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    水泥廠能源管理系統的設計與實現
    作者:管理員    發布于:2019-05-14 10:21:51    文字:【】【】【

    摘 要:水泥行業一直以來是以高消耗、高污染和低效益的經營模式著稱,近些年,社會對節能環保的呼聲愈發高昂,水泥行業發展一條以節能環保標準化工作體系為支撐,以低消耗、低排放、高效率的新型清潔生產道路已迫在眉睫[1],而水泥能源管理系統也正是因節能要求應運而生的,本文是筆者在水泥行業實施能源管理系統的技術分享,旨在為水泥能源管理系統的程序編寫人員提供開發指導思路。

    關鍵詞:水泥廠 能源管理 節能 信息化

    0 前言
      本文選用的案例為我院總承包的西藏藏中建材股份有限公司4000t/d熟料水泥生產線,該水泥廠與2017年4月建成投入試生產,筆者參與該水泥廠的能源管理系統開發工作,在供電系統方面,該廠采用 110KV/10KV 供電,總裝機容量44216.1KW,計算有功、無功和視在功率分別為35752KW、9961看KVar、37113.7KVA,電費是生產成本的主要構成部分,該項目也是西藏地區的用電大戶,所以用電情況不容小視,必須要明明白白的清楚每一度電是用在了哪里,而一般水泥廠的用電情況的統計是由人工記錄的,由動力部電工在各電氣室手抄,這種方式不僅效率低,而且也不能對用電系統進行實時監測和分析,更提不上給水泥廠管理人員提供決策支持,鑒于該項目計劃是打造成國內一流的智能化水泥工廠,在節能管理這一塊我們給業主引進了一個集團級的、集中統一的能源管理系統。

    1 水泥廠能源管理系統方案設計
    1.1了解業主需求
      要做方案首先必須要了解需求,水泥廠有很多部門,也有很多不同層級的員工,各個部門各個層級員工對于能源管理的需求是不同的,因為大部分開發代碼的人對于水泥廠的情況是不了解的,所以在項目實施之初需要走訪廠里面許多人,如下為各個典型崗位對于能源管理的需求想法:
      a.最高層領導:“我們投資的這套系統是否能確實看到效益?怎樣利用能源管理系統達到不斷節能的目的?在管理和組織架構上需要做哪些調整來配合這套系統的使用?”
      b.生產副總:“怎樣得到各個車間實時的、真實的能源消耗來做對標管理?怎樣公平的對不同部門進行考核?”
      c.財務部長:“每個月的水、電賬單跟實際使用是否有出入?”
      d.車間主任:“我車間的電耗為什么比以前高了?哪里可以得到實時的數據分析?”
      e.動力部長:“電能質量如何?會不會影響用電設備的可靠性?會不會被供電部門罰款?”
      f.中控主任:“數據太多、分析難度大、耗時長,能否及時發現節能的機會?怎樣保證我們的操作員每天都在進行最優化、最節能的控制?怎樣便捷的進行班組績效考核以提高他們的責任心?”
      g.操作員:“哪個部位的耗能不正常了?我怎么樣操作才能節能?能不能有實時的提示?”
      其實每個水泥廠的需求是大同小異的,但是為了體現個性化服務和對于業主的尊重,還有增加業主的參與度以便系統更容易投入使用,每個項目還是需要單獨跟水泥廠相關部門做交流的。
    1.2設計思路:
      本著技術的理性應用、務實的設計思路,從技術措施、系統的結構、系統的性能和管理、技術保障等方面綜合評估和選型,確保系統運行的穩定性,達到最佳的效果。方案采用如下的設計思路,從方案的提出——設計——開發——實施——調整——維護試運行、直到整套系統的最終使用,從水泥廠本身發現能源問題,并指導問題的解決,成為一個提高能效的綜合管理系統。
    1.3能源管理系統的組成
      能源管理系統主要由分布在水泥廠各處的監控儀表(包括電力多功能表、液體流量計等)、網絡通訊設備以及能源管理系統軟件組成。能源管理系統通過提前架設好的網絡系統來采集水泥廠的能耗數據,對能源的使用情況進行監測,實時的掌握能源消耗狀況和能耗結構,并可以通過互聯網把各種能耗報表和數據曲線等信息分享給水泥廠相關人員。
    1.4能源管理系統能效管理方案
      能源管理系統之所以能夠很快找出節能點,正是因為能效管理方案的合理設計,只有確定了能效管理方案,才能夠知道我們具體需要采集哪些數據,為此我們制定了關鍵績效指標(見表1):

    1.5主要指標的計算方法
      在制定了關鍵績效指標之后,還要根據采集到的數據做相應的歸納計算(見表2):

    2水泥廠能源管理系統的軟硬件設計

    2.1硬件系統架構
      能源管理系統的架構是分布分層式的,從上到下一共分為三層,分別為終端層、通訊層和管理層。
      a. 終端層:可以直接采集現場設備的數據并能夠向上傳送數據,包括電力多功能儀、液體流量計等。
      b. 通訊層:本項目現場通信網絡采用RS485 總線方式,每個RS485 通道可以連接24 個智能儀表,智能儀表之間是并聯的關系,所以其中任何一個設備的出現問題時,也不會影響其它設備運行。
      c. 管理層:集中管理本項目的全部用能設備,系統管理層可以通過 OPC 通訊協議與其它信息化系統進行數據交換。
    2.2水泥廠能源系統網絡結構如圖1所示:
     

    2.3軟件的表現形式

      a.企業能耗總覽:是把工廠所有能耗的實時數據匯集到一張頁面,使管理者可以在一個頁面就可以知道工廠總能耗。
      b.實時數據模塊:顯示各種能源系統的實時數據,便于系統的整體管理。
      c.能源統計模塊:可以進行各類能源不同時間維度(如日、周、月、季、年等)的統計,如圖2所示。
     
         d.預警模塊:此功能是為工廠能耗制定計劃,可以實時的查看能耗的預警狀況。
      e.分析對比模塊:用于分析各種能源消耗比例、同部門各種能耗類型所占比例、各部門占總能耗比等數據。
      f.KPI 分析模塊:關鍵的經濟指標分析,使管理者更加直觀的了解水泥廠的能源使用情況。
      g.經營分析模塊:結合工廠的產量、各種能源的能耗、工廠的其他相關系統、經濟指標等數據,把總結分析后的數據提供給水泥廠管理人員。
      h.歷史數據記錄模塊:系統收集各監測控制與管理裝置的實時數據并存儲在一個開放式數據庫中予以保存,系統可保存長時段的歷史記錄,自動生成歷史趨勢曲線。
      i.電力參數測量模塊:系統實時顯示從各電力多功能表中通訊采集的數據,這些數據包括:電流、電壓、功率、功率因數、有功無功等參數。
      j.故障報警模塊:對于正常狀態、報警和故障狀態分別發出不同的提示,這種提示可以是在畫面上顯示,也可以是遠程短信提示。

    3 結束語
      本項目的能源管理系統已穩定運行了將近一年,成了本項目貼上智能化工廠標簽的因素之一,在降低能耗、提升效率、優化操作等方面也取得了非常好的效果,同時該系統也成了參觀本項目的必考察對象之一,得到了較好的社會效應。

    4 參考文獻:
    [1]蔣明麟.我國能源形勢與水泥工業的節能任務.建材發展導向,2007.
    [2]郭碧君.能源管理系統在水泥廠的應用[J].水泥工程,2011.

     




















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