浅谈能源管理系统在水泥行业中设计分析

安科瑞 华楠

摘要：水泥企业作为我国产业结构中重要的耗能产业，同时对环境的污染也比较大，因此在水泥企业中建立能源管理系统，对水泥企业的生产过程过程进行全过程的监控和管理，对于降低企业的能源消耗和提高企业的经济效益具有重要的意义。通过借助现代信息技术，对水泥生产过程中的能源消耗进行监控，加强对水泥企业的能源管理，对于降低企业的生产成本、提高企业的生产效益具有重要的帮助。
关键词：水泥企业；能源管理系统；能源消耗
 
引言
       随着我国基础设施建设的不断发展，特别是房地产业的发展，对水泥的消耗和需求也不断的增加，我国水泥产业得到了快速的发展。虽然我国水泥生产工艺和艺术得到了不断提髙，水泥能源消耗也得到了有效的降低，但是和世界先进生产技术相比还具有明显的差距。在水泥企业的生产成本中，能源消耗占据了一半左左右，如何选择合适合理的方法来降低企业能源的消耗以及降低水泥企业的生产成本是企业管理工作的重要内容。

1 能源管理系统简介
       在水泥生产中所消耗的主要能源为电力和煤炭，通过设计和应用水泥能源管理系统，对水泥生产才中的耗能设备进行监控和管理，提髙能源的使用效率。能源管理系统应当具有实时监控、对数据处理以及管理等功能，其中实时监控系统能够真实的反映水泥生产的具体过程，并且对采集到的数据进行处理，以恰当的形式如图形或者报表显示在系统中。同时还能够对生产设备进行控制、调节，并且根据设置好的参赛使系统能够自动进行调节。在监控系统中主要包含了材料的破碎生产监控系统、材料的磨生产监控系统以及水泥生产监控系统 等内容。能源管理系统能够对各个系统设备的运行状态和现场仪表数据进行动态的监控和管理，并且还具有报警设置等。各个不同系统之间的画面切换应当方便，而且满足了系统使用和维护的需要。
       数据采集系统是对水泥生产过程中产生的各种数据进行采集，在水泥生产中具有比较大的数据量，而且具有比较强的实时性，因此对其管理和处理能力提出比较髙的要求。在对数据采集完成后还需要对数据进行处理，以满足系统处理层和应用层的需要，对还需要对采 集的数据进行存储并且归档，并且对其它子系统的工作提供数据支持等。为了方便工作人员对数据的使用和处理，一般将采集到的数据用图表的方式形象的展示出来，例如主要有能源消耗平衡报表、能源消耗报表以及不同工序的能源消耗等。通过这种方式对水泥生产各个过程的能源消耗进行真实的记录，为技术改造升级提供了良好的基础，同时也方便了企业技术人员的分析从而进一步的降低水泥生产的能源消耗。

2 能源管理系统设计分析
       水泥能源管理系统作为企业信息化的重要组成部分，它能够根据水泥生产过程中的能耗情况建立实时数据库以及水泥全流程的能耗分析系统。通过对水泥生产环境的能耗分析，对生产流程和生产线进行监控管理，从而达到企业技能增效的生产目标。水泥的生产过程中是一个比较复杂的系统，各个生产环节相互连接而又相互制约。在水泥信息管理系统的设计中一般采用ERP- MES-PCS结构，水泥生产过程中的能耗数据都包含在了这三个不同的层次中。水泥能源管理系统能够实现对设备的统一调度和控制，从水泥生产能源数据的采集到能源的消耗分析以及管理等进行全过程的管理。在能源管理系统的设计中还需要应用到先进的数据处理和分析技术，从而对生产过程中的质量管理、预测分析以及绩效管理等。
       在水泥生产中具有工艺流程复杂、生产周期短以及能耗大等特点，同时在生产的过程中产生了大量的数据，数据的种类也比较多。在能源管理系统中数据的采集方式多样化，其中大部分的生产数据都可以依靠检测仪器实现自动采集，但是部分数据也需要通过人工采集 的方式来实现。同时在水泥生产中不同的生产部门便据的需求也不同，同时数据的采集周期也存在着比炖：的差异。数据作为能源系统工作的基础，因此在能源系统的设计工作中要保证数据的安全性、可靠性和完整性，否则数据出现故障就有可能影响到系统的正常工作。数据集成技术能够满足水泥生产过程中产生的大量数据存储和需求，而且提髙了数据的采集效率。
       在水泥能源管理系统中主要的数据有物料和燃料质量数据，物料温度、设备功率以及库存数据等，在水泥生产中的数据应用图如图1所示。

图1

       在图中数据的采集和获取是通过DCS系统和数据采集器来完成的，其数据通过采集端的OPC协议来完成传输，并且将采集到的数据保存到数据库中。
       整个系统之中可以对所有的回路能耗采集工作和统计工作全部实现，同时还能够对能耗监测功能以及远程自动抄表功能进行实现。其一对运行状态实施的监测，可以借助于通讯异常的报警提示进行实现；其二在其用户管理，针对于不同用户权限均具有相对应的不同操作功能，依照其各级权限口令对其操作功能进行修改，其本身也就具有权限防误功能；其三能耗报表以及棒图，其能够对所有能耗依照时间进行查询进行实现，可以将其分别分为日、月以及年报表等等，任意分类、分项实时能耗棒图对其进行显示；其四，打印以及导出，其报表和界面全部都可以进行打印，并且可以直接采用EXCEL、WORD格式对其进行导出。其所为整个网络系统的监控中心，可以将其设置在控制室内，将其作 为是整个能源系统数据的管理中心，将整个系统中的采集、存储、分析以及统计功能全部进行承担，并且还要对系统中的用户权限以及WEB发布功能进行管理。其中能源管理系统可以将其分成分层分布式网络结构，其中自上而下也就分别为现场监测层、通讯层以及系统管理层三层。
 
3 安科瑞工业能耗管理平台介绍
3.1  平台架构介绍
       安科瑞能源管控系统采用分层分布式网络结构，具有良好的可靠性与实时性，主要由现场设备层（能源计量终端）、通讯管理层（通讯管理终端）和主站层（能源监控平台）三个部分组成。
       以上三个部分分别贯穿整个系统的全部结构。能源管理系统总体设计结构按照能源管理的基本结构设计，满足以上三部分的同时，增加了部分分析、监控、决策和发布平台。

图2 工业能耗管理平台架构组成

3.2 平台功能介绍

图3 工业能耗管理功能示意图

3.2.1可视化展示
       展示企业各类能耗总量、折标值、能源成本、能源消耗趋势、分项能耗占比、区域能源消耗对比,以及当前天气情况、污染情况，并三维展示企业重要工艺或工段的能源消耗动态。
3.2.2实时监控
       对企业各点位的能源使用、报警等情况进行实时的监控。以便企业用户能够实时的监测各个点位的运作情况，同时能更快速的掌握点位的报警。
3.2.3用能统计
       从能源使用种类、监测区域、生产工艺/工段时间、分项等维度，采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对企业用能统计、同比、环比分析、折标对比，找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方，从而调整能源分配策略，减少能源使用过程中的浪费。
3.2.4单耗统计
       与企业MES系统对接，通过产品产量以及系统采集的能耗数据，在产品单耗中生成产品单耗趋势图，并进行同比和环比分析。以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺，从而降低能耗。
3.2.5绩效分析
       对各类能源使用、消耗、转换，按班组、区域、产线、工段等进行日、周、月、年、指定时段，结合能源计划或定额制定的绩效指标进行KPI比较考核，帮助企业了解内部能效水平和节能潜力。
3.2.6能耗预测
       通过对企业生产工艺、生产设备等的能耗使用情况进行分析，建立能耗计算模型，根据人工智能算法对数据和模型进行修正，对未来企业能耗趋势进行预测分析，为节能提供有效的决策依据。
3.2.7运行监测
       系统对区域、工段、设备能源消耗进行数据采集，监测设备及工艺运行状态，如温度、湿度、流量、压力、速度等，并支持变配电系统一次运行监视。可直接从动态监测平面图快速浏览到所管理的能耗数据，支持按能源种类、车间、工段、时间等维度查询相关能源用量。
3.2.8分析报告
       以年、月、日对企业的能源利用情况、线路损耗情况、设备运行情况、运维情况等进行统计分析，让用户了解系统的运行情况，并为用户提供数据基础，方便用户发现设备异常，从而找出改善点，以及针对用能情况挖掘节能潜力。
3.2.9移动端支持
       APP支持Android、IOS操作系统，方便用户按能源分类、区域、车间、工序、班组、设备等不同维度掌握企业能源消耗、效率分析、同环比分析、能耗折标、用能预测、运行监视、异常报警等。
3.3工业能耗平台设备选型

表1 工业能耗管理设备选型表

4 结束语
       我国作为能源消费的大国，在能源的利用效率上和发达国家仍然存在比较大的差距。水泥产业作为能源消费的重要企业，应当加强能源管理，达到节能降耗的要求。通过在水泥企业中建立能源管理系统，采用先进的生产管理手段不断的降低水泥生产的能耗，对于降低企业的生产成本，提髙资源的利用效率度具有重要的意义。

【参考文献】
[1] 郭碧君.能源管理系统在水泥厂的应用[J].水泥工程，2011,(4): 67-68.
[2] 林华添.水泥企业能源管理系统[J].中国高新技术企业，2014.13.
[3] 安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版.