淺談能源管理系統(tǒng)在水泥行業(yè)中設(shè)計分析

摘要：水泥企業(yè)作為我產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中重要的耗能產(chǎn)業(yè)，同時對環(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(tǒng)，對水泥企業(yè)的生產(chǎn)過程過程進(jìn)行全過程的監(jiān)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(jì)效益具有重要的意義。通過借助現(xiàn)代信息技術(shù)，對水泥生產(chǎn)過程中的能源消耗進(jìn)行監(jiān)控，加強(qiáng)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(tǒng)；能源消耗
 
引言
       隨著我基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)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，我水泥產(chǎn)業(yè)得到了快速的發(fā)展。雖然我水泥生產(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(jù)了半左左右，如何選擇合適合理的方法來降低企業(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(nèi)容。

1 能源管理系統(tǒng)簡介
       在水泥生產(chǎn)中所消耗的主要能源為電力和煤炭，通過設(shè)計和應(yīng)用水泥能源管理系統(tǒng)，對水泥生產(chǎn)才中的耗能設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理，提髙能源的使用效率。能源管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有實時監(jiān)控、對數(shù)據(jù)處理以及管理等功能，其中實時監(jiān)控系統(tǒng)能夠真實的反映水泥生產(chǎn)的具體過程，并且對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以恰當(dāng)?shù)男问饺鐖D形或者報表顯示在系統(tǒng)中。同時還能夠?qū)ιa(chǎn)設(shè)備進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)，并且根據(jù)設(shè)置好的參賽使系統(tǒng)能夠自動進(jìn)行調(diào)節(jié)。在監(jiān)控系統(tǒng)中主要包含了材料的破碎生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、材料的磨生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)以及水泥生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng) 等內(nèi)容。能源管理系統(tǒng)能夠?qū)Ω鱾€系統(tǒng)設(shè)備的運行狀態(tài)和現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)的監(jiān)控和管理，并且還具有報警設(shè)置等。各個不同系統(tǒng)之間的畫面切換應(yīng)當(dāng)方便，而且滿足了系統(tǒng)使用和維護(hù)的需要。
       數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是對水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，在水泥生產(chǎn)中具有比較大的數(shù)據(jù)量，而且具有比較強(qiáng)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(shù)據(jù)采集完成后還需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以滿足系統(tǒng)處理層和應(yīng)用層的需要，對還需要對采 集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲并且歸檔，并且對其它子系統(tǒng)的工作提供數(shù)據(jù)支持等。為了方便工作人員對數(shù)據(jù)的使用和處理，般將采集到的數(shù)據(jù)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(chǎn)各個過程的能源消耗進(jìn)行真實的記錄，為技術(shù)改造升級提供了良好的基礎(chǔ)，同時也方便了企業(yè)技術(shù)人員的分析從而進(jìn)步的降低水泥生產(chǎn)的能源消耗。

2 能源管理系統(tǒng)設(shè)計分析
       水泥能源管理系統(tǒng)作為企業(yè)信息化的重要組成部分，它能夠根據(jù)水泥生產(chǎn)過程中的能耗情況建立實時數(shù)據(jù)庫以及水泥全流程的能耗分析系統(tǒng)。通過對水泥生產(chǎn)環(huán)境的能耗分析，對生產(chǎn)流程和生產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)控管理，從而達(dá)到企業(yè)技能增效的生產(chǎn)目標(biāo)。水泥的生產(chǎn)過程中是個比較復(fù)雜的系統(tǒng)，各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)相互連接而又相互制約。在水泥信息管理系統(tǒng)的設(shè)計中般采用ERP- MES-PCS結(jié)構(gòu)，水泥生產(chǎn)過程中的能耗數(shù)據(jù)都包含在了這三個不同的層次中。水泥能源管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的統(tǒng)調(diào)度和控制，從水泥生產(chǎn)能源數(shù)據(jù)的采集到能源的消耗分析以及管理等進(jìn)行全過程的管理。在能源管理系統(tǒng)的設(shè)計中還需要應(yīng)用到的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，從而對生產(chǎn)過程中的質(zhì)量管理、預(yù)測分析以及績效管理等。
       在水泥生產(chǎn)中具有工藝流程復(fù)雜、生產(chǎn)周期短以及能耗大等特點，同時在生產(chǎn)的過程中產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的種類也比較多。在能源管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的采集方式多樣化，其中大部分的生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以依靠檢測儀器實現(xiàn)自動采集，但是部分?jǐn)?shù)據(jù)也需要通過人工采集 的方式來實現(xiàn)。同時在水泥生產(chǎn)中不同的生產(chǎn)部門便據(jù)的需求也不同，同時數(shù)據(jù)的采集周期也存在著比燉：的差異。數(shù)據(jù)作為能源系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，因此在能源系統(tǒng)的設(shè)計工作中要保證數(shù)據(jù)的安全性、可靠性和完整性，否則數(shù)據(jù)出現(xiàn)故障就有可能影響到系統(tǒng)的正常工作。數(shù)據(jù)集成技術(shù)能夠滿足水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)存儲和需求，而且提髙了數(shù)據(jù)的采集效率。
       在水泥能源管理系統(tǒng)中主要的數(shù)據(jù)有物料和燃料質(zhì)量數(shù)據(jù)，物料溫度、設(shè)備功率以及庫存數(shù)據(jù)等，在水泥生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)應(yīng)用圖如圖1所示。

圖1

       在圖中數(shù)據(jù)的采集和獲取是通過DCS系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集器來完成的，其數(shù)據(jù)通過采集端的OPC協(xié)議來完成傳輸，并且將采集到的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。
       整個系統(tǒng)之中可以對所有的回路能耗采集工作和統(tǒng)計工作全部實現(xiàn)，同時還能夠?qū)δ芎谋O(jiān)測功能以及遠(yuǎn)程自動抄表功能進(jìn)行實現(xiàn)。其對運行狀態(tài)實施的監(jiān)測，可以借助于通訊異常的報警提示進(jìn)行實現(xiàn)；其二在其用戶管理，針對于不同用戶權(quán)限均具有相對應(yīng)的不同操作功能，依照其各級權(quán)限口令對其操作功能進(jìn)行修改，其本身也就具有權(quán)限防誤功能；其三能耗報表以及棒圖，其能夠?qū)λ心芎囊勒諘r間進(jìn)行查詢進(jìn)行實現(xiàn)，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(jìn)行顯示；其四，打印以及導(dǎo)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(dǎo)出。其所為整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的監(jiān)控中心，可以將其設(shè)置在控制室內(nèi)，將其作 為是整個能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理中心，將整個系統(tǒng)中的采集、存儲、分析以及統(tǒng)計功能全部進(jìn)行承擔(dān)，并且還要對系統(tǒng)中的用戶權(quán)限以及WEB發(fā)布功能進(jìn)行管理。其中能源管理系統(tǒng)可以將其分成分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中自上而下也就分別為現(xiàn)場監(jiān)測層、通訊層以及系統(tǒng)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(gòu)介紹
       安科瑞能源管控系統(tǒng)采用分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，具有良好的可靠性與實時性，主要由現(xiàn)場設(shè)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(jiān)控平臺）三個部分組成。
       以上三個部分分別貫穿整個系統(tǒng)的全部結(jié)構(gòu)。能源管理系統(tǒng)總體設(shè)計結(jié)構(gòu)按照能源管理的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足以上三部分的同時，增加了部分分析、監(jiān)控、決策和發(fā)布平臺。

圖2 工業(yè)能耗管理平臺架構(gòu)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)各類能耗總量、折標(biāo)值、能源成本、能源消耗趨勢、分項能耗占比、區(qū)域能源消耗對比,以及當(dāng)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態(tài)。
3.2.2實時監(jiān)控
       對企業(yè)各點位的能源使用、報警等情況進(jìn)行實時的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶能夠?qū)崟r的監(jiān)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(tǒng)計
       從能源使用種類、監(jiān)測區(qū)域、生產(chǎn)工藝/工段時間、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對企業(yè)用能統(tǒng)計、同比、環(huán)比分析、折標(biāo)對比，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從而調(diào)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(tǒng)計
       與企業(yè)MES系統(tǒng)對接，通過產(chǎn)品產(chǎn)量以及系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，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(jù)產(chǎn)品單耗情況來調(diào)整生產(chǎn)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(zhuǎn)換，按班組、區(qū)域、產(chǎn)線、工段等進(jìn)行日、周、月、年、時段，結(jié)合能源計劃或定額制定的績效指標(biāo)進(jìn)行KPI比較考核，幫助企業(yè)了解內(nèi)部能效水平和節(jié)能潛力。
3.2.6能耗預(yù)測
       通過對企業(yè)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備等的能耗使用情況進(jìn)行分析，建立能耗計算模型，根據(jù)人工智能算法對數(shù)據(jù)和模型進(jìn)行修正，對未來企業(yè)能耗趨勢進(jìn)行預(yù)測分析，為節(jié)能提供有效的決策依據(jù)。
3.2.7運行監(jiān)測
       系統(tǒng)對區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測設(shè)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(tǒng)次運行監(jiān)視。可直接從動態(tài)監(jiān)測平面圖快速瀏覽到所管理的能耗數(shù)據(jù)，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關(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、線路損耗情況、設(shè)備運行情況、運維情況等進(jìn)行統(tǒng)計分析，讓用戶了解系統(tǒng)的運行情況，并為用戶提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，方便用戶發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，從而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節(jié)能潛力。
3.2.9移動端支持
       APP支持Android、IOS操作系統(tǒng)，方便用戶按能源分類、區(qū)域、車間、工序、班組、設(shè)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(biāo)、用能預(yù)測、運行監(jiān)視、異常報警等。
3.3工業(yè)能耗平臺設(shè)備選型

表1 工業(yè)能耗管理設(shè)備選型表

4 結(jié)束語
       我作為能源消費的大，在能源的利用效率上和發(fā)達(dá)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(yīng)當(dāng)加強(qiáng)能源管理，達(dá)到節(jié)能降耗的要求。通過在水泥企業(yè)中建立能源管理系統(tǒng)，采用生產(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(xiàn)】
[1] 郭碧君.能源管理系統(tǒng)在水泥廠的應(yīng)用[J].水泥工程，2011,(4): 67-68.
[2] 林華添.水泥企業(yè)能源管理系統(tǒng)[J].中高新技術(shù)企業(yè)，2014.13.
[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊.2020.06版.

作者簡介：繆建梅，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電氣防火限流式保護(hù)器的研發(fā)與應(yīng)用