技术 | 能源管理系统在赞皇金隅水泥公司的应用

文章提要

介绍了能源管理系统与电量可视化系统、中控DCS控制系统、荧光自动分析系统及智能物流系统等各系统的连接，能源管理系统的功能，以及能源管理系统的使用经验和效果。结果表明，有效利用好能源管理系统可以提高企业能源使用效率，降低企业生产成本。

我公司成立于2008年2月，现有2条2000t/d熟料生产线，1条4000t/d熟料生产线。公司能源管理系统2016年开工建设，2017年3月份上线试运行。在建设及试运行过程中，根据水泥厂的特点加入自主研究设计的部分生产功能，公司能源管理系统精确计算厂/车间/班组的各类能耗指标，并对生产过程及能耗状况进行监视，及时对异常的能耗数据进行挖掘、分析、加工和处理，实现能耗持续改善。

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能源管理系统的连接

系统的软件功能建立在施耐德一体化的自动化和信息化软件体系上，底层能源数据实时平台采用Citect SCADA组态软件和实时数据库，企业数据库采用Citect Historian，企业能源管理及数据分析平台采用Ampla。

1.1　电量可视化系统

电量可视化系统通过OPC接口发布数据，能源管理系统能够通过数据采集工具实现接收，接收的主要为全厂所有设备的电表数据。

1.2　中控DCS控制系统

中控DCS控制系统通过OPC接口发布数据，能源管理系统能够通过数据采集工具实现接收，接收的主要为各工序喂料量、产量、主机运行信号、各个设备控制参数等。

1.3　荧光自动分析系统

能源管理系统通过网络采集荧光自动分析系统数据，接收的主要为生料、熟料的质量信息（化学成分及三率值）。

1.4　智能物流系统

能源管理系统通过网络采集智能物流系统数据，接收的主要为原材料进厂数据、产品出厂量等。

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能源管理系统的功能

能源管理系统大的框架是全厂三条线汇总，然后细分矿山、生料、熟料、水泥、发货、发电六个工序。每个工序下又有不同的功能，能够对全厂各生产过程及能耗状况进行监视，自动核算分析绩效指标，对生产数据进行挖掘、分析降低能耗，以及质量数据监控分析、设备停机分析等。能源管理系统功能见图1。

图1　能源管理系统功能

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业务流程的优化

系统使用前后业务流程对比见表1。

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系统功能使用经验

我们以项目建设为契机，完善公司的能源管理组织机构的设置，理清各部门能源管理的责权分工，制定切实可行的能源管控流程，为企业最大限度地发挥能源管理平台的功能；生产调度：对磨机峰平谷使用、空压机运行进行分析，合理安排空压机开停及运转台数，降低空压机电耗。车间负责人：工艺设备责工：对能耗超标问题制定应对解决措施等。能管责工：对全厂各生产过程及能耗状况进行监视，发现不正常的生产用能状态及时报相关车间并考核。窑磨操作员：使用能源系统提供的“优化工具包”，根据工具包的提示，及时调整和优化各主机和辅机的操作。

每周组织生产车间负责人及责工进行工艺能源周分析，明确影响能效水平的主要原因，确定提高台时产量、降低煤耗、电耗的重点措施，跟踪措施完成进度、效果；同时每月组织生产运行部各车间班组长、中控室操作员、车间领导以及公司领导参加最佳班组、操作员表彰大会，以促进各班组岗位人员提高操作技术水平。

简单介绍使用实例：

4.1 峰平谷管控

图2为2018年5月能源管理系统记录1号生料磨生产用电价格曲线。从图2可以看出，通过使用该系统可以看出生料磨生产用电价格在5月11~21日升高。电价指数越低代表用的谷电和平电越多，指数超过1表示当天利用的峰电比谷平电要多，存在问题。通过分析发现，生料磨两天停一次磨，一次停机约10h，但两天仅能避掉4h的峰值电，致使用电价格升高，随后及时调整开停磨时间，降低了用电成本。

图2 1号生料磨生产用电价格曲线

4.2 空压机电耗管理

一线空压机从2018年4月19日新开1台空压机，空压机电耗升高了0.8kWh/t，20日1#窑停运后空压机运行未变化，仍旧开着3台，空压机出口压力19号开始由之前控制的0.45Pa左右提高到0.56Pa，一直到25日通过使用能源系统分析单耗时发现问题，并关闭1台空压机后空压机出口压力才降下来。22~24日熟料电耗较正常高了1kWh/t，3天多耗电10547kWh。对此问题专门召开分析会，制定了整改预防措施，并对责任部门进行了考核。图3为2018年4月能源管理系统记录的1#窑空压机耗电量与出口压力曲线。

图3 1号窑空压机耗电量与出口压力曲线

05

使用效果

通过使用能源管理系统，及时调整优化各主机的工艺参数，其中1#线窑在相同台时产量状态下工序电量由之前的3560kWh/h降低至3340kWh/h，工序电耗每小时下降200~300kWh/h，熟料电耗降低2.1~2.8kWh/t。

在避峰用电管理方面力求精益求精，各工序平均电价均有所降低，年节约成本约270万元。

在空压机电耗管理上，通过能源管理系统对空压机的开停以及出口压力低位控制，效果明显，1#线空压机电耗下降了约0.22kWh/t，2#、3#线空压机电耗均下降了约0.1kWh/t。

在皮带输送管理上，水泥磨输送电耗2017年0.64kWh/t，2018年0.55kWh/t。

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结束语

能源管理系统项目成功的关键在于企业能在多大程度上利用好这一平台，从而充分发挥系统功能，真正实现提高企业能源使用效率，降低成本的作用。

直 播 回 放

朱豫才：模型预测控制在水泥工业的应用

夏宝林：水泥制成常见问题的原因分析与处理

吴瑶瑶：5000t/d熟料生产线节能降耗改造

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