淺談能源管理系統(tǒng)在水泥行業(yè)中設(shè)計(jì)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(shí)對(duì)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(duì)水泥企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程過(guò)程進(jìn)行全過(guò)程的監(jiān)控和管理，對(duì)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(guò)借助現(xiàn)代信息技術(shù)，對(duì)水泥生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗進(jìn)行監(jiān)控，加強(qiáng)對(duì)水泥企業(yè)的能源管理，對(duì)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(duì)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(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(nèi)容。

1 能源管理系統(tǒng)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(shè)計(jì)和應(yīng)用水泥能源管理系統(tǒng)，對(duì)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(shí)時(shí)監(jiān)控、對(duì)數(shù)據(jù)處理以及管理等功能，其中實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)能夠真實(shí)的反映水泥生產(chǎn)的具體過(guò)程，并且對(duì)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(bào)表顯示在系統(tǒng)中。同時(shí)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(dòng)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€(gè)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的監(jiān)控和管理，并且還具有報(bào)警設(shè)置等。各個(gè)不同系統(tǒng)之間的畫(huà)面切換應(yīng)當(dāng)方便，而且滿(mǎn)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(duì)水泥生產(chǎn)過(guò)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(shí)時(shí)性，因此對(duì)其管理和處理能力提出比較髙的要求。在對(duì)數(shù)據(jù)采集完成后還需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以滿(mǎn)足系統(tǒng)處理層和應(yīng)用層的需要，對(duì)還需要對(duì)采 集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)并且歸檔，并且對(duì)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(duì)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(lái)，例如主要有能源消耗平衡報(bào)表、能源消耗報(bào)表以及不同工序的能源消耗等。通過(guò)這種方式對(duì)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(jí)提供了良好的基礎(chǔ)，同時(shí)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(jì)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(guò)程中的能耗情況建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)以及水泥全流程的能耗分析系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)水泥生產(chǎn)環(huán)境的能耗分析，對(duì)生產(chǎn)流程和生產(chǎn)線(xiàn)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(guò)程中是個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，各個(gè)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(jì)中般采用ERP- MES-PCS結(jié)構(gòu)，水泥生產(chǎn)過(guò)程中的能耗數(shù)據(jù)都包含在了這三個(gè)不同的層次中。水泥能源管理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)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(guò)程的管理。在能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中還需要應(yīng)用到的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，從而對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量管理、預(yù)測(cè)分析以及績(jī)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(diǎn)，同時(shí)在生產(chǎn)的過(guò)程中產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的種類(lèi)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(cè)儀器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)采集，但是部分?jǐn)?shù)據(jù)也需要通過(guò)人工采集 的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)在水泥生產(chǎn)中不同的生產(chǎn)部門(mén)便據(jù)的需求也不同，同時(shí)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(jì)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(mǎn)足水泥生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(kù)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(guò)DCS系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集器來(lái)完成的，其數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
       整個(gè)系統(tǒng)之中可以對(duì)所有的回路能耗采集工作和統(tǒng)計(jì)工作全部實(shí)現(xiàn)，同時(shí)還能夠?qū)δ芎谋O(jiān)測(cè)功能以及遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。其對(duì)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施的監(jiān)測(cè)，可以借助于通訊異常的報(bào)警提示進(jìn)行實(shí)現(xiàn)；其二在其用戶(hù)管理，針對(duì)于不同用戶(hù)權(quán)限均具有相對(duì)應(yīng)的不同操作功能，依照其各級(jí)權(quán)限口令對(duì)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(bào)表以及棒圖，其能夠?qū)λ心芎囊勒諘r(shí)間進(jìn)行查詢(xún)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，可以將其分別分為日、月以及年報(bào)表等等，任意分類(lèi)、分項(xiàng)實(shí)時(shí)能耗棒圖對(duì)其進(jìn)行顯示；其四，打印以及導(dǎo)出，其報(bào)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(duì)其進(jìn)行導(dǎo)出。其所為整個(gè)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(gè)能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)的管理中心，將整個(gè)系統(tǒng)中的采集、存儲(chǔ)、分析以及統(tǒng)計(jì)功能全部進(jìn)行承擔(dān)，并且還要對(duì)系統(tǒng)中的用戶(hù)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(chǎng)監(jiān)測(cè)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(tái)介紹
3.1  平臺(tái)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(shí)時(shí)性，主要由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層（能源計(jì)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(tái)）三個(gè)部分組成。
       以上三個(gè)部分分別貫穿整個(gè)系統(tǒng)的全部結(jié)構(gòu)。能源管理系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)按照能源管理的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足以上三部分的同時(shí)，增加了部分分析、監(jiān)控、決策和發(fā)布平臺(tái)。

圖2 工業(yè)能耗管理平臺(tái)架構(gòu)組成

3.2 平臺(tái)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(biāo)值、能源成本、能源消耗趨勢(shì)、分項(xiàng)能耗占比、區(qū)域能源消耗對(duì)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(dòng)態(tài)。
3.2.2實(shí)時(shí)監(jiān)控
       對(duì)企業(yè)各點(diǎn)位的能源使用、報(bào)警等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。以便企業(yè)用戶(hù)能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)各個(gè)點(diǎn)位的運(yùn)作情況，同時(shí)能更快速的掌握點(diǎn)位的報(bào)警。
3.2.3用能統(tǒng)計(jì)
       從能源使用種類(lèi)、監(jiān)測(cè)區(qū)域、生產(chǎn)工藝/工段時(shí)間、分項(xiàng)等維度，采用曲線(xiàn)、餅圖、直方圖、累積圖、數(shù)字表等方式對(duì)企業(yè)用能統(tǒng)計(jì)、同比、環(huán)比分析、折標(biāo)對(duì)比，找出能源使用過(guò)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(guò)程中的浪費(fèi)。
3.2.4單耗統(tǒng)計(jì)
       與企業(yè)MES系統(tǒng)對(duì)接，通過(guò)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(shì)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(lái)調(diào)整生產(chǎn)工藝，從而降低能耗。
3.2.5績(jī)效分析
       對(duì)各類(lèi)能源使用、消耗、轉(zhuǎn)換，按班組、區(qū)域、產(chǎn)線(xiàn)、工段等進(jìn)行日、周、月、年、時(shí)段，結(jié)合能源計(jì)劃或定額制定的績(jī)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(cè)
       通過(guò)對(duì)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(jì)算模型，根據(jù)人工智能算法對(duì)數(shù)據(jù)和模型進(jìn)行修正，對(duì)未來(lái)企業(yè)能耗趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，為節(jié)能提供有效的決策依據(jù)。
3.2.7運(yùn)行監(jiān)測(cè)
       系統(tǒng)對(duì)區(qū)域、工段、設(shè)備能源消耗進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，監(jiān)測(cè)設(shè)備及工藝運(yùn)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(yùn)行監(jiān)視?？芍苯訌膭?dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)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(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(bào)告
       以年、月、日對(duì)企業(yè)的能源利用情況、線(xiàn)路損耗情況、設(shè)備運(yùn)行情況、運(yùn)維情況等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，讓用戶(hù)了解系統(tǒng)的運(yùn)行情況，并為用戶(hù)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，方便用戶(hù)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常，從而找出改善點(diǎn)，以及針對(duì)用能情況挖掘節(jié)能潛力。
3.2.9移動(dòng)端支持
       APP支持Android、IOS操作系統(tǒng)，方便用戶(hù)按能源分類(lèi)、區(qū)域、車(chē)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(cè)、運(yùn)行監(jiān)視、異常報(bào)警等。
3.3工業(yè)能耗平臺(tái)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(yǔ)
       我作為能源消費(fèi)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(fèi)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(guò)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(duì)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(chǎng)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(jì)與應(yīng)用手冊(cè).2020.06版.

作者簡(jiǎn)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