基于PI系統對公用介質綜合能耗的研究和應用

吳海龍

[摘? ? 要]隨著工業化的發展，使用公用介質越來越普遍，企業為了做大做強，想方設法減少成本，不斷開展節能降耗工作。文章利用PI系統對循環冷卻水、5 ℃冷凍水、7 ℃冷凍水、壓縮空氣四種介質進行運行數據收集、整理和分析，對公用介質綜合能耗實現在線監控，找出公用介質系統最佳的運行模式，幫助企業減少運行成本。

[關鍵詞]節能降耗;PI系統;公用介質;綜合能耗

[中圖分類號]TU201.5 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（2021）11–00–02

Research and Application of Comprehensive Energy

Consumption of Public Media Based on PI System

Wu Hai-long

[Abstract]With the development of industrialization， the use of public media has become more and more common. In order to become bigger and stronger， enterprises have tried every means to reduce costs and continue to carry out energy-saving and consumption-reducing work. The article uses the PI system to collect， organize and analyze operating data for four media： circulating cooling water， 5 ℃ chilled water， 7 ℃ chilled water， and compressed air， and realize online monitoring of the comprehensive energy consumption of public media， and find out the best public media system The operating mode helps companies reduce operating costs.

[Keywords]energy saving and consumption reduction; PI system; public media; comprehensive energy consumption; optimal

1 概述

本文研究對象為珠海某公司的公用介質生產工藝。該公司耗電量大的公用介質生產工藝主要包含循環冷卻水系統、5 ℃冷凍水系統、7 ℃冷凍水系統、壓縮空氣系統（以下四大系統統稱為公用介質）。其中，循環冷卻水系統出水量約8 000 m3/h，一半提供給5 ℃冷凍水系統、7 ℃冷凍水系統、壓縮空氣系統當作冷卻介質使用，一半提供給其他生產系統使用。5 ℃冷凍水系統用于其他生產系統;7 ℃冷凍水系統用于空調和其他生產系統;壓縮空氣系統提供給儀表裝置和其他生產系統，各介質均要求穩定。

2 公用介質單位耗電的評價方法

由于循環冷卻水供水溫度與7 ℃冷凍水系統、5 ℃冷凍水系統、壓縮空氣系統的效率成負相關，循環冷卻水供水溫度越低，循環冷卻水系統總的能耗越差，7 ℃冷凍水系統、5 ℃冷凍水系統、壓縮空氣系統的效率就越好。介質能耗相互間相互影響，單一介質指標的能耗水平好壞無法體現總能耗水平的綜合實力，公用介質節能降耗工作出現瓶頸問題，需要新的工作方法開拓節能降耗

思路。

公用介質單位耗電綜合體現了四大系統的綜合能耗水平，公用介質單位耗電=循環冷卻水系統單位耗電+7 ℃冷凍水系統單位耗電+5 ℃冷凍水系統單位耗電+壓縮空氣系統單位耗電。

其中：循環冷卻水系統單位耗電=[（循環水泵消耗電量）+（循環水風機消耗電量）]/[（循環水出水量）/10 000）]×萬噸本介質總電耗占比;7 ℃冷凍水系統單位耗電=（7 ℃冷凍水系統消耗電量）/[（7 ℃冷凍水輸出量）/1 000]×千噸本介質總電耗占比;5 ℃冷凍水系統單位耗電=（5 ℃冷凍水系統消耗電量）/[（5 ℃冷凍水輸出量）/1 000]×千噸本介質總電耗占比;壓縮空氣系統單位耗電=+（“空壓機-電-消耗量”）/（“公用工程部-壓縮空氣-輸出量”）/10 000×本介質電總耗占比）。

3 項目實施前的生產調研和原因分析

通過統計2019年四大系統的耗電情況，發現萬噸循環水總耗電占比、千噸5 ℃冷凍水總耗電占比、千噸7 ℃冷凍水總耗電占比、萬立方壓縮空氣總耗電占比差異大。其中，萬噸循環水耗電、千噸7 ℃冷凍水耗電所占的比例最大，是影響公用介質單位耗電的主要因素。此外，四大系統變量多且相互影響，也是影響用公用介質單位耗電的主要因素。

由于7 ℃冷凍水系統占總耗電量的50%以上，千噸7℃冷凍水耗電對四大系統的影響尤為重要。據相關的研究表明：在針對大溫差冷卻水對空調機組制冷性能影響分析基礎上，能夠得出冷卻水的進口溫度越低，冷水機組的COP值越高，大溫差小流量冷卻水系統能夠對提高冷水機組的能效比起到積極作用，即使冷卻水的進口溫度較高時，大溫差冷卻水系統的制冷性能系數也接近常規空調系統的額定值，而由于大溫差冷卻水系統的冷卻水泵運行能耗降低，同時節省了冷卻塔能耗，大溫差冷卻水系統具有節能優勢。在近水源地或水資源豐富的地區，采用深井水、江河水等自然冷源的大溫差冷卻水空調系統具有節能優勢，具有一定的推廣前景。因此，在工藝調整中7℃冷凍水系統作為調整重點，同時兼顧其他系統的能耗調整。

4 項目實施

（1）利用PIDatalink和Excel，建立公用介質單位耗電數據模型，實時監控公用介質能耗并進行工藝調整。

珠海某公司對每臺設備的溫度、壓力、流量等一系列的監控參數建立起了測量體系（簡稱能源管理體系），利用PI系統對所有數據進行收集和儲存，并利用Excel表導出數據，對數據進行統計、整理和分析（表1）。

通過excel建立設備運行實時數據表，我們可以直觀觀察所有系統的實時運行情況，通過自定義時間，觀察不同時間段內系統的能耗情況，幫助數據對比。

有助于優化調整設備運行模式。比如，7 ℃冷凍水系統涉及有8臺冷水機組，不同的天氣運行的數量不一樣，每臺機組的負荷和效率也不一樣。通過觀察Excel設備運行實時數據表，可以幫助運行人員調整設備運行方式，降低低效率機組的負荷，提高高效率機組的負荷，通過日常的精細化操作，提高系統的效能。

有助于提高四大系統的綜合能耗。由于四大系統介質能耗相互間相互影響，單一介質指標的能耗水平好壞無法體現總能耗水平的綜合實力，Excel設備運行實時數據表，可以將所有系統的能耗可視化，直接計算公用介質單位耗電，通過日常的對比和設備運行方式調整，選擇一條最優的節能運行方法。

Excel建立數據模型的優勢是數據清晰、直接，可選擇性選擇不同時間點需要的數據，直觀對比單一變量與總變量的關系;但它有局限性，只能觀察當前或選定時間內的數據，缺乏過程中的對比數據和趨勢走向。

（2）利用ProcessBook和PI系統，通過AF框架，建立公用介質單位耗電數據運行曲線模型，搭建數據的實時曲線圖（圖1），通過對比分析，優化工藝運行。

利用PI系統和Processbook，分別引入四大系統的重要能耗觀測點，通過數據分析、整合和處理，建立了每個系統的實時數據曲線圖。利用數據曲線的對比和分析，了解開停設備、工藝調整對總能耗的影響變化，決定是否開停設備，優化運行，可以有效指導操作人員及時調整設備負荷和開停機組、風機，分別實現四大系統最優運行。

利用PI系統和Processbook，集成所有耗電系統的耗電情況及效率，建立公用介質單位耗電實時數據曲線模型，實時監控公用介質耗電系統的耗電情況及效率。對比分析以往數據，直觀對比單一變量與總變量的關系，觀察設備調整前后對公用介質單位耗電的影響，避免獨自為戰，卻相互內耗，有助于及時優化和調整各系統設備運行，適時調整四大系統的效率，進而進一步降低公用介質單位耗電。

5 結束語

（1）通過Processbook和Excel建立的單位介質耗電系統圖，集成所有耗電系統的耗電情況及設備效率，可以直觀觀察、判斷公用介質單位耗電情況，實現系統能耗可視化。

（2）用能耗數據直接指導操作人員如何節能地去操作，通過日常的監控和分析，及時了解設備調整前后系統的能耗水平變化，及時進行操作干預，把節能降耗工作落實到日常的每一次操作中，切實提高日常的精細化操作水平。

（3）本次實踐在2020年公用介質單位耗電下降了5 %。

參考文獻

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