新廠區(qū)的能源計(jì)量系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

馬力軍

[摘要]在注重能源與環(huán)保的今天，依靠藥廠現(xiàn)有的能源管理特點(diǎn)，在新廠區(qū)將要建設(shè)一套全新的能源管理體系。此套系統(tǒng)設(shè)計(jì)中加入MEs技術(shù)，對(duì)能源進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)度，動(dòng)態(tài)計(jì)算成本，為企業(yè)決策者提供理論數(shù)據(jù)。

[關(guān)鍵詞]能源管理 MES 過(guò)程檢測(cè) 節(jié)能減排 合理分配

[中圖分類號(hào)]P754.1 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1672-5158（2013）06-0423-02

1 新廠區(qū)能源管理系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

新廠區(qū)的能源計(jì)量系統(tǒng)是在總結(jié)老廠區(qū)現(xiàn)有的能源計(jì)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立的集能源管理系統(tǒng)、能源調(diào)度系統(tǒng)、能源綜合監(jiān)控系統(tǒng)、耗能設(shè)備優(yōu)化控制的能源管控一體化系統(tǒng)（EMS能源管理系統(tǒng)）。在新廠區(qū)信息化系統(tǒng)的架構(gòu)中，把能源管理作為MES的一個(gè)基本應(yīng)用模塊，成為大型企業(yè)自動(dòng)化和信息化的重要組成部分。如下圖1所示：

建成后的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，更能夠使能源系統(tǒng)規(guī)范化、精細(xì)化、高效化的管理。使企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)能源的統(tǒng)一調(diào)度、優(yōu)化能源平衡、減少污染排放、降低產(chǎn)品能耗，達(dá)到節(jié)能減排，改善環(huán)境質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的目的。

2 能源計(jì)量及公用工程檢測(cè)

2.1 能源計(jì)量的目的

能源計(jì)量是降低車間生產(chǎn)成本，合理分配、使用能源，使能源的利用最大化，促進(jìn)節(jié)能減排的具體落實(shí)。同時(shí)作為一種管理、分析能源的平臺(tái)，為管理層提供科學(xué)準(zhǔn)確的計(jì)量數(shù)據(jù)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。能源計(jì)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如2所示：

2.2 能源管理

能源管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)各類能源數(shù)據(jù)的分散采集控制、集中管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，幫助用戶全面掌握全廠水、電、氣、風(fēng)、冷等能源系統(tǒng)的能源消耗狀況，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)從計(jì)劃管理、調(diào)度管理、統(tǒng)計(jì)分析、考核管理、設(shè)備管理、報(bào)表管理等方面人手，對(duì)能源進(jìn)行全方位的管理與控制，合理調(diào)配能源，盡可能最大效率地利用現(xiàn)有的資源。同時(shí)在能源管理系統(tǒng)中增加了用能設(shè)備的監(jiān)控與管理，自動(dòng)生成能源報(bào)表，減少能源管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免人為因素的干擾。能源管理系統(tǒng)通過(guò)WEB發(fā)布的形式把各種能耗報(bào)表、數(shù)據(jù)曲線、分析結(jié)果等數(shù)據(jù)發(fā)送到相關(guān)管理人員，能夠快速發(fā)現(xiàn)并糾正能源管理中存在的問(wèn)題。

能源使用中的水、電、汽、風(fēng)、冷的檢測(cè)與調(diào)配，是生產(chǎn)正常運(yùn)行的基本條件，直接關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)品的能源消耗，公用工程的消耗關(guān)系到企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)效益，如圖3所示。此公用工程檢測(cè)系統(tǒng)可以管理和控制工廠能源的發(fā)生和分配。它采用優(yōu)化、能源預(yù)測(cè)、蒸汽和電力平衡、產(chǎn)汽和發(fā)電協(xié)調(diào)、自適應(yīng)和預(yù)先控制，以達(dá)到燃煤、產(chǎn)汽比控制優(yōu)化的目的。

3 新廠區(qū)能源過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

新廠區(qū)的能源計(jì)量與公用工程的設(shè)計(jì)是借鑒現(xiàn)有的能源計(jì)量的基礎(chǔ)上，引入先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，彌補(bǔ)現(xiàn)有的不足。此次設(shè)計(jì)采用DCS模塊化設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)車間內(nèi)部設(shè)置一個(gè)能源采集系統(tǒng)，車間內(nèi)部的溫度、壓力、流量、液位等能源檢測(cè)信號(hào)通過(guò)4～20mA信號(hào)或通信方式集成到DCS系統(tǒng)，經(jīng)DCS進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算與處理，利用廠內(nèi)局域網(wǎng)，將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳回能源管理系統(tǒng)服務(wù)器內(nèi)，如圖4所示。此種設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，避免在全廠范圍內(nèi)的放置電纜工作，降低硬件成本，同時(shí)減少了維護(hù)工作量。

工廠進(jìn)戶電能、車間總電表、大型用能設(shè)備的電表全部采用帶有標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議的電度表設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)ModBus通訊總線，采集到能源監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器中。利用WEB服務(wù)器通過(guò)IE瀏覽器監(jiān)測(cè)各車間和車間各大型設(shè)備的用電情況，方便相關(guān)人員計(jì)算成本，增加抄表人員的安全系數(shù)。

用能大型設(shè)備（如溴化鋰機(jī)組、深冷機(jī)組、空壓機(jī)等大型產(chǎn)能用能設(shè)備）的工藝控制參數(shù)及耗能量，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的ModBus/TCP通訊協(xié)議，經(jīng)通過(guò)工廠局域網(wǎng)傳至能源管理服務(wù)器，利用MES系統(tǒng)的資源，動(dòng)態(tài)管理大型設(shè)備的能耗比與產(chǎn)出比，生產(chǎn)指揮人員可以實(shí)時(shí)調(diào)整設(shè)備的運(yùn)行情況與車間的生產(chǎn)產(chǎn)量，避免能源的過(guò)度消耗，降低生產(chǎn)成本，合理安排設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)。

鍋爐控制系統(tǒng)中的用煤量、產(chǎn)汽量、鍋爐水位、給水流量、主蒸壓力、主蒸流量、主蒸溫度等工藝參數(shù)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制工作站的OPC通訊協(xié)議，經(jīng)能源管理服務(wù)器的采集與處理，利用MES系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠準(zhǔn)確計(jì)算與預(yù)測(cè)出能源的產(chǎn)出與消耗的走勢(shì)。

公用工程中的重要工藝控制點(diǎn)（如水池液位、供水壓力、冷卻水溫度、空氣壓力等）的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)變送器的信號(hào)輸出采集到DCS中，并通過(guò)二次計(jì)算處理，指揮中心監(jiān)控人員可以監(jiān)控工廠公用工程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，及時(shí)、合理調(diào)配能源。

4 能源計(jì)量與公用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

生產(chǎn)車間的所有能源計(jì)量與公用工程的工藝控制參數(shù)，通過(guò)工廠局域網(wǎng)絡(luò)，集中采集設(shè)置在生產(chǎn)指揮中心的能源管理服務(wù)器上，經(jīng)能源管理系統(tǒng)處理，實(shí)施與MES服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，在生產(chǎn)指揮中心可以實(shí)時(shí)監(jiān)控到全廠的能源與公用工程的信息，監(jiān)控人員可以動(dòng)態(tài)調(diào)整能源的配比與利用，如圖5所示。同時(shí)部分能源與公用工程數(shù)據(jù)通過(guò)WEB服務(wù)器，通過(guò)WEB網(wǎng)絡(luò)發(fā)布，在工廠局域網(wǎng)內(nèi)可以按照特定權(quán)限查詢本車間的能源利用狀況，為動(dòng)力、生產(chǎn)車間的合理化生產(chǎn)與調(diào)度提供依據(jù)。

5 新廠區(qū)能源管理系統(tǒng)的作用

能源調(diào)度系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)視全廠的能源產(chǎn)出、使用、結(jié)余、儲(chǔ)能等變化，自動(dòng)分析每個(gè)車間具體崗位及大型用能設(shè)備的能源利用率，利用能源管理系統(tǒng)的計(jì)劃、調(diào)度、統(tǒng)計(jì)、報(bào)表、及用能設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析，與ERP系統(tǒng)內(nèi)部的財(cái)務(wù)等相關(guān)數(shù)據(jù)交換，建立能源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型，對(duì)能源系統(tǒng)的生產(chǎn)和消耗進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，以能源運(yùn)行的低成本、高利用率、穩(wěn)定性為原則，提出能源利用的優(yōu)化調(diào)度方案，通過(guò)對(duì)能源的產(chǎn)出、存儲(chǔ)、消耗的動(dòng)態(tài)平衡和優(yōu)化調(diào)度，起到消峰平谷的作用，提高能源管理水平和能源利用效率，實(shí)現(xiàn)我廠節(jié)能減排增效目標(biāo)，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

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