能源管理系統在精制糖廠中的應用

趙璧秋，鄧廣華，劉衛紅，農立忠，倪軍明，蔡碧云（廣州市華僑糖廠，廣東廣州 510640）

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能源管理系統在精制糖廠中的應用

趙璧秋，鄧廣華，劉衛紅，農立忠，倪軍明，蔡碧云
（廣州市華僑糖廠，廣東廣州 510640）

摘 要：闡述了目前節能減排在制糖行業的重要性，通過對精制糖企業現有能源管理模式的分析，系統地介紹了能源管理系統在精制糖企業的設計、實施與應用情況。通過系統對各種能源介質和重點耗能設備的實時監控，以及對能源消耗情況進行全面的分析，從而制定合理的能源供給計劃，做到科學決策，確保生產與能源系統的安全、可靠及高效運行，達到節能降耗的目的。

關鍵詞：能源監控與管理；無線傳輸；系統設計

0 前言

能源是企業生產的命脈，節能降耗則是提高企業經濟效益、增強企業競爭力的重要途徑[1]。我國單位產值能耗是世界平均水平的2倍多，工業企業能源消耗占到全國的70%以上，所以企業是節能的主體，節能降耗的空間很大[2]。針對我國精制糖產業技術裝備落后、能耗高、產出低的現狀，《制糖行業“十二五”發展規劃》提出，加大節能減排投入，嚴格節能減排考核制度，推進全行業節能減排均衡發展，確保“十二五”期間全行業節能減排目標的實現。目前，能源管理系統正逐步在工業企業推廣應用，是企業促進節能減排的具體體現。能源管理涉及的范圍很廣，它包含了從能源生產到消耗各個環節的管理技術[3]。能源管理系統建立加強了對生產過程能源數據的動態管理，及時處理生產中出現的問題，把人為因素降至最低，減少因為管理手段落后造成的效益損失。

現代化的能源監控管理系統是將計算機技術、網絡通訊、自動化儀表技術結合起來的管控一體化項目[4]。本文針對精制糖廠企業的用能特點和能源管理現狀與要求，系統地介紹了能源管理系統的設計與實現。

1 能源管理系統的結構

能源管理系統在企業生產過程中對能源供應和消耗進行監測，實時掌握能源使用情況，合理計劃利用能源，降低產品能源消耗，提高經濟效益，是企業信息化管理的重要組成部分。能源管理系統是依靠當今先進的自動控制技術、網絡通訊技術、計算機技術等結合起來的管控一體化系統，可實現對能源分散數據采集、集中管理、調度和控制等功能。通過獲取能源消耗監控點的能耗數據，了解能耗結構，計算和分析各種設備能耗標準，并監控各個運營環節的能耗異常情況，評估各項節能設備和措施的相關影響，以實現對能源設備、能源實績、能源計劃、能源平衡、能源預測等全方位監控和管理，達到節能降耗目的。能源管理系統結構如圖1所示。

圖1 能源管理系統結構圖

2 能源管理系統的設計

能源管理系統的架構從體系結構上分為3層，即設備數據采集層、網絡通訊傳輸層、能源監控與管理層。現以精制糖廠能源管理系統架構來進行說明。

2.1 設備數據采集層

精制糖廠現場設備數據采集和監控是根據企業生產過程需要來設計。整個數據采集及監控層主要分為3個子系統：用能設備監控子系統、工業蒸汽監控子系統、環境監測子系統。用能設備監控子系統負責對低壓配電房、泵站房、分蜜車間、回溶間、包裝車間、空調壓縮機房、成品倉庫、原料倉庫的用能狀況進行監控。工業蒸汽監控子系統負責對總管蒸汽流量、煮糖過程、溶糖過程、分蜜過程、加熱蒸發過程的蒸汽消耗狀況進行監控。環境監測子系統負責對配電房、壓縮機房、粉裝生產線、分裝生產線、分蜜配電房、生產廠房一樓區域、生產廠房二樓區域、生產廠房三樓區域的環境溫濕度狀況進行監測。這些數據采集后，由各個無線傳輸模塊，通過無線傳輸網絡發送給能源監控與管理層。圖2為設備數據采集層示意圖。

圖2 設備數據采集層

2.2 網絡通訊傳輸層

由于精制糖廠設備分布范圍比較廣、距離遠，考慮綜合因素。本系統信息傳輸采用無線傳輸ZigBee技術組網，它是一種近距離、低成本、低功耗、低數據速率的雙向無線傳輸技術[5]，由多個網絡節點構成，包括對低壓配電房、制冷空調壓縮機房、泵站房、原料成品車間、包裝車間、分蜜車間、煮糖車間、溶糖車間、加壓蒸發車間、生產廠房一樓區域、生產廠房二樓區域、生產廠房三樓區域等信息數據采用工業總線RS485方式，就近接入附近無線傳輸節點，通過ZigBee網絡技術實現傳感器節點與數據匯集中心的無線通信。圖3為網絡通訊傳輸層示意圖。

2.3 能源監控與管理層

能源監控與管理層負責承擔對整個精制糖廠能源消耗監控管理，實現在線的數據監視、數據采集和實時傳輸等能源管理功能。對生產過程中設備用能、工業蒸汽消耗等能耗狀況進行分析，對各部門用能進行單耗考核，對重點工序、節點實現優化運行以降低能耗。能源管理系統服務器還提供數據標準的網絡接口和通信協議，實現與企業內部信息網絡的數據交換，可以在任何一臺經授權的計算機上，對企業能源管理系統的數據進行查看。同時以WEB的方式把各種能耗報表、數據曲線、分析結果等發布給相關管理和運營人員。圖4為能源監控與管理層示意圖。

圖4 能源監控與管理層

3 能源管理系統應用實例

精制糖廠區現今實施的是粗放型能源管理模式，廠區范圍大，各個能耗設備分散，能源消耗的記錄方式主要靠人手定時記錄。廠內電量人工進行統計，各處電度表每月人工記錄抄表，但對廠區內各車間與設備的能耗狀況并沒作出記錄。而對于蒸汽只進行廠區內總用量統計，無法準確知道各個車間、設備實際蒸汽的使用量、蒸汽的溫度、管道內壓力等參數。能源管理系統的建立，可以實現詳細了解到各生產車間與設備的實際能源消耗量，簡化能源運行管理，減少日常管理的人力投入，節約人力資源成本，提高勞動生產率。

精制糖廠能源管理系統是一個綜合自動化控制技術、無線網絡通訊技術、計算機技術的信息化能源監控與管理系統。采用分布式監控、集中式管理模式，基于無線傳輸的網絡分布式能源管理系統。通過把分散的能源數據，利用各種計量設備進行實時采集，然后利用無線通訊網絡，實現能源消耗數據統一的匯總、計算、分析，得出節能操作指導報告，挖掘節能潛力，客觀得出班組和部門的能源使用情況和節能績效考核報告，為能源供給決策提供依據。

精制糖廠能源監控管理分布包括電量監測、蒸汽監測和環境監測。廠區內共有蒸汽供氣輸入監測點5個、用能設備監測點10個、廠房環境監測點10個。能源管理系統將廠區按能源種類、區域、設備進行劃分。

能源管理中心的建立取得如下效果：①減少人工對能源管理環節工作量，實現自動記錄形式，使廠區內粗放型能源管理向集約型能源管理模式轉變，及時了解廠區內各個生產車間與生產設備能源消耗的實際情況，建立客觀能源消耗評價體系。精制糖廠能源管理系統如圖5所示；②實現能源管理由事后管理向事前管理轉變。通過對蒸汽、電力的合理生產與使用，實現能源最優化利用，并預測未來時段能源消耗，提前給出能源優化管理方法。能耗分析如圖6所示；③能源監控與管理系統，實現生產過程優化控制和生產過程能耗管理2個方面的節能，最終幫助企業實現節能降耗、降低成本、提高生產效益。

圖5 精制糖廠能源管理系統示意圖

圖6 能耗分析顯示圖

4 結語

本文從應用實際出發，結合精制糖廠能源管理的需求，構建一個基于無線傳輸的能源監控與管理系統。通過應用本系統，精制糖廠實現對各種能源介質和重點耗能設備的實時監控，及時了解和掌握各種能源管網、關鍵耗能設備的運行工況，并對本廠能源消耗情況進行全面的分析，找到生產過程中能源浪費的環節，從而制定合理的能源供給計劃，做到科學決策和確保生產與能源系統的安全、可靠、經濟及高效運行，達到節能降耗的目的。因此，能源監控與管理系統的應用將成為生產企業發展的必然趨勢。

參考文獻

[1] 黃雪松，殷玫婕. 信息化能源監控及管理系統的集成與應用[J]. 自動化技術與應用，2009，28(6)：92-93，99.

[2] 顧海濤，王書保，盧毅，等. 企業信息化能源管理系統的應用與企業節能[J]. 電力需求側管理，2006，8(4)：40-42.

[3] 艾瑞金，張景寶，國海東. 能源管理系統(EMS)助企業節能降耗[J]. 吉林化工學院學報，2010，27(3)：49-52.

[4] 張娣，李桂紅，馮為民. 現代化能源監控及管理系統的集成與應用[J]. 寶鋼技術，2005(4)：28-31.

[5] 韓華峰，杜克明，孫忠富，等. 基于ZigBee 網絡的溫室環境遠程監控系統設計與應用[J]. 農業工程學報，2009，25(7)：158-163.

(本篇責任編校：朱滌荃)

Application of Energy Management System in the Refined Sugar

ZHAO Bi-qiu, DENG Guang-ha, LIU Wei-hong, NONG Li-zhong, NI Jun-min, CAI Bi-yun
(Guangzhou Huaqiao Sugar Factory, Guangzhou 510640)

Abstract:This paper mainly states the importance of the application of the energy-saving and emission reduction in the refined sugar industry. On the basis of the analysis of the current energy management patterns in refined sugar enterprises, it is systematically introduced how the energy management system is designed, implemented and applied in the refined sugar enterprises. Through the systematically real-time monitoring of a variety of energy media, key energy-consuming equipment and the comprehensive analysis of the energy consumption, an energy supply plan can be designed reasonably. It leads to making decisions scientifically and ensuring the safety, the reliability and the efficient operation of the production and the energy system, which aims at saving energy and reducing consumption.

Keywords:Energy monitoring and management; Wireless transmission; System design

收稿日期：2015-11-06；修回日期：2016-01-08

中圖分類號：TS248

文獻標識碼：B

文章編號：1005-9695(2016)01-0042-06

引文格式：趙璧秋，鄧廣華，劉衛紅，等. 能源管理系統在精制糖廠中的應用[J]. 甘蔗糖業，2016(1)：42-47.