水泥行业能源管控系统

◇概述

水泥行业是我国重要原材料工业，近几年在需求拉动和政策支持的作用下得到了快速发展。由于行业的特殊性，水泥行业属于能源消耗大户，也是环境保护整治的重点, 其消耗煤炭占全国煤炭总消耗量的15%，氮氧化物排放约占全国总量的10%，水泥行业的节能减排对国家节能降耗目标的实现起到非常重要作用。通过在水泥生产线推广实施能源管控系统,可有效提升能源管理水平、降低能源消耗、提高能源利用效率、减低运营成本、提升企业经济实力、实现可持续发展的目标。

◇系统体系架构

通过搭建软硬件监控平台，实现对水泥生产过程的电、煤炭、蒸汽、压缩空气和水等有关能源介质数据进行在线收集、实时传输和监控，为能源集中管理提供有效的数据分析和预测技术手段；建立工序能耗考核指标体系，采用表格、图表、曲线等多种直观图示，对能源计划、实绩、产量及综合电耗、综合能耗对标等数据进行比较、分析和挖掘，为管理者提供决策依据。

系统集能源数据采集、过程监控、能源调度、能源管理为一体，覆盖全公司能源系统的管控一体化系统。平台体系架构如下图所示

◇功能描述

●能源数据采集：

以计算机为核心，基于以太网构成的分布式数据采集监控管理系统，主要包括主生产线的电力系统、动力系统、供水系统和煤炭系统。

（1）电力系统采集：

总降变电站、余热发电站及各10KV用户变电站的高、低压电度表的瞬时值

各变电站保护、报警信号 。

（2）动力系统采集：

压缩空气供气总管道及各主要用户压力、流量值；

蒸汽源（窑头、窑尾余热锅炉）发生工况及蒸汽总管流量、温度、压力与发电机组用户使用蒸汽的流量、压力。

（3）供水系统采集：

原水、脱盐水、循环水、生活水供水总管道与各用户管道流量、温度、压力。

（4）煤炭系统采集：

煤炭仓库日进煤量、库存量、出库进煤均化库量、出均化库量、入/出粉磨站量、进窑头、窑尾喷煤量；

（5）数据采集的接口方式

生产线上已进入DCS系统能源数据，可通过通讯的方式读取相关的数据；

未进DCS系统能源数据，可采用RTU通过总线方式从相关仪表读取数据

●能源数据集中监控

采用国外成熟的大型实时数据库和与之相配套的数据可视化软件作为WEB实时信息监控平台，实现对水泥生产线的的能源介质计量信息进行数据存储，运行潮流数据的实时归档和数据即时查询；提供能源信息监控画面、操作画面、实时曲线等功能；通过Web服务器实施发布，实现能源系统主设备运行状态在线监视、集中控制、及异常、故障和事故处理，达到能源系统的综合平衡、合理分配与优化调度。能源监控系统网络架构见下图所示。

●基础能源管理

系统采用.net开发工具与SQL Server关系数据库技术，开发基础能源管理。系统主要功能：

（1）能源计划和实绩管理

根据生产计划编制能源需求计划。在制定能源计划时，将各工序能源实物单耗量数据以参数设定、或根据历史能源消耗数据计算出各工序能源实物单耗数据的方式，提供用户选择工序能源实物单耗量。

（2）能源介质计量与结算管理

通过计算机对流量采集实时数据的电度量累加、流量计算、温度补正计算等实现企业各工序对电、煤炭、各种气体能源、水的结算。

（3）能源实绩与平衡管理

系统从监控系统中提取所有的实绩TAG 信号数据后，汇总计算后得到每小时、每日的实绩数据并生成各类能源实绩报表及按介质能源平衡报表与与企业总能源综合平衡报表。

（4）能源质量管理

通过收集水质、煤等能介质量分析数据信息，建立能源介质质量历史档案，分析掌握企业能源介质质量实际情况，为分析质量偏差提供数据基础。

对各类环保数据（窑头、窑尾与煤磨站烟尘等）进行监测管理，同时可以绘制不同时期的指标趋势图，以比较直观的方式显示相关数据。

（5）能源分析与考核管理

系统通过表格、图表、曲线等多种直观显示数据的方式，对能源计划、实绩、产量等数据进行比较、分析和挖掘，为管理者提供决策依据。

主要包括能源计划的比较分析、能源实绩的比较分析、工序能源单耗值的分析，吨熟料、吨水泥能耗对标分析，以及能源指标数据的横向比较等功能，同时建立工序能耗考核指标体系。

（6）能源预测与调度管理

建立能源消耗预测模型，根据历史工序能耗数据：或平均数据、或最好工序能耗数据、或正常生产时期的工序能耗数据以及各工序产品计划产量，计算未来某段时期（以月为基本单位）的各种能源介质的消耗情况，实现用能优化调度管理。

建立用电负荷平衡调度模型，按当地供电局关于峰谷平用电费用规定进行峰谷平用电负荷调度，在保证产量前提下，达到日用电成本最低。

◇系统效益

（1）节能效益：项目实施后达到能源合理利用与在线平衡调度，能源利用率大幅度提高，吨熟料综合能耗平均可下降4%左右

（2）降低用电成本效益:由于峰谷平时间段用电负荷进行在线调度，在日用电负荷总量不变的情况下，高峰时间段用电负荷至少可下降5%。

（3）减少办公费用，降低成本

能源管控系统实现了企业内部能源信息数据自动收集并生成各种电子报表与分析图表、减少原人工以纸质文件重复抄报带来人工与纸张的浪费，降低了企业管理成本。

（4）降低人力成本，提高企业运营效率

按原来人工抄表、人工统计、人工整理报表的人数计算，实施能源管控系统之后，预计能源管理部门至少可以减少8-10人，每年可为企业减少人力成本投入数十万元。