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化工廠能源管理系統的設計與應用

更新日期：2020-11-05 ??文章來源：管理員

當前，資源與環境問題已成為各國關注的焦點問題，特別是化工行業，其生產運營更是能源消耗大戶，在當今大力提倡和嚴格執行節能減排的形勢下，如何降低能耗，進而降低工廠的運營成本是各大化工廠正在尋求的解決方案。很多化工廠一說到節能減排，都想做，但卻不知如何從何做起，其實，能源計量數據作為計算成本和產品產量完成情況的重要依據已滲透到企業各部門、各生產廠的各個環節，搞好能源計量及其數據管理是企業加強經營管理的重要環節，也是工廠進行節能減排工作規劃和落實執行的基礎。

1 目前，化工廠的能源數據主要有以下幾種：

（1）物料進廠數據，如煤、礦等，通過汽車衡秤重，手工記錄、匯總；
（2）出廠產品數據，也是通過汽車衡秤重，手工記錄、匯總；
（3）生產過程的數據，通過DCS 系統監控、記錄；
（4）外圍的水、電等數據，通過人工抄錄、匯總。
以上所有數據，基本上都散落在各個管理班組，并且都是手工管理方式，很難進行橫向、縱向對比分析，這些信息孤島只能進行有限的利用，很難為決策層提供節能減排的決策數據。因此，設計、建立一套能源管理系統，強化數據收集、數據分類匯總、預測預警和信息交流，在當今形勢下，是非常必要的。

2 功能說明

2.1 數據采集
數據主要來自于以下幾個方面：關鍵設備的能耗指標一般都進入到生產控制系統中，可直接從DCS中采集；部分具有輸出接口（RS232/485接口）的智能儀表，可通過數據采集模塊自動獲得數據；一部分物理距離分布較遠或使用老式儀表、硬件改造費用較高的計量點，可以采用人工抄表輸入系統的方式獲得數據。
實時數據庫用于保存從儀表采集過來的秒級數據，具有刷新頻率快、保存時間長的特點。關系數據庫用于保存統計數據，為各種應用報表準備數據。
對于采集到的實時數據，可以提供類似的流程圖查看功能，將分散在廠區的各計量點統一起來管理。
基于數據庫的數據管理，面向企業領導和各相關管理人員，針對水、電、煤、汽等提供自動監測與計量、能源平衡、成本管理等應用。
2.2 能源監測自動化
（1）對于各類智能儀表、傳感器，采用專用數據采集模塊/就近接入DCS的方式，屏蔽硬件差異采集其實時數據并以統一格式存儲；
（2）對于電度表等通過RS232/485口采用自動抄表系統，采集電能數據；
（3）形成網絡的外購能源可通過移動GPRS接入；
（4）通過自定義組態畫面進入原實時信息系統，供各級管理人員實時查看；
2.3 能源平衡
（1）從實時信息系統自動計算各部門能源使用量，與各車間、工段、公司提交月/周能源使用計劃形成比照數據；
（2）通過計算全廠瞬時能源使用情況，對比各部門能源使用計劃，調度可平行進行的生產工序，達到削峰填谷的目的；
（3）通過對比過磅數據、能源使用量、使用計劃及當前庫存數據（以煤為主），自動對能源需求產生預警；
（4）對于總表數據≠分表數據之和的情況，根據耗能比例進行平攤，以計算各車間/工段/部門成本。
2.4 成本分析
通過指定各項能源的單價，并將其與數據自動采集系統結合起來。在此基礎上，能自動計算各班組、工段、車間、分廠、部門以及全公司的能源使用成本。與產出量相結合，能自動計算出能源消耗的產出比。
（1）班組能源成本分析：班組能源消耗成本的對比。用以考核同一工段不同班組間操作的優劣。
（2）車間能源成本分析：工段成本分析，分析要生產某一產成品/中間產品，需要消耗哪些能源，每一項所占的成本比例。
（3）企業各部分能源成本分析：企業各部門能源的使用情況，前提是，企業內部各部門都有單獨的計量儀表，并且接入到本系統中?；蛘?，有專業人員負責抄表并錄入到本系統。
2.5 能源使用情況統計分析
（1）可分班、日、月、季、年統計班組、工段、車間、分廠、公司消耗的能源計量數據；
（2）將每個環節的能源消耗與工作產出的關系清晰呈現出來，并且與各個單位乃至個人的績效考核結合起來，真正做到能源管理的精細化，將節能降耗工作落到實處；
（3）按工序進行能耗分析及按成本中心分析相結合，向管理者提供的消耗和核算數據，對公司重要的能耗指標進行預測分析，包括能源供需計劃分析和能源消耗預測分析；
2.6 計量設備管理
主要是為了解決計量設備不準確的問題。核心在于計量設備的檢定。
對于達到檢定周期的計量器具，要根據不同周期和不同的檢定要求對器具進行檢定，企業自身沒有檢定條件或者法定要求指定機構強制檢定的，還應委外進行檢定。無論是企業自身檢定還是委外檢定，都需要錄入的檢定結果，并對器具檢定的結果進行判定。對于檢定結果不合格的計量器具，如能降低精度級使用的，按低精度級使用；經維修合格的，也可交還使用部門正常使用；經維修仍不能達到使用標準的，則只能做報廢處理，原計量器具使用部門（人）可根據報廢單據申領新的計量器具。

3 華齊科技工業能源管理系統介紹

華齊能源管理系統采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業的生產、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產品能源單耗、各工序能耗、重大能耗設備的能源利用情況等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、用能預測、碳排分析，為企業加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。

3.1 應用場所

鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫藥、水泥、煤炭、物流、鐵路、航空工業、木材、化學原料以及機電設備、電器產品、工器具制造等。

3.2 系統功能
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，同時能快速有效的掌握點位的報警。
3.2.3 變壓器監控
展示各電壓器的負載情況，從而可以為變壓器配備情況進行科學合理的規劃。通過各種運行參數狀態下用電效能的對比分析，找出較佳運行模式。根據較佳運行模式調整負載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。
3.2.4 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、實績分析，折標對比、單位產品能耗、單位產值能耗統計，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。
3.2.5 產品/產值單耗
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。
3.2.6 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、指定時段績效統計按照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。
3.2.7 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。
3.2.8 運行監測
系統對區域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監測重點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?？芍苯訌膭討B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。
3.2.9 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、運維情況等進行多方面的統計分析，讓用戶多方面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。
3.2.10 事件報警
持續監測設備和系統運行，對通訊失敗、數據異常、定額超限、工藝參數異常越限、設備異?；蚬收线M行報警，提醒企業注意和查找問題，并形成報警日志。
3.2.11 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。

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