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更新時間：2023-08-07 
瀏覽次數：751hth下载地址 陳聰
摘要：某造紙企業(ye) 進行工業(ye) 智能化升級改造，籌建能源管理中心，既能達到政府部門要求能源在線監測所需的功能和目的，又能滿足自身工藝管理需求和自備電廠實際運作需求。實現能源數據在線監測與(yu) 政府平台穩定傳(chuan) 輸，同時利用整合後的數據發現有用的價(jia) 值數據，實現區域內(nei) 節能增效。
關(guan) 鍵詞：能源管理中心；問題與(yu) 數據價(jia) 值挖扳；案例與(yu) 效益；節能減排；數字化；智慧工廠
1、建設背景
永豐(feng) 餘(yu) 造紙（揚州）有限公司為(wei) 了實現自身高質量發展，需要對設備和工藝進行工業(ye) 智能化升級改造，以滿足自身造紙工藝和能源管理運作需求，同時實現公司能耗數據在線與(yu) 政府平台的穩定傳(chuan) 輸。
公司能源管理中心建設的創新點在於(yu) :能源在線監測的所有功能均能滿足規範要求，同時又符合公司多年來運作習(xi) 慣需求，能夠實現新的智能化監測、智能化能耗分析與(yu) 優(you) 化方案的解決(jue) 。
建設目的和設計原則
公司主要消耗的能源有煤炭、電力和蒸汽（熱力）等,建設能源管理中心的目的是將各種能源消耗的實時數據,通過有線或無線搭建工業(ye) 通訊網絡,整合原有的SCADA、PLC、DCS和ERP等工業(ye) 係統，將各係統上數據傳(chuan) 輸至新建的能源係統數據服務器中進行處理。從(cong) 而規避人為(wei) 抄表誤差，降耗提效，減緩設備老化速度，利用係統發現數據價(jia) 值，並通過優(you) 化、改造和管理等手段來實現區域內(nei) 節能增效。
能源管理係統建設的設計原則要求如下：整體(ti) 性、性、前瞻性、穩定性、可操作性、完整性、可查詢性、易維護性、數據安全性和成本控製等。
係統實現功能分析
實現在線監測功能:將實時數據傳(chuan) 輸至揚州市級能源在線監測平台；
實時監測能源質量和效率，對能耗和運行參數異常能夠自動報警和追溯；
能夠實現各生產(chan) 車間、生產(chan) 線、重要工序、重點耗能設備和班組的能耗統計與(yu) 對標分析，挖掘節能潛力；
能夠對重點耗能設備進行重點管理；
能夠實現能耗準確統計、自動抄表和填報報表。能源8大分類管理見圖1。
圖1能源8大分類管理圖
係統設計時需要符合MESA規定的標準及公司內(nei) 部各相關(guan) 驗收規範的要求。
能源管理係統框架如圖2所示。
圖2 能源管理係統框架圖
項目實施過程中存在的問題
公司部分三級以下計量器具沒有安裝到位，導致在線監測係統不具備數據傳(chuan) 輸功能。因此，需要通過加裝能源計量器具，加裝Lora遠距離無線傳(chuan) 輸終端,才能直接將測試能源數據傳(chuan) 輸給原DCS係統或能源管理中心的采集服務器。數據傳(chuan) 輸終端參數設置見表1。
表1 數據傳(chuan) 輸終端參數設置
SCADA係統對接程序自身程序不能夠高頻次和多數據讀取，通過將原有使用的USB轉串口更換為(wei) 熱電前置機自帶串口直接對接傳(chuan) 輸，係統才能夠恢複穩定傳(chuan) 輸。將原本采用數據變位上送,更改為(wei) 定時上送，使通訊通道更加穩定。改善後能夠穩定對接傳(chuan) 輸,SCADA數據對接表見表2。
表2 SCADA數據對接表
公司IT人員通過數據比對發現:能源管理係統平台每天08:0536=05和0：05這3個(ge) 時間點，由於(yu) 少量紙卷在複卷機上還沒有稱重，而生管係統平台紙卷重量輸出值顯示為(wei) 0。原因是能源管理係統數據讀取時間太早，數據還沒有來得及處理。解決(jue) 的方法是將能源管理係統平台數據抓取時間分別推遲8h,也就是改為(wei) 每天16：05、0：05、08：05這3個(ge) 時間點讀取。改善後能源管理係統產(chan) 量數據與(yu) 原ERP係統數據一致。
通過人工數據與(yu) 係統數據比對,找出對接計量器具存在選型錯誤、接口錯誤、線路虛接、PT和CT 二次儀(yi) 表內(nei) 部參數設定錯誤、程序內(nei) 部計算公式錯誤、熱力的溫度壓力補償(chang) 錯誤和產(chan) 能邏輯關(guan) 係錯誤等問題，經過一對一進行修正後恢複正常。
通過2個(ge) 月的觀察及不斷修正和完善,能源管理中心能源數據按照規範和要求與(yu) 揚州市能源在線監測平台實現了穩定對接。
5、測試數據價(jia) 值挖掘
空壓機的型式與(yu) 廠商不同，其設定的壓力值和控製的方式都會(hui) 有所不同。造紙企業(ye) 采用較多的還是離心式和螺杆式空壓機。在傳(chuan) 統空壓係統中,空壓機由其內(nei) 部的壓力傳(chuan) 感器監控，這些傳(chuan) 感器壓力參數設置後，便於(yu) 多台空壓機能隨著壓力的降低而一台台開啟，形成壓力階梯控製。為(wei) 了確保較大壓縮空氣消耗量時的壓力能達到較低的壓力水平，習(xi) 慣的做法是將空壓機維持在較高的壓力水平，以避免生產(chan) 過程中出現因欠壓而跳機問題。但不必要的較高壓力會(hui) 造成能源的浪費，其表現在以下兩(liang) 個(ge) 方麵:一是空壓機需要在高壓的情況下運作,消耗的電量更多;二是當管網空氣壓力較高時，所有用氣設備就會(hui) 使用更多的壓縮空氣。女口：如果所需的壓力為(wei) 0.6MPa,而係統平均壓力需保持在0.65MPa,那麽(me) 多餘(yu) 的0.05MPa壓力就需要增加5%~10%的能耗。
如何達到數據價(jia) 值化，就需要跨界集成,協同創新:通過集成螺杆式空壓機的加載/卸載命令控製，通過變頻和離心式壓縮機內(nei) 部壓力設定控製，經過集成優(you) 化控製後，壓縮機僅(jin) 輸出實際所需的壓力和空氣量,係統壓力始終保持穩定。
公司壓縮機的總功率為(wei) 1770kW,輸出所需的空氣量為(wei) 242mVmin,通過係統優(you) 化後，係統壓力由0.65MPa降為(wei) 0.6MPa穩定運行,其節能量計算見表3。
由此得出：舊的習(xi) 慣、思維和信息閉鎖等一旦被打破，各係統運作才會(hui) 流通順暢;創新工作來自於(yu) 日常節能技術的整合;改善一點點，就可以獲得較大成效。從(cong) 表3可知，降低壓縮空氣係統壓力0.05MPa,壓縮機本體(ti) 能耗可下降3%，空氣管網消耗功率下降5.8%;按照公司自發電力成本電價(jia) 0.30元/kW計算,年節能收益達27.14萬(wan) 元。
表3 節能量計算表
6、項目實施效果
利用信息和通信技術，實現了將實時收集單位能耗數據和可視數據分析結果穩定傳(chuan) 輸至揚州市能源在線監測平台。同時公司自身能根據係統平台監控,及時發現設備異常狀況，及時優(you) 化設備不合理的參數，及時消缺與(yu) 優(you) 化，降低能耗。另外還可以根據告警追溯，提升穩定電力係統的功率因數，降低電力消耗，促進造紙企業(ye) 節能降耗工作順利開展,提升造紙業(ye) 智能製造的水平，從(cong) 而實現造紙企業(ye) 綠色化發展。
7、hth下载地址企業(ye) 能源管控係統概述
hth下载地址企業(ye) 能源管控係統采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(ye) 的生產(chan) 、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理，監測企業(ye) 電、水、燃氣、蒸汽及壓縮空氣等各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(ye) 針對各種能源需求及用能情況、能源質量、產(chan) 品能源單耗、各工序能耗、工藝、車間、產(chan) 線、班組、重大能耗設備等的能源利用情況等進行能耗統計、同環比分析、能源成本分析、碳排分析，為(wei) 企業(ye) 加強能源管理，提高能源利用效率、挖掘節能潛力、節能評估提供基礎數據和支持。
8、應用場所
鋼鐵、石化、冶金、有色金屬、采礦、醫藥、水泥、煤炭、造紙、化工、物流、食品、水廠、電廠、供熱站、軌道交通、航空工業(ye) 、木材、工業(ye) 園區、醫院、學校、酒店、寫(xie) 字樓以及汽車製造、機電設備、電器產(chan) 品、工器具製造等離散製造業(ye) 。
9、係統結構
現場通過廠區局域網和平台通訊，平台搭建在客戶自己配置的服務器上。搭建完成之後，客戶可以在任意能與(yu) 局域網聯通的地方，通過有權限的賬號登陸網頁以及手機APP查看各處的運行情況。
係統可分為(wei) 三層：即現場設備層、網絡通訊層和平台管理層。
現場設備層：主要是連接於(yu) 網絡中用於(yu) 水、電、氣等參量采集測量的各類型的儀(yi) 表等，也是構建該配電、耗水、耗氣係統必要的基本組成元素。肩負著采集數據的重任，這些設備可為(wei) 本公司各係列帶通訊網絡電力儀(yi) 表、溫濕度控製器、開關(guan) 量監測模塊以及合格供應商的水表、氣表、冷熱量表等。
網絡通訊層：包含現場智能網關(guan) 、網絡交換機等設備。智能網關(guan) 主動采集現場設備層設備的數據，並可進行規約轉換，數據存儲(chu) ，並通過網絡把數據上傳(chuan) 至搭建好的數據庫服務器，智能網關(guan) 可在網絡故障時將數據存儲(chu) 在本地，待網絡恢複時從(cong) 中斷的位置繼續上傳(chuan) 數據，保證服務器端數據不丟(diu) 失。
平台管理層：包含應用服務器、WEB服務器和數據服務器，一般應用服務器和WEB服務器可以合一配置。
平台采用分層分布式結構進行設計，詳細拓撲結構如下：
10、係統功能
平台采用自動化、信息化技術和集中管理模式，對企業(ye) 的生產(chan) 、輸配和消耗環節實行集中扁平化的動態監控和數據化管理。實時監測企業(ye) 各類能源的消耗情況，通過數據分析、挖掘和趨勢分析，幫助企業(ye) 加強能源管理，提高能源利用效率和節能潛力，為(wei) 節能改造提供數據依據。
在瀏覽器打開雲(yun) 平台鏈接、輸入賬戶名和權限密碼，進行登錄，防止未授權人員瀏覽有關(guan) 信息。
用戶登錄成功之後進入大屏展示頁麵，展示企業(ye) 及各區域的能耗折標、產(chan) 值、異常、排名、占比、通訊情況，點擊區域展示該區域的分類能耗、產(chan) 值等相關(guan) 信息。
10.3首頁
首頁展示峰穀平用電、變壓器情況、年能耗趨勢、單耗趨勢、分類能耗等企業(ye) 級統計數據。
對企業(ye) 各點位的能源使用、報警等情況進行實時的監控。以便企業(ye) 用戶能夠實時的監測各個(ge) 點位的運作情況，同時能更快的掌握點位的報警，並為(wei) 企業(ye) 削峰填穀、調整負載等技改措施提供數據支撐。
能源實時監控：對於(yu) 水、電、氣等能源消耗進行實時監測，確保用能環節的持續穩定運行，顯示配電圖、能流圖、能源平衡網絡圖、能源計量網絡圖等功能。
能流圖：需要在能流圖上對水、電、氣的消耗情況進行實時展示；當能源參數越限報警，可提供報警重要性等級分類，同時支持APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、係統彈窗報警提示等；
配電圖：將配電房真實情況畫入配電圖，實時展示接入的門禁、水浸、電水氣等儀(yi) 表的實時參數、門禁水浸狀態及能耗數據。
實時統計：實時統計工廠、車間、工序、設備的當年、季度、月、周、日、班次等能耗值；
數據展示：通過實時曲線和曆史曲線展示不同區域、不同設備的不同的能耗參數；
檢測：對能源報警信息進行集中顯示，可以對報警閾值信息進行相關(guan) 處理操作，可以對報警參數進行在線設置，當能源參數越限報警，可提供報警重要性等級分類，具備APP推送、手機短信、郵件、釘釘、語音播報、係統彈窗等報警提示；
接入攝像頭，實時掌控企業(ye) 內(nei) 實際情況。
展示各電壓器的負載情況，從(cong) 而可以為(wei) 變壓器配備情況進行科學合理的規劃。通過各種運行參數狀態下用電效能的對比分析，找出更好的運行模式。根據運行模式調整負載，從(cong) 而降低用電單耗，使電能損失降低。
展示各個(ge) 水電氣儀(yi) 表的實時參數變化，以曲線圖的方式展示。
將所有有關(guan) 能源的能源參數集中在一個(ge) 看板中，能從(cong) 多個(ge) 維度對比分析，實現各個(ge) 產(chan) 業(ye) 線的對比，幫助領導掌控整個(ge) 工廠的能源消耗，能源成本，標煤排放等的情況。
從(cong) 能源使用種類、監測區域、車間、生產(chan) 工藝、工序、工段時間、設備、班組、分項等維度，采用曲線、餅圖、直方圖、累積圖、數字表等方式對企業(ye) 用能統計、同比、環比分析、實績分析，折標對比、單位產(chan) 品能耗、單位產(chan) 值能耗統計，找出能源使用過程中的漏洞和不合理地方，從(cong) 而調整能源分配策略，減少能源使用過程中的浪費。
統計各個(ge) 監測節點（工廠、車間）的當年、季度、月、周、日各類能源消耗費用，其中電包括峰電量、峰電費、穀電量、穀電費以及平均電量和平均電費。
與(yu) 企業(ye) MES係統對接，通過產(chan) 品產(chan) 量以及係統采集的能耗數據，在產(chan) 品單耗中生成產(chan) 品單耗趨勢圖，並進行同比和環比分析。同時將產(chan) 品單耗與(yu) 行業(ye) /國家/國際指標對標，以便企業(ye) 能夠根據產(chan) 品單耗情況來調整生產(chan) 工藝，從(cong) 而降低能耗。
對各類能源使用、消耗、轉換，按班組、區域、車間，產(chan) 線、工段、設備等進行日、周、月、年、相應時段績效統計按照能源計劃或定額製定的績效指標進行KPI比較考核，幫助企業(ye) 了解內(nei) 部能效水平和節能潛力，評定能源消耗是否合理。
係統對區域、工段、設備能源消耗進行數據采集，監測設備及工藝運行狀態，如溫度、濕度、流量、壓力、速度等，並支持變配電係統一次運行監視。可直接從(cong) 動態監測平麵圖快速瀏覽到所管理的能耗數據，支持按能源種類、車間、工段、時間等維度查詢相關(guan) 能源用量。
用戶可通過自定義(yi) 報表頭與(yu) 列，靈活生產(chan) 各種報表，查看企業(ye) 各個(ge) 節點的能耗，單耗，成本，綜合能耗等信息，並同比、環比報表，支持導出報表。
提供能耗成本的圖形對比分析，包括分時段（日、月、年）的同比、環比分析，分類、分時段、分項（地點、機構、設備）統計圖形對比分析（柱狀圖、餅圖、堆積圖等）。
同比
環比
以年、月、日對企業(ye) 的能源利用情況、線路損耗情況、設備運行情況、運維情況等進行仔細的統計分析，讓用戶更加了解係統的運行情況，並為(wei) 用戶提供數據基礎，方便用戶發現設備異常，從(cong) 而找出改善點，以及針對用能情況挖掘節能潛力。
監控耗能設備運行、停機及異常狀態，及時解決(jue) 設備故障停運導致無法正常生產(chan) 。
根據節點、能源分類，查詢各個(ge) 節點線路上的能源損耗數據，及時發現能量在使用過程中的跑冒滴漏和異常用能等浪費的問題，提醒用戶及時進行幹預。
按照區域對碳排放總量的變化趨勢進行統計，並進行同環比分析。對單位產(chan) 值碳排放量進行計算，並結合減排指標實現超標預警，提升區域減排水平，促進碳達峰目標實現。
實時監測諧波含量、三相不平衡度、功率因數等，確保功率因數不低於(yu) 供電局考核指標，避免被罰款和設備出現故障。
係統支持設備日常巡檢計劃、派工、消缺、報修、派工等設備運維管理，方便運行管理人員的製定巡檢計劃、派工，巡檢人員執行巡檢、完成工單、巡檢發現問題消缺，進行故障報修、跟進維修進度，滿足日常巡檢、設備維修保養(yang) 需要。
針對於(yu) 電氣正常開展、限電和能耗雙控，實現電參量異常報警、電氣火災隱患報警、能耗超標報警、限電報警等，幫助企業(ye) 提前預警，避免發生火災事故和被罰款導致用能成本過高。支持分級分類報警，可對報警進行派發與(yu) 閉環處理。
可自定義(yi) 時間段抄儀(yi) 表的抄表值以及差值，可自定義(yi) 抄表的分類分項。
可自定義(yi) 時間段內(nei) 各個(ge) 拓撲節點的能耗值，可自定義(yi) 抄表能耗值的的分類分項。
提供容需量報表，實時展示容量需量價(jia) 格的變化情況，幫助企業(ye) 實現容改需，降低基本電費。
對尖、峰、平、穀用電量及成本費用進行統計分析，為(wei) 企業(ye) 分時用電，優(you) 化成本效益提供數據支持。
對國標、能源管理製度、能源指標體(ti) 係等文件進行歸檔，可快速查詢相關(guan) 文檔。對儀(yi) 表台賬進行係統管理，支持文件的上傳(chuan) 和下載。
對場景進行虛擬仿真，展示各區域運行及能源消耗情況，可實現分層預覽、轉場展示、風格切換、智能巡檢等效果，支持模型與(yu) 監測點位的自定義(yi) 綁定。
對各動力子係統進行虛擬仿真，展示子係統的動力管線、設備的實時狀態及能源消耗情況，可實現動態的能源流向效果。
可通過圖形化的編輯方式自定義(yi) 組態圖，展示設備運行狀態及能源消耗情況，可上傳(chuan) 自定義(yi) 素材及綁定監測數據。
可通過圖形化的操作方式自定義(yi) 駕駛艙，以折線圖、餅圖、表格等圖形展示采集數據及各類統計數據，數據源包括API、數據庫查詢、MQTT、Excel等方式。
對係統的項目、探測器、設備型號、電參量、節點、能源、公示、及相關(guan) 參數進行配置、修改、刪除等管理、進行用戶添加和授權管理、合同管理。
APP支持androids、ioses操作係統，方便用戶按能源分類、區域、車間、工序、班組、設備等不同維度掌握企業(ye) 能源消耗、產(chan) 線比對、效率分析、同環比分析、能耗折標、事件記錄、運行監視、異常報警、配電圖、工藝流程圖、能流圖。
11、係統硬件配置
參考文獻
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