水泥廠能源管理系統的設計與應用

黃賢飛

湖南省建筑材料研究設計院有限公司總承包的西藏藏中建材股份有限公司4 000t/d水泥熟料生產線，于2017年4月建成投入試生產。該生產線采用110kV/10kV供電系統，總裝機容量44 216.1kW。該項目是西藏地區的用電大戶，鑒于此，在節能管理方面，我們為藏中建材股份有限公司設計了一套集團級的、集中統一的能源管理系統。

1 水泥廠能源管理系統方案設計

根據業主需求，本著理性務實的設計思路，從技術措施、系統結構、系統的性能和管理、技術保障等方面進行綜合評估和選型，確保系統運行的穩定性和最佳的效果。

1.1 能源管理系統的組成

能源管理系統主要由分布在水泥廠各處的監控儀表（包括電力多功能表、液體流量計等）、網絡通訊設備以及能源管理系統軟件組成。能源管理系統通過提前架設好的網絡系統采集水泥廠的能耗數據，實時監測能源的使用情況和能耗結構，有關人員可通過網絡查看各種能耗報表和數據曲線等信息。

表1 關鍵績效指標

1.2 能效管理方案

根據確定的節能點，制定績效指標，采集關鍵數據，形成管理方案，見表1。

制定了關鍵績效指標后，根據采集到的數據進行相應的歸納計算，見表2。

2 水泥廠能源管理系統的軟硬件設計

2.1 硬件系統架構

能源管理系統的架構共分三層，分別為終端層、通訊層和管理層。

（1）終端層：可以直接采集現場設備的數據并向上傳送數據，包括電力多功能儀、液體流量計等。

（2）通訊層：本項目現場通信網絡采用RS485總線方式，每個RS485通道可以連接24個智能儀表。智能儀表之間是并聯的關系，其中任何一個設備出現問題時，不會影響其他設備運行。

（3）管理層：集中管理本項目的全部用能設備，系統管理層可以通過OPC通訊協議與其他信息化系統進行數據交換[2]。

2.2 水泥廠能源系統網絡結構（圖1）

2.3 軟件的表現形式

表2 能量管理主要公式

圖1 水泥廠能源系統網絡結構

圖2 各類能源不同時間維度的統計與記錄

（1）企業能耗總覽：將工廠所有能耗的實時數據匯集到一個頁面，管理者通過一幅頁面即可知道工廠總能耗。

（2）實時數據模塊：顯示各種能源系統的實時數據，便于系統的整體管理。

（3）能源統計模塊：進行各類能源不同時間維度（如日、周、月、季、年等）的統計，如圖2所示。

（4）預警模塊：此功能是為工廠能耗制定計劃，可以實時查看能耗的預警狀況。

（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據。

（6）KPI分析模塊：關鍵的經濟指標分析，使管理者更加直觀地了解水泥廠的能源使用情況。

（7）經營分析模塊：結合工廠的產量、各種能源的消耗、其他相關系統、經濟指標等數據，將總結分析后的數據提供給水泥廠管理人員。

（8）歷史數據記錄模塊：系統收集各監測控制與管理裝置的實時數據，并存儲在一個開放式數據庫中。系統可保存長時段的歷史記錄，自動生成歷史趨勢曲線。

（9）電力參數測量模塊：系統實時顯示從各電力多功能表中采集的數據。這些數據包括電流、電壓、功率、功率因數、有功無功等參數。

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

3 結語

本項目的能源管理系統已穩定運行了將近一年，在降低能耗、提升效率、優化操作等方面取得了非常好的效果，得到了較好的社會效益。