仪表的体积相对较大，机柜需要提供足够的空间来容纳这些仪表，确保系统能够有序安装、操作、维护及检修，防止设备紧密堆叠。与此同时，机柜需要具备基本的防护功能，以保护设备免受外界环境的影响，但对于防尘和防潮功能的要求通常不高，IP54 的防护等级即可以满足基本需求。在通风散热方面，机柜需要利用通风口或通道设计保持良好的空气流通，在避免机柜内过热的同时降低空气潮湿度，提高仪器的使用寿命。最后，由于气动仪表较为重型且体积较大，机柜结构需要足够坚固，防止在运输、安装或操作过程中造成损坏。一、气动仪表阶段自动化水平提升后，电动仪表逐渐取代了气动仪表并成为主流。相较于气动控制，电动仪表利用电信号来进行控制，精度更高，反应更快，并能够支持更多的复杂控制回路和自动化功能。此时，石化企业开始向高密度、多回路控制系统过渡，控制精度和设备稳定性成为重要要求。在机柜应用方面，由于电动仪表体积更小，集成度更高，导致机柜设计面临更高的密度安装需求，同时还需保持易维护性。这个阶段的电动仪表对机柜的散热要求大大提升，需要利用风扇、空调、散热片等设施，保证设备在高负荷下的稳定运行。而随着电子设备的普及，机柜设计还需要加强电磁兼容性（EMC），包括内外部的屏蔽、接地和滤波等措施，以防止设备之间的相互干扰。电动仪表和控制系统在工作过程中对环境的适应性要求也更高，为满足防水、防尘、防腐蚀等要求，IP65 防护等级开始成为机柜的常见需求。二、电动仪表阶段 12进入 20 世纪 90 年代，分布式控制系统（DCS）已广泛应用于石化企业，标志着控制系统进入高精度、高集成度的阶段。DCS 能够将多个控制回路和过程整合成一个系统，提升生产过程的自动化和精细化水平。此时，对机柜设计的要求不仅仅要考虑硬件承载能力，还涉及到更复杂的温控、湿控、电磁干扰防护等多个方面。DCS 系统解决方案的不断涌现对机柜系统的稳定性、兼容性和可扩展性提出了更高要求。威图于 1985 年推出的PS 4000 机柜采用特殊型材设计，提供更高的稳定性和保护类别，同时支持多种安装方式和扩展功能。这种产品方案有效解决了石化企业在自动化控制系统升级过程中面临的硬件整合难题。之 后 石 油 石 化 系 统 发 展 日 益 成 熟， 其 工 艺 流 程 的 演 变 更 加 精 细， 机 柜 内 部 元 器 件 数 量 急 剧 增 加。 这 就 使 得DCS、SIS 等控制系统需要灵活的配置和扩展能力。机柜则需要通过模块化设计，方便地根据需求增加或减少设备，并支持设备的后期升级和扩展。与此同时，为了避免柜内元器件因过热、过潮湿而损坏，内置空调或散热风扇的温控系统以及湿度控制系统被广泛应用于机柜内部。不仅如此，为了保障控制系统数据传输的精确性（模拟量的数据采集和控制），机柜需要具备更加严格的电磁干扰抑制措施，以应对 DCS 系统