水泥廠能源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

黃賢飛

湖南省建筑材料研究設(shè)計(jì)院有限公司總承包的西藏藏中建材股份有限公司4 000t/d水泥熟料生產(chǎn)線，于2017年4月建成投入試生產(chǎn)。該生產(chǎn)線采用110kV/10kV供電系統(tǒng)，總裝機(jī)容量44 216.1kW。該項(xiàng)目是西藏地區(qū)的用電大戶，鑒于此，在節(jié)能管理方面，我們?yōu)椴刂薪ú墓煞萦邢薰驹O(shè)計(jì)了一套集團(tuán)級的、集中統(tǒng)一的能源管理系統(tǒng)。

1 水泥廠能源管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)業(yè)主需求，本著理性務(wù)實(shí)的設(shè)計(jì)思路，從技術(shù)措施、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的性能和管理、技術(shù)保障等方面進(jìn)行綜合評估和選型，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和最佳的效果。

1.1 能源管理系統(tǒng)的組成

能源管理系統(tǒng)主要由分布在水泥廠各處的監(jiān)控儀表（包括電力多功能表、液體流量計(jì)等）、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備以及能源管理系統(tǒng)軟件組成。能源管理系統(tǒng)通過提前架設(shè)好的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采集水泥廠的能耗數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測能源的使用情況和能耗結(jié)構(gòu)，有關(guān)人員可通過網(wǎng)絡(luò)查看各種能耗報(bào)表和數(shù)據(jù)曲線等信息。

表1 關(guān)鍵績效指標(biāo)

1.2 能效管理方案

根據(jù)確定的節(jié)能點(diǎn)，制定績效指標(biāo)，采集關(guān)鍵數(shù)據(jù)，形成管理方案，見表1。

制定了關(guān)鍵績效指標(biāo)后，根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的歸納計(jì)算，見表2。

2 水泥廠能源管理系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)

2.1 硬件系統(tǒng)架構(gòu)

能源管理系統(tǒng)的架構(gòu)共分三層，分別為終端層、通訊層和管理層。

（1）終端層：可以直接采集現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)并向上傳送數(shù)據(jù)，包括電力多功能儀、液體流量計(jì)等。

（2）通訊層：本項(xiàng)目現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)采用RS485總線方式，每個(gè)RS485通道可以連接24個(gè)智能儀表。智能儀表之間是并聯(lián)的關(guān)系，其中任何一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)，不會(huì)影響其他設(shè)備運(yùn)行。

（3）管理層：集中管理本項(xiàng)目的全部用能設(shè)備，系統(tǒng)管理層可以通過OPC通訊協(xié)議與其他信息化系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[2]。

2.2 水泥廠能源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（圖1）

2.3 軟件的表現(xiàn)形式

表2 能量管理主要公式

圖1 水泥廠能源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

圖2 各類能源不同時(shí)間維度的統(tǒng)計(jì)與記錄

（1）企業(yè)能耗總覽：將工廠所有能耗的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匯集到一個(gè)頁面，管理者通過一幅頁面即可知道工廠總能耗。

（2）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模塊：顯示各種能源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，便于系統(tǒng)的整體管理。

（3）能源統(tǒng)計(jì)模塊：進(jìn)行各類能源不同時(shí)間維度（如日、周、月、季、年等）的統(tǒng)計(jì)，如圖2所示。

（4）預(yù)警模塊：此功能是為工廠能耗制定計(jì)劃，可以實(shí)時(shí)查看能耗的預(yù)警狀況。

（5）分析對比模塊：分析各種能源消耗比例、同部門各種能耗類型所占比例、各部門占總能耗比等數(shù)據(jù)。

（6）KPI分析模塊：關(guān)鍵的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析，使管理者更加直觀地了解水泥廠的能源使用情況。

（7）經(jīng)營分析模塊：結(jié)合工廠的產(chǎn)量、各種能源的消耗、其他相關(guān)系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等數(shù)據(jù)，將總結(jié)分析后的數(shù)據(jù)提供給水泥廠管理人員。

（8）歷史數(shù)據(jù)記錄模塊：系統(tǒng)收集各監(jiān)測控制與管理裝置的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在一個(gè)開放式數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)可保存長時(shí)段的歷史記錄，自動(dòng)生成歷史趨勢曲線。

（9）電力參數(shù)測量模塊：系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示從各電力多功能表中采集的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括電流、電壓、功率、功率因數(shù)、有功無功等參數(shù)。

（10）故障報(bào)警模塊：對于正常狀態(tài)、報(bào)警和故障狀態(tài)分別發(fā)出不同的提示，這種提示可以在畫面上顯示，也可遠(yuǎn)程短信提示。

3 結(jié)語

本項(xiàng)目的能源管理系統(tǒng)已穩(wěn)定運(yùn)行了將近一年，在降低能耗、提升效率、優(yōu)化操作等方面取得了非常好的效果，得到了較好的社會(huì)效益。