龔永波
安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

 

摘要：水泥企業作為我國產業結構中重要的耗能產業，同時對環境的污染也比較大，因此在水泥企業中建立能源管理系統，對水泥企業的生產過程過程進行全過程的監控和管理，對于降低企業的能源消耗和提高企業的經濟效益具有重要的意義。通過借助現代信息技術，對水泥生產過程中的能源消耗進行監控，加強對水泥企業的能源管理，對于降低企業的生產成本、提高企業的生產效益具有重要的幫助。
關鍵詞：水泥企業；能源管理系統；能源消耗
 
引言
       隨著我國基礎設施建設的不斷發展，特別是房地產業的發展，對水泥的消耗和需求也不斷的增加，我國水泥產業得到了快速的發展。雖然我國水泥生產工藝和藝術得到了不斷提髙，水泥能源消耗也得到了有效的降低，但是和世界先進生產技術相比還具有明顯的差距。在水泥企業的生產成本中，能源消耗占據了一半左左右，如何選擇合適合理的方法來降低企業能源的消耗以及降低水泥企業的生產成本是企業管理工作的重要內容。

1 能源管理系統簡介
       在水泥生產中所消耗的主要能源為電力和煤炭，通過設計和應用水泥能源管理系統，對水泥生產才中的耗能設備進行監控和管理，提髙能源的使用效率。能源管理系統應當具有實時監控、對數據處理以及管理等功能，其中實時監控系統能夠真實的反映水泥生產的具體過程，并且對采集到的數據進行處理，以恰當的形式如圖形或者報表顯示在系統中。同時還能夠對生產設備進行控制、調節，并且根據設置好的參賽使系統能夠自動進行調節。在監控系統中主要包含了材料的破碎生產監控系統、材料的磨生產監控系統以及水泥生產監控系統 等內容。能源管理系統能夠對各個系統設備的運行狀態和現場儀表數據進行動態的監控和管理，并且還具有報警設置等。各個不同系統之間的畫面切換應當方便，而且滿足了系統使用和維護的需要。
       數據采集系統是對水泥生產過程中產生的各種數據進行采集，在水泥生產中具有比較大的數據量，而且具有比較強的實時性，因此對其管理和處理能力提出比較髙的要求。在對數據采集完成后還需要對數據進行處理，以滿足系統處理層和應用層的需要，對還需要對采 集的數據進行存儲并且歸檔，并且對其它子系統的工作提供數據支持等。為了方便工作人員對數據的使用和處理，一般將采集到的數據用圖表的方式形象的展示出來，例如主要有能源消耗平衡報表、能源消耗報表以及不同工序的能源消耗等。通過這種方式對水泥生產各個過程的能源消耗進行真實的記錄，為技術改造升級提供了良好的基礎，同時也方便了企業技術人員的分析從而進一步的降低水泥生產的能源消耗。

2 能源管理系統設計分析
       水泥能源管理系統作為企業信息化的重要組成部分，它能夠根據水泥生產過程中的能耗情況建立實時數據庫以及水泥全流程的能耗分析系統。通過對水泥生產環境的能耗分析，對生產流程和生產線進行監控管理，從而達到企業技能增效的生產目標。水泥的生產過程中是一個比較復雜的系統，各個生產環節相互連接而又相互制約。在水泥信息管理系統的設計中一般采用ERP- MES-PCS結構，水泥生產過程中的能耗數據都包含在了這三個不同的層次中。水泥能源管理系統能夠實現對設備的統一調度和控制，從水泥生產能源數據的采集到能源的消耗分析以及管理等進行全過程的管理。在能源管理系統的設計中還需要應用到先進的數據處理和分析技術，從而對生產過程中的質量管理、預測分析以及績效管理等。
       在水泥生產中具有工藝流程復雜、生產周期短以及能耗大等特點，同時在生產的過程中產生了大量的數據，數據的種類也比較多。在能源管理系統中數據的采集方式多樣化，其中大部分的生產數據都可以依靠檢測儀器實現自動采集，但是部分數據也需要通過人工采集 的方式來實現。同時在水泥生產中不同的生產部門便據的需求也不同，同時數據的采集周期也存在著比燉：的差異。數據作為能源系統工作的基礎，因此在能源系統的設計工作中要保證數據的安全性、可靠性和完整性，否則數據出現故障就有可能影響到系統的正常工作。數據集成技術能夠滿足水泥生產過程中產生的大量數據存儲和需求，而且提髙了數據的采集效率。
       在水泥能源管理系統中主要的數據有物料和燃料質量數據，物料溫度、設備功率以及庫存數據等，在水泥生產中的數據應用圖如圖1所示。

圖1

       在圖中數據的采集和獲取是通過DCS系統和數據采集器來完成的，其數據通過采集端的OPC協議來完成傳輸，并且將采集到的數據保存到數據庫中。
       整個系統之中可以對所有的回路能耗采集工作和統計工作全部實現，同時還能夠對能耗監測功能以及遠程自動抄表功能進行實現。其一對運行狀態實施的監測，可以借助于通訊異常的報警提示進行實現；其二在其用戶管理，針對于不同用戶權限均具有相對應的不同操作功能，依照其各級權限口令對其操作功能進行修改，其本身也就具有權限防誤功能；其三能耗報表以及棒圖，其能夠對所有能耗依照時間進行查詢進行實現，可以將其分別分為日、月以及年報表等等，任意分類、分項實時能耗棒圖對其進行顯示；其四，打印以及導出，其報表和界面全部都可以進行打印，并且可以直接采用EXCEL、WORD格式對其進行導出。其所為整個網絡系統的監控中心，可以將其設置在控制室內，將其作 為是整個能源系統數據的管理中心，將整個系統中的采集、存儲、分析以及統計功能全部進行承擔，并且還要對系統中的用戶權限以及WEB發布功能進行管理。其中能源管理系統可以將其分成分層分布式網絡結構，其中自上而下也就分別為現場監測層、通訊層以及系統管理層三層。
 
3 安科瑞工業能耗管理平臺介紹
3.1  平臺架構介紹
       安科瑞能源管控系統采用分層分布式網絡結構，具有良好的可靠性與實時性，主要由現場設備層（能源計量終端）、通訊管理層（通訊管理終端）和主站層（能源監控平臺）三個部分組成。
       以上三個部分分別貫穿整個系統的全部結構。能源管理系統總體設計結構按照能源管理的基本結構設計，滿足以上三部分的同時，增加了部分分析、監控、決策和發布平臺。

圖2 工業能耗管理平臺架構組成

 

3.2 平臺功能介紹

圖3 工業能耗管理功能示意圖

3.2.1可視化展示
       展示企業各類能耗總量、折標值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區域能源消耗對比,以及當前天氣情況、污染情況，并三維展示企業重要工藝或工段的能源消耗動態。
3.2.2實時監控
       對企業各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監控。以便企業用戶能夠實時的監測各個點位的運作情況，同時能更快速的掌握點位的報警。
3.2.3用能統計
       從能源使用種類、監測區域、生產工藝/工段時間、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業用能統計、同比、環比分析、折標對比，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。
3.2.4單耗統計
       與企業MES系統對接，通過產品產量以及系統采集的能耗數據，在產品單耗中生成產品單耗趨勢圖，并進行同比和環比分析。以便企業能夠根據產品單耗情況來調整生產工藝，從而降低能耗。
3.2.5績效分析
       對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、產線、工段等進行日、周、月、年、指定時段，結合能源計劃或定額制定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業了解內部能效水平和節能潛力。
3.2.6能耗預測
       通過對企業生產工藝、生產設備等的能耗使用情況進行分析，建立能耗計算模型，根據人工智能算法對數據和模型進行修正，對未來企業能耗趨勢進行預測分析，為節能提供有效的決策依據。
3.2.7運行監測
       系統對區域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監測設備及工藝運行狀態，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，并支持變配電系統一次運行監視。可直接從動態監測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數據，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關能源用量。
3.2.8分析報告
       以年、月、日對企業的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行統計分析，讓用戶了解系統的運行情況，并為用戶提供數據基礎，方便用戶發現設備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節能潛力。
3.2.9移動端支持
       APP支持Android、IOS操作系統，方便用戶按能源分類、區域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業能源消耗、效率分析、同環比分析、能耗折標、用能預測、運行監視、異常報警等。
3.3工業能耗平臺設備選型

表1 工業能耗管理設備選型表

 

4 結束語
       我國作為能源消費的大國，在能源的利用效率上和發達國家仍然存在比較大的差距。水泥產業作為能源消費的重要企業，應當加強能源管理，達到節能降耗的要求。通過在水泥企業中建立能源管理系統，采用先進的生產管理手段不斷的降低水泥生產的能耗，對于降低企業的生產成本，提髙資源的利用效率度具有重要的意義。

 

【參考文獻】
[1] 郭碧君.能源管理系統在水泥廠的應用[J].水泥工程，2011,(4): 67-68.
[2] 林華添.水泥企業能源管理系統[J].中國高新技術企業，2014.13.
[3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.06版.

作者簡介：

龔永波，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電，Email: 28801392115@qq.com手機：18702101301 QQ:2881392115