淺談能源管理系統在水泥行業(yè)中設計分析

要：水泥企業(yè)作為我國產(chǎn)業(yè)結構中重要的耗能產(chǎn)業(yè)，同時(shí)對環(huán)境的污染也比較大，因此在水泥企業(yè)中建立能源管理系統，對水泥企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程過(guò)程進(jìn)行全過(guò)程的監控和管理，對于降低企業(yè)的能源消耗和提高企業(yè)的經(jīng)濟效益具有重要的意義。通過(guò)借助現代信息技術(shù)，對水泥生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗進(jìn)行監控，加強對水泥企業(yè)的能源管理，對于降低企業(yè)的生產(chǎn)成本、提高企業(yè)的生產(chǎn)效益具有重要的幫助。
關(guān)鍵詞：水泥企業(yè)；能源管理系統；能源消耗
 
引言
       隨著(zhù)我國基礎設施建設的不斷發(fā)展，特別是房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對水泥的消耗和需求也不斷的增加，我國水泥產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展。雖然我國水泥生產(chǎn)工藝和藝術(shù)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*生產(chǎn)技術(shù)相比還具有明顯的差距。在水泥企業(yè)的生產(chǎn)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(lái)降低企業(yè)能源的消耗以及降低水泥企業(yè)的生產(chǎn)成本是企業(yè)管理工作的重要內容。

1 能源管理系統簡(jiǎn)介
       在水泥生產(chǎn)中所消耗的主要能源為電力和煤炭，通過(guò)設計和應用水泥能源管理系統，對水泥生產(chǎn)才中的耗能設備進(jìn)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(shí)時(shí)監控、對數據處理以及管理等功能，其中實(shí)時(shí)監控系統能夠真實(shí)的反映水泥生產(chǎn)的具體過(guò)程，并且對采集到的數據進(jìn)行處理，以恰當的形式如圖形或者報表顯示在系統中。同時(shí)還能夠對生產(chǎn)設備進(jìn)行控制、調節，并且根據設置好的參賽使系統能夠自動(dòng)進(jìn)行調節。在監控系統中主要包含了材料的破碎生產(chǎn)監控系統、材料的磨生產(chǎn)監控系統以及水泥生產(chǎn)監控系統 等內容。能源管理系統能夠對各個(gè)系統設備的運行狀態(tài)和現場(chǎng)儀表數據進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監控和管理，并且還具有報警設置等。各個(gè)不同系統之間的畫(huà)面切換應當方便，而且滿(mǎn)足了系統使用和維護的需要。
       數據采集系統是對水泥生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各種數據進(jìn)行采集，在水泥生產(chǎn)中具有比較大的數據量，而且具有比較強的實(shí)時(shí)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(jìn)行處理，以滿(mǎn)足系統處理層和應用層的需要，對還需要對采 集的數據進(jìn)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(lái)，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(guò)這種方式對水泥生產(chǎn)各個(gè)過(guò)程的能源消耗進(jìn)行真實(shí)的記錄，為技術(shù)改造升級提供了良好的基礎，同時(shí)也方便了企業(yè)技術(shù)人員的分析從而進(jìn)一步的降低水泥生產(chǎn)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(yè)信息化的重要組成部分，它能夠根據水泥生產(chǎn)過(guò)程中的能耗情況建立實(shí)時(shí)數據庫以及水泥全流程的能耗分析系統。通過(guò)對水泥生產(chǎn)環(huán)境的能耗分析，對生產(chǎn)流程和生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行監控管理，從而達到企業(yè)技能增效的生產(chǎn)目標。水泥的生產(chǎn)過(guò)程中是一個(gè)比較復雜的系統，各個(gè)生產(chǎn)環(huán)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(chǎn)過(guò)程中的能耗數據都包含在了這三個(gè)不同的層次中。水泥能源管理系統能夠實(shí)現對設備的統一調度和控制，從水泥生產(chǎn)能源數據的采集到能源的消耗分析以及管理等進(jìn)行全過(guò)程的管理。在能源管理系統的設計中還需要應用到先進(jìn)的數據處理和分析技術(shù)，從而對生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量管理以及績(jì)效管理等。
       在水泥生產(chǎn)中具有工藝流程復雜、生產(chǎn)周期短以及能耗大等特點(diǎn)，同時(shí)在生產(chǎn)的過(guò)程中產(chǎn)生了大量的數據，數據的種類(lèi)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(chǎn)數據都可以依靠檢測儀器實(shí)現自動(dòng)采集，但是部分數據也需要通過(guò)人工采集 的方式來(lái)實(shí)現。同時(shí)在水泥生產(chǎn)中不同的生產(chǎn)部門(mén)便據的需求也不同，同時(shí)數據的采集周期也存在著(zhù)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(shù)能夠滿(mǎn)足水泥生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)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(zhì)量數據，物料溫度、設備功率以及庫存數據等，在水泥生產(chǎn)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(guò)DCS系統和數據采集器來(lái)完成的，其數據通過(guò)采集端的OPC協(xié)議來(lái)完成傳輸，并且將采集到的數據保存到數據庫中。
       整個(gè)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(shí)現，同時(shí)還能夠對能耗監測功能以及遠程自動(dòng)抄表功能進(jìn)行實(shí)現。其一對運行狀態(tài)實(shí)施的監測，可以借助于通訊異常的報警提示進(jìn)行實(shí)現；其二在其用戶(hù)管理，針對于不同用戶(hù)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(jìn)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(shí)間進(jìn)行查詢(xún)進(jìn)行實(shí)現，可以將其分別分為日、月以及年報表等等，任意分類(lèi)、分項實(shí)時(shí)能耗棒圖對其進(jìn)行顯示；其四，打印以及導出，其報表和界面全部都可以進(jìn)行打印，并且可以直接采用EXCEL、WORD格式對其進(jìn)行導出。其所為整個(gè)網(wǎng)絡(luò )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(gè)能源系統數據的管理中心，將整個(gè)系統中的采集、存儲、分析以及統計功能全部進(jìn)行承擔，并且還要對系統中的用戶(hù)權限以及WEB發(fā)布功能進(jìn)行管理。其中能源管理系統可以將其分成分層分布式網(wǎng)絡(luò )結構，其中自上而下也就分別為現場(chǎng)監測層、通訊層以及系統管理層三層。
 
3 安科瑞工業(yè)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(wǎng)絡(luò )結構，具有良好的可靠性與實(shí)時(shí)性，主要由現場(chǎng)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(gè)部分組成。
       以上三個(gè)部分分別貫穿整個(gè)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(mǎn)足以上三部分的同時(shí)，增加了部分分析、監控、決策和發(fā)布平臺。

圖2 工業(yè)能耗管理平臺架構組成

3.2 平臺功能介紹

圖3 工業(yè)能耗管理功能示意圖

3.2.1可視化展示
       展示企業(yè)各類(lèi)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,以及當天氣情況、污染情況，并三維展示企業(yè)重要工藝或工段的能源消耗動(dòng)態(tài)。
3.2.2實(shí)時(shí)監控
       對企業(yè)各點(diǎn)位的能源使用、報警等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監控。以便企業(yè)用戶(hù)能夠實(shí)時(shí)的監測各個(gè)點(diǎn)位的運作情況，同時(shí)能快速的掌握點(diǎn)位的報警。
3.2.3用能統計
       從能源使用種類(lèi)、監測區域、生產(chǎn)工藝/工段時(shí)間、分項等維度，采用曲線(xiàn)、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業(yè)用能統計、同比、環(huán)比分析、折標對比，找出能源使用過(guò)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(guò)程中的浪費。
3.2.4單耗統計
       與企業(yè)MES系統對接，通過(guò)產(chǎn)品產(chǎn)量以及系統采集的能耗數據，在產(chǎn)品單耗中生成產(chǎn)品單耗趨勢圖，并進(jìn)行同比和環(huán)比分析。以便企業(yè)能夠根據產(chǎn)品單耗情況來(lái)調整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。
3.2.5績(jì)效分析
       對各類(lèi)能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、產(chǎn)線(xiàn)、工段等進(jìn)行日、周、月、年、時(shí)段，結合能源計劃或定額制定的績(jì)效指標進(jìn)行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內部能效水平和節能潛力。
3.2.6能耗預測
       通過(guò)對企業(yè)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設備等的能耗使用情況進(jìn)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(jìn)行修正，對未來(lái)企業(yè)能耗趨勢進(jìn)行分析，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(jìn)行數據采集，監測設備及工藝運行狀態(tài)，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?？芍苯訌膭?dòng)態(tài)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(lèi)、車(chē)間、工段、時(shí)間等維度查詢(xún)相關(guān)能源用量。
3.2.8分析報告
       以年、月、日對企業(yè)的能源利用情況、線(xiàn)路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進(jìn)行統計分析，讓用戶(hù)了解系統的運行情況，并為用戶(hù)提供數據基礎，方便用戶(hù)發(fā)現設備異常，從而找出改善點(diǎn)，以及針對用能情況挖掘節能潛力。
3.2.9移動(dòng)端支持
       APP支持Android、IOS操作系統，方便用戶(hù)按能源分類(lèi)、區域、車(chē)間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業(yè)能源消耗、效率分析、同環(huán)比分析、能耗折標、用能預測、運行監視、異常報警等。
3.3工業(yè)能耗平臺設備選型

表1 工業(yè)能耗管理設備選型表

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

【參考文獻】
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[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版.