新廠區(qū)的能源計量系統(tǒng)總體設(shè)計

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，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)計中加入MEs技術(shù)，對能源進行統(tǒng)一的調(diào)度，動態(tài)計算成本，為企業(yè)決策者提供理論數(shù)據(jù)。

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

[中圖分類號]P754.1 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0423-02

1 新廠區(qū)能源管理系統(tǒng)的簡介

新廠區(qū)的能源計量系統(tǒng)是在總結(jié)老廠區(qū)現(xiàn)有的能源計量系統(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的一個基本應(yīng)用模塊，成為大型企業(yè)自動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)可以實現(xiàn)能源系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，更能夠使能源系統(tǒng)規(guī)范化、精細化、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，達到節(jié)能減排，改善環(huán)境質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率的目的。

2 能源計量及公用工程檢測

2.1 能源計量的目的

能源計量是降低車間生產(chǎn)成本，合理分配、使用能源，使能源的利用最大化，促進節(jié)能減排的具體落實。同時作為一種管理、分析能源的平臺，為管理層提供科學(xué)準確的計量數(shù)據(jù)，達到節(jié)能降耗的目的。能源計量系統(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)計與分析，幫助用戶全面掌握全廠水、電、氣、風、冷等能源系統(tǒng)的能源消耗狀況，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)從計劃管理、調(diào)度管理、統(tǒng)計分析、考核管理、設(shè)備管理、報表管理等方面人手，對能源進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，自動生成能源報表，減少能源管理人員的勞動強度，避免人為因素的干擾。能源管理系統(tǒng)通過WEB發(fā)布的形式把各種能耗報表、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題。

能源使用中的水、電、汽、風、冷的檢測與調(diào)配，是生產(chǎn)正常運行的基本條件，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)營效益，如圖3所示。此公用工程檢測系統(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、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，以達到燃煤、產(chǎn)汽比控制優(yōu)化的目的。

3 新廠區(qū)能源過程檢測系統(tǒng)設(shè)計

新廠區(qū)的能源計量與公用工程的設(shè)計是借鑒現(xiàn)有的能源計量的基礎(chǔ)上，引入先進的設(shè)計理念，彌補現(xiàn)有的不足。此次設(shè)計采用DCS模塊化設(shè)計，在生產(chǎn)車間內(nèi)部設(shè)置一個能源采集系統(tǒng)，車間內(nèi)部的溫度、壓力、流量、液位等能源檢測信號通過4～20mA信號或通信方式集成到DCS系統(tǒng)，經(jīng)DCS進行數(shù)據(jù)計算與處理，利用廠內(nèi)局域網(wǎng)，將數(shù)據(jù)遠傳回能源管理系統(tǒng)服務(wù)器內(nèi)，如圖4所示。此種設(shè)計簡化了系統(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，同時減少了維護工作量。

工廠進戶電能、車間總電表、大型用能設(shè)備的電表全部采用帶有標準通訊協(xié)議的電度表設(shè)計，經(jīng)過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IE瀏覽器監(jiān)測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（如溴化鋰機組、深冷機組、空壓機等大型產(chǎn)能用能設(shè)備）的工藝控制參數(shù)及耗能量，經(jīng)過標準的ModBus/TCP通訊協(xié)議，經(jīng)通過工廠局域網(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)指揮人員可以實時調(diào)整設(shè)備的運行情況與車間的生產(chǎn)產(chǎn)量，避免能源的過度消耗，降低生產(chǎn)成本，合理安排設(shè)備的維護與保養(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)，通過現(xiàn)場控制工作站的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，能夠準確計算與預(yù)測出能源的產(chǎn)出與消耗的走勢。

公用工程中的重要工藝控制點（如水池液位、供水壓力、冷卻水溫度、空氣壓力等）的實時數(shù)據(jù)，經(jīng)過變送器的信號輸出采集到DCS中，并通過二次計算處理，指揮中心監(jiān)控人員可以監(jiān)控工廠公用工程實時數(shù)據(jù)，及時、合理調(diào)配能源。

4 能源計量與公用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

生產(chǎn)車間的所有能源計量與公用工程的工藝控制參數(shù)，通過工廠局域網(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，實施與MES服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交換，在生產(chǎn)指揮中心可以實時監(jiān)控到全廠的能源與公用工程的信息，監(jiān)控人員可以動態(tài)調(diào)整能源的配比與利用，如圖5所示。同時部分能源與公用工程數(shù)據(jù)通過WEB服務(wù)器，通過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)可以實時監(jiān)視全廠的能源產(chǎn)出、使用、結(jié)余、儲能等變化，自動分析每個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)的計劃、調(diào)度、統(tǒng)計、報表、及用能設(shè)備運行狀態(tài)分析，與ERP系統(tǒng)內(nèi)部的財務(wù)等相關(guān)數(shù)據(jù)交換，建立能源系統(tǒng)的動態(tài)優(yōu)化模型，對能源系統(tǒng)的生產(chǎn)和消耗進行準確預(yù)測，以能源運行的低成本、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，通過對能源的產(chǎn)出、存儲、消耗的動態(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，實現(xiàn)我廠節(jié)能減排增效目標，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。

參考文獻

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