安科瑞 劉邁

　　摘要：本文探討水泥企業(yè)能源管理系統(tǒng)，基于數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，通過(guò)系統(tǒng)對(duì)能源管理、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、水泥消耗程進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力、水和蒸汽能源成本控制，減少停電時(shí)設(shè)備的優(yōu)化，進(jìn)一步提高了企業(yè)節(jié)能降耗水平和生產(chǎn)效率。

　　關(guān)鍵詞：能源管理；水泥企業(yè)；節(jié)能降耗；多功能電力儀表；物聯(lián)網(wǎng)儀表；智能網(wǎng)關(guān)

　　前言：水泥企業(yè)是高能耗、高污染工業(yè)。加之生產(chǎn)過(guò)剩成為首先被制裁的原因。特別是近幾年煤氣、電、運(yùn)輸?shù)膬r(jià)格上漲，直接導(dǎo)致水泥的成本增加。據(jù)統(tǒng)據(jù)調(diào)查國(guó)內(nèi)的水泥生產(chǎn)能源消耗約占全國(guó)能源消耗總量的7%，水泥生產(chǎn)總能耗中，熟料生產(chǎn)約占70%-80%，但是綜合電耗下降水平不大。為了減少對(duì)水泥企業(yè)的消耗有所幫助，該企業(yè)研發(fā)水泥行業(yè)專用能源管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能以及系統(tǒng)部署方式。只有節(jié)能消耗、降低成本，才是各個(gè)水泥企業(yè)的出路。

　　一、水泥廠自動(dòng)控制系統(tǒng)能耗特點(diǎn)

　　水泥廠自動(dòng)控制系統(tǒng)劃分，根據(jù)水泥產(chǎn)工藝流程特點(diǎn)：1.原料制備系統(tǒng)：包括石灰石破碎及原料入庫(kù)；2.生產(chǎn)制備系統(tǒng)：由原料配料庫(kù)經(jīng)原料粉磨至生料庫(kù)頂止；3.燒成系統(tǒng)：由生料均化庫(kù)庫(kù)底出料，經(jīng)窯尾及廢氣處理。4.水泥粉磨系統(tǒng)：由熟料庫(kù)底出料，經(jīng)水泥磨、水泥輸送至水泥頂止；5.水泥包裝系統(tǒng)：水泥庫(kù)低至水泥包裝，包括散裝庫(kù)。根據(jù)大多數(shù)水泥企業(yè)能源消耗狀況分析，典型水泥企業(yè)消耗量是5.90%，原煤消耗量是93.61%，燃料消耗量0.49%。加強(qiáng)用電、煤的管理和使用，是水泥企業(yè)能源消耗的重要內(nèi)容。

　　二、水泥廠能耗現(xiàn)狀

　　盡管我國(guó)從“九五"開始，就提出了調(diào)整水泥結(jié)構(gòu)，淘汰落后生產(chǎn)的水泥產(chǎn)量，并制定發(fā)展預(yù)分解窯技術(shù)為水泥工業(yè)生產(chǎn)對(duì)策。明確規(guī)定，不再用高消耗的窯型。出臺(tái)了支持，扶植發(fā)展成為新型到水泥生產(chǎn)的政策。對(duì)于這些中小型水泥產(chǎn)業(yè)由于傳統(tǒng)工藝的束縛，認(rèn)識(shí)不同，接觸技術(shù)范圍窄。在生產(chǎn)工藝過(guò)程中—些節(jié)能消耗沒(méi)有采取措施和實(shí)施，從而也導(dǎo)致一些水泥產(chǎn)業(yè)無(wú)法正常生產(chǎn)。但是，要關(guān)閉這些中小型水泥生產(chǎn)企業(yè)也是不可能的，由于我國(guó)水泥的生產(chǎn)對(duì)策正在進(jìn)—步調(diào)整，需要較長(zhǎng)的過(guò)度期，這些中小型水泥廠是我國(guó)水泥產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。因而，推動(dòng)中小型水泥企業(yè)的技術(shù)是水泥工業(yè)發(fā)展的需要。在水泥的生產(chǎn)過(guò)程中綜合電能的消耗量，不僅包括水泥生產(chǎn)工序的消耗的電量，還包括水泥生產(chǎn)消耗的熟料。在進(jìn)行產(chǎn)值消耗分析過(guò)程中，確保對(duì)比性，應(yīng)在能源消耗的統(tǒng)計(jì)與產(chǎn)值的統(tǒng)計(jì)保持一致，能源消耗的計(jì)算和產(chǎn)值的計(jì)算進(jìn)行同步運(yùn)算。

　　三、建立完善的能源管理平臺(tái)系統(tǒng)

　　3.1體系方面

　　首先，應(yīng)了解和協(xié)調(diào)得到統(tǒng)一計(jì)量，統(tǒng)計(jì)的過(guò)程中需要到各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行逐一檢查，確保生產(chǎn)過(guò)程中前后參數(shù)保持一致。其次，加強(qiáng)對(duì)原始數(shù)據(jù)的重視程度，確保原始數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的保管與管理，避免出現(xiàn)原始數(shù)據(jù)出錯(cuò)，導(dǎo)致整個(gè)工作的失誤。為了確保能源管理在工作中順利進(jìn)行，定期對(duì)所有能源系統(tǒng)進(jìn)行逐一檢查。

　　3.2 軟件管理

　　能源數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控子系統(tǒng)可對(duì)水泥生產(chǎn)企業(yè)的工藝設(shè)備、能源設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝過(guò)程中數(shù)據(jù)和生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行處理。該系統(tǒng)主要是以下的幾個(gè)方面：能源數(shù)據(jù)監(jiān)控、生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控等。

　　能源趨勢(shì)：各種重要能源數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)、以實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的展示。

　　報(bào)表輸出：對(duì)各種監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并遵守使用者的要求，以好的方式呈現(xiàn)。

　　監(jiān)控報(bào)警：對(duì)各種重要監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行保存，當(dāng)該數(shù)據(jù)超出限定的范圍時(shí)，應(yīng)立即報(bào)警，可根據(jù)不同發(fā)生的實(shí)際情況得以詳細(xì)說(shuō)明，便于警方而產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析和處理。

　　3.3 能源數(shù)據(jù)管理

　　能源數(shù)據(jù)管理是所有水泥企業(yè)的核心部分，它象征著水泥企業(yè)的發(fā)展。該數(shù)據(jù)管理分為數(shù)據(jù)的計(jì)量與監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析后的管理。

　　數(shù)據(jù)的計(jì)量與監(jiān)控：應(yīng)該包括數(shù)據(jù)的分析、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)匯總、數(shù)據(jù)的報(bào)表輸出以及數(shù)據(jù)監(jiān)控。數(shù)據(jù)分析后的管理：包括能源計(jì)劃的制定、能源管理的理論知識(shí)以及能源平衡管理。

　　3.4 能源數(shù)據(jù)的研發(fā)

　　本能源管理的主要任務(wù)有：分別采集電、煤、水方面進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)用戶的需求，生成各種報(bào)表，把企業(yè)的能源數(shù)據(jù)的研發(fā)，分到每個(gè)小組進(jìn)行逐一分析和討論。另外，該系統(tǒng)擁有內(nèi)部的研發(fā)資料，方便相關(guān)研發(fā)人員和技術(shù)人員進(jìn)行探討，該系統(tǒng)的研發(fā)要求是：保證生產(chǎn)順利進(jìn)行，確保設(shè)備沒(méi)有被損壞，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

　　3.5能源數(shù)據(jù)的監(jiān)控功能

　　通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)連接OPC通訊傳送到管理網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器上，數(shù)據(jù)服務(wù)器對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算、分析得到的數(shù)據(jù)，并且將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，以便日后分析及處理。

　　3.6完善能源管理平臺(tái)系統(tǒng)

　　能源管理系統(tǒng)是可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)出不符合規(guī)定的能源消耗并及時(shí)作出調(diào)整和優(yōu)化，把提高能源效率的發(fā)展作為契機(jī)來(lái)降低成本和提高生產(chǎn)力。

　　四、節(jié)能消耗的措施

　　4.1 加大生產(chǎn)能力

　　中小型水泥產(chǎn)量是具有非常強(qiáng)的提升空間，這也是主要內(nèi)容之一。主機(jī)電能消耗占綜合電耗的75%以上，然而大部分企業(yè)都引進(jìn)企業(yè)消耗技術(shù)，主要原因是參照這些生產(chǎn)衡量磨機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量。

　　4.2 降低熟料熱耗

　　由于水泥企業(yè)采用的窯型不同，其熟料的熱耗差別也是不同。小型回轉(zhuǎn)窯熟料煙氣熱損失占熱耗的 25-45%，立窯熟料的化學(xué)與機(jī)械燃燒損失占熱耗的25%，由此可見，降低小型回轉(zhuǎn)窯熟料熱耗的關(guān)鍵是降低煙氣溫度帶走的熱損失。

　　4.3 杜絕跑料、漏料、冒灰現(xiàn)象發(fā)生

　　生產(chǎn)中崗位工人應(yīng)嚴(yán)格檢查自己所在的設(shè)備，對(duì)跑料、漏料、冒灰現(xiàn)象及時(shí)處理，加強(qiáng)管理制度，一旦出現(xiàn)跑料、漏料、冒灰的現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)盡快排除故障，避免冒灰。

　　4.4 選擇較好的收塵設(shè)備，降低粉塵排放濃度

　　水泥企業(yè)的收塵設(shè)備應(yīng)選用收塵效率高、速度快的收塵器，可保證粉塵排放濃度在50-30mg以下即可，達(dá)到國(guó)家排放濃度的標(biāo)準(zhǔn)，否則水泥企業(yè)將無(wú)法繼續(xù)經(jīng)營(yíng)而面臨企業(yè)倒閉。

　　4.5 選擇有效選粉設(shè)備，提高產(chǎn)量的目的

　　在選擇選粉設(shè)備時(shí)，應(yīng)先確定合理的工藝參數(shù)，根據(jù)其他廠的購(gòu)買經(jīng)驗(yàn)得知，出磨細(xì)度選用在30-40%之間；粗粉細(xì)度選用65%左右；值得注意的是，在選用選粉設(shè)備時(shí)，采用閉路磨后，對(duì)倉(cāng)板的大小進(jìn)行調(diào)整，才能達(dá)到理想效果。

　　五、安科瑞工業(yè)企業(yè)能源管理系統(tǒng)介紹

　　安科瑞工業(yè)企業(yè)能源管理系統(tǒng)采用自動(dòng)化、信息化技術(shù)和集中管理模式，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)、輸配和消耗環(huán)節(jié)實(shí)行集中扁平化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)化管理，監(jiān)測(cè)企業(yè)電、水、燃?xì)狻⒄羝皦嚎s空氣等各類能源的消耗情況，通過(guò)數(shù)據(jù)分析、挖掘和趨勢(shì)分析，幫助企業(yè)針對(duì)各種能源需求及用能情況、能源質(zhì)量、產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、重大能耗設(shè)備的能源利用情況等進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)、同環(huán)比分析、能源成本分析、用能預(yù)測(cè)、碳排分析，為企業(yè)加強(qiáng)能源管理，提高能源利用效率、挖掘節(jié)能潛力、節(jié)能評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和支持。

　　5.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　5.2 應(yīng)用場(chǎng)所

　　鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫(yī)藥、水泥、煤炭、物流、鐵路、航空工業(yè)、木材、化學(xué)原料以及機(jī)電設(shè)備、電器產(chǎn)品、工器具制造等。

　　5.3 系統(tǒng)功能

　　5.3.1 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(shì)、分項(xiàng)能耗占比、區(qū)域能源消耗對(duì)比,以及當(dāng)前天氣情況、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)。

　　5.3.2 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)能更快速有效的掌握點(diǎn)位的報(bào)警。

　　5.3.3 變壓器監(jiān)控

　　展示各電壓器的負(fù)載情況，從而可以為變壓器配備情況進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。通過(guò)各種運(yùn)行參數(shù)狀態(tài)下用電效能的對(duì)比分析，找出較佳運(yùn)行模式。根據(jù)較佳運(yùn)行模式調(diào)整負(fù)載，從而降低用電單耗，使電能損失降低。

　　5.3.4 用能統(tǒng)計(jì)

　　從能源使用種類、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、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、實(shí)績(jī)分析，折標(biāo)對(duì)比、單位產(chǎn)品能耗、單位產(chǎn)值能耗統(tǒng)計(jì)，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)。

　　5.3.5 產(chǎn)品/產(chǎn)值單耗

　　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。

　　5.3.6 績(jī)效分析

　　對(duì)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、指定時(shí)段績(jī)效統(tǒng)計(jì)按照能源計(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。

　　5.3.7 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)。

　　5.3.8 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)重點(diǎn)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)一次運(yùn)行監(jiān)視。可直接從動(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、車間、工段、時(shí)間等維度查詢相關(guān)能源用量。

　　5.3.9 分析報(bào)告

　　以年、月、日對(duì)企業(yè)的能源利用情況、線路損耗情況、設(shè)備運(yùn)行情況、運(yùn)維情況等進(jìn)行多方面的統(tǒng)計(jì)分析，讓用戶多方面了解系統(tǒng)的運(yùn)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(diǎn)，以及針對(duì)用能情況挖掘節(jié)能潛力。

　　5.3.10 事件報(bào)警

　　持續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行，對(duì)通訊失敗、數(shù)據(jù)異常、定額超限、工藝參數(shù)異常越限、設(shè)備異?；蚬收线M(jìn)行報(bào)警，提醒企業(yè)注意和查找問(wèn)題，并形成報(bào)警日志。

　　5.3.11 移動(dòng)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(cè)、運(yùn)行監(jiān)視、異常報(bào)警等。

　　5.4 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備選型

　　六、結(jié)語(yǔ)

　　總而言之，應(yīng)嚴(yán)格把控每道工序，認(rèn)真做好本職工作，才能打造出高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的水泥工程。我們的專業(yè)技術(shù)人員要加強(qiáng)質(zhì)量的保證。 只有不斷在實(shí)踐中磨煉自己，提高自己的專業(yè)水平，才能在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展添轉(zhuǎn)加瓦。

　　參考文獻(xiàn)

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