1. 需求描述

 

      水泥是一种资源消耗型产业，其使用的主要能源是煤、电、水和油，其中，煤和电的消耗量非常大，这两者约占水泥生产成本的70%以上。目前企业对于这些能源的使用没有进行实时监测和连续的记录，对于能源质量和设备的运行状态、运行环境也不清楚，有的还存在很大的安全隐患。另外，由于没有建立用能平衡系统，对于能源在运输、传送等过程中的损耗程度和使用情况不甚了解，造成了大量无谓的浪费。水泥生产过程中，各类用能设备对各种能源的负荷需求并不是一成不变的，但是，水泥生产中涉及的许多大功率高、低压设备都是在满负荷的运行，并没有随着实时的功率需求进行变化。

 

 

       目前，国内水泥市场的竞争已从区域化竞争逐步进入全国性竞争阶段；水泥生产进入微利时代，各个大型水泥集团都是以量取胜，所以，如何降低水泥生产成本，对于水泥企业是至关重要的，有时甚至关乎到企业的存亡。而通过能源管理系统进行能源数据的累积，计算每吨水泥的能源消耗量或每个生产班组的能源消耗量，建立用能考核定额，作为降低水泥生产成本的重要依据。

 

       为此，非常有必要建立一套完整有效的能源管理系统，对水泥生产过程进行三级在线计量，并结合水泥的生产工艺进行设备的节能控制，从而保障水泥生产系统的安全可靠运行、为节能降耗提供有效的技术手段。

能源管理系统功能概述，基于紫金桥实时数据库系统平台构建能源数据在线监测、能源自动化节能控制，对能源数据进行采集、分析、处理、存贮、显示、打印、发布、上传等。

 

完成以下功能：

Ø 电、煤、水等各类能源实时在线三级计量，实时监控；

Ø 能源质量监测；

Ø 自动化节能控制（空压机、泵、风机等），设备的启停等；

Ø 集成DCS、PLC和MIS系统的能源数据；

Ø 能源数据采集、分析、处理、存贮、人机界面、图形及表格化显示、统计分析、打印、发布、远传等功能。

 

系统建设目标

l 采用紫金桥实时数据库平台，结合计算机网络等信息化技术，实现能源实时在线计量、能源质量监测和能源自动化节能控制，集成企业能源系统数据采集、处理和分析、生产调度和管理能源等功能，建设企业能源管理中心。

l 通过能源实时在线计量和能源质量监测，提高安全管理水平。

l 通过能源实时在线计量、监测和系统化的节能控制，实现能源管控一体化，达到2%的综合节能率。

2.需求分析2.1企业能源消耗基本情况

主要能源消耗是固体煤炭和电能。

 

能源种类如下：

 

一、 一次能源

 

煤、电、水。

二、 二次能源

 

三、 压缩空气。

 

2.2能源管理功能实现

 

2.2.1供煤系统

 

记录进厂的煤炭数量，统计用煤总量；

 通过皮带秤、转子秤、冲击式流量计等计量装置进行生产工艺流程中用煤量的统计。

 

2.2.2供配电系统

 

实时监测各类供电回路的电压、电流、有功功率、功率因数、频率等参数；

 实时监测各类供电回路的开关状态，供电回路三相不平衡监测，缺相及开关跳闸报警，变压器、开关及电缆工作温度超限报警等；

 实时监测电能质量，提高用能安全性，避免设备的损伤；

 实现三级计量；

 进行用能诊断，尽早发现功率因数偏低、供电电压偏高等情况，并提示相关人员予以处理；

 在线分析各种用电回路的需量，识别有效负荷与无效能耗，厂区配电网线损分析、变压器负荷率及效率分析等。

 

2.2.3供水系统

 

 对各主要用水点（计量到车间级）进行实时计量；

 建立水平衡系统，实时分析管网的工作状况，及时发现跑、冒、滴、漏等异常状况，避免能源的无谓浪费。

 

2.2.4压缩空气系统

 

对各主要用气点进行实时计量；

建立流量平衡系统，实时分析管网的工作状况，及时发现跑、冒、滴、漏等异常状况，避免能源的无谓浪费；

根据用气量实际需求，实时调节压缩机出力。

 

3.系统方案设计

 

3.1架构图

 

3.2系统软件结构图

 

3.3系统功能

 

（1） 各种能源实时分类、分户（各个分厂、车间）及三级精确计量，计量数据远程传输并存贮在中心实时数据库。

（2） 系统实时监测各供电回路的电压、电流和功率等电力参数，在线分析各种用电回路的需量与质量，识别有效负荷与无效能耗，厂区配电网线损分析， 变压器负荷率及效率分析等，从而可通过技术或行为节能方式，实现企业的有效节能。

（3） 系统实时监视各类供电回路的开关状态，有功无功无功率，供电回路三相不平衡，缺相及开关跳闸报警，变压器、高耗能设备超限报警等，从而确保供配电系统安全稳定运行。

（4） 对泵、风机和空压机等大功率电机，采用变频调速，并实现变频器实时在线联网，实现根据需量动态调节，达到节能的目的。

（5） 对水管网系统建立流量平衡系统，在对各主要用水进行精确计量的同时，实现系统流量的平衡对比。实时分析管网的工作状况，及时发现跑、冒、滴、漏等异常状况，避免能源的无谓浪费。

（6） 采用棒图显示各类能源消耗大小，用饼图显示各分项电耗所占的比例，用趋势图显示能耗的变化趋势；

（7） 系统按日、月、年打印或显示用能消耗报表，并可提供用能的同比与环比报表；

（8） 以实时监测数据为依据，对企业用能进行能效分析，包括企业整体用能及各重点生产工艺和重点用能设备的能效分析。通过实际的分析对比，挖掘各方面的节能潜力，实行节能改造，实现企业有效节能。对已改造完成的项目，通过能效分析数据来验证节能效果。

（9） 通过与现有系统的融合与对接实现数据共享，提高企业能源的自动化和精细化管理水平，对企业的生产起促进作用，使产品的生产数量与质量更有保证；

（10） 软件采用模块化结构，方便今后系统的扩展。

（11） 系统能耗数据可远程上传至集团中心能源管理中心。

 

       结合生产工艺，在保证安全生产和产品质量的前提下，进行节能控制。