余喜珍：能源管控系统实施方案ppt.ppt

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1、水泥企业能源管控系统实施方案余喜珍天津市华通网络工程有限公司,关于天津华通公司,坐落于天津华苑高新技术产业园区海泰软件出口基地。专门从事钢铁、水泥等行业自动化工程技术与信息技术开发实施的高新技术企业。公司成立九年来承担了大型钢铁集团原料场、烧结、炼铁、炼焦与轧钢自动化工程近80项，承担电力、矿山、石化、港口等行业自动化工程达60余项，同时承担了山东丛林集团、中联集团平邑、沂南、济源水泥厂4500T/D水泥熟料生产线和余热发电DCS控制系统，承担了枣庄粉磨站DCS控制系统等10余项自动化工程。公司从2009年开始进军制造业信息化工程，现在公司已拥有一支由水泥、钢铁行业专家和制造业信息化专家领衔、

2、有数十余名中、高级工程师组成的软件研发队伍。公司主要技术骨干曾经承担了多项国家与天津市重点科技攻关课题，已取得软件著作权7项、实用新型专利2项，承担了天钢集团原料混配与高炉生产管理、天津军粮城电厂输煤管理、天铁烧结生产管理、唐山国丰钢铁与西林钢铁集团能源中心建设、中联平邑水泥能源管控、质量管理等信息化工程近20项。天津华通以人才和技术为基础，创造最佳软件产品和实施服务，为实现我国水泥行业两化融合做出贡献。,水泥企业信息化体系架构,一、能源管控系统实施目标与任务,1、实施目标与系统定位： 目标：通过搭建软硬件监控平台，实现对电、煤炭、蒸汽、压缩空气和水等有关能源介质的检测及控制，进而完成能源的优

3、化调度和管理，将能耗信息集成，提供有效的数据分析和预测技术手段，指导能源的合理配置和利用，实现安全、优良供能、最终实现提高整体能源利用效率、降低消耗的目的。 定位：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。,一、能源管控系统实施目标与任务,2、能源系统实施任务： 能源运行数据实时采集、存储、数据库归档和即时查询能源系统主设备运行状态的监视； 能源系统主要设备的集中监控、操作、调整； 能源综合平衡、合理分配、优化调度； 异常、故障和事故处理。,二、EMS体系结构与功能框架体系架构图,二、EMS体系结构与功能框架功能框架图,二、EMS体系结构与功能框架

4、数据管理模型,三、能源管控系统实施主要内容,能源数据采集能源设备运行状态监控基础能源管理,3.1 能源数据采集能源数据采集采用GE公司的proficy Historian实时数据库解决方案具体采集方式有3种： 1）对于在DCS系统中的能源与生产数据，用proficy Historian提供的对施耐德公司的DCS访问的OPC接口对2000-1200余点能源数据进行实时收集并存储到实时数据。 2）电力系统由于未进入DCS系统，低压电表采用通过变电站的多功能电度表的modbus RTU通讯形式进行采集；高压电表采用modbus RTU从总降变电站综保系统后台RS485串口读取所需信。 3） 从汽车衡

5、联网数据库服务器中读取所需进煤量与进石灰石量数据信息。 能源数据采集内容：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）供配电数据采集,1、采集的主要数据 ： 采集110KV总降变电站110KV进/出线刀闸开关、母线电压和频率，进线一、二段的电流、有功、功率因数等； 110KV/10KV变压器10KV出线的三相相电压。各区域变10KV高压设备电表的有功功率、功率因数、电流及频率等。 对8个低压配电室（原料处理、原料磨、窑尾、煤磨、窑头、水泥磨、水泥包装）内置约342块低压电表主要采集有功电量、功率因数等。同时采集各配电室进线三相相电压与电流值。 余热发电机组并网的三相相电压

6、和Uab线电压、P,cos，总发电量与自用电量。 各电站保护、火灾报警信号。,（1）供配电数据采集,2、数据采集的接口方式 总降变电站配备了南瑞公司综合继电保护系统，余热发电配电室采用GE公司综合继电保护系统，电力系统 108块高压电表采用modbus RTU从总降变电站综保系统后台RS485串口读取所需信息到电力数据采集服务器中；8个低压电气室通过电表的485通讯口采集，在该8个变电站分别铺设458通讯电缆把本站的多功能低压电度表串联起来并架设RTU总线网关和RTU数据采集服务器，完成数据采集。,EMS与供配电系统接口,（2）动力能源数据采集,动力能源主要包括：蒸汽、压缩空气。压缩空气 （1

7、）2个空压站9台空压机组运转情况； （2） 监测各空压机排气温度：从空压机供货商提供的专用控制微处理器中采用通讯方式读取压力与温度数据，同时监测煤磨区域压缩空气总管压力，低于0.58MPa报警，若低于0.5MPa跳停，煤磨皮带机停止运转。蒸汽 （1）2台AQC、SP炉运转信号（即引风机信号）、蒸汽发生量、流量、压力、温度进行监测；并网后的蒸汽压力、流量、温度，出汽轮机组的蒸汽压力、流量，温度进行监测。（2）蒸汽系统用户-汽轮发电机组并网的三相相电压和Uab线电压、发电量、自用电量进行检测。,（3）煤炭、水数据采集, 煤 煤炭仓库日进煤量、库存量、出库进煤均化库量、出均化库量、入粉磨站量、进窑头

8、、窑尾喷煤量进行检测； 水 地下水供水总管道流量、压力及水质（电导率、ph、Na+、溶解氧、硬度）； 循环水给水总管道流量、压力及水质（ph、浓缩倍数）； 炉水（低压、高压、sp炉水）管道压力及水质（电导率、ph）,（4）动力、煤炭及水能源数据采集,动力、煤炭及水系统数据采集方案：数据采集方案：分别生产工序与余热发电二个工业以太网段设置数据采集服务器，通过接口对系统能介数据、设备运行状态生产数据进行采集，然后按系统上传到公司能源中心数据库服务器中。对于没有进入系统的数据，可通过将现有仪表改造成带有通讯接口的数显仪表经RTU(远程测控终端)采集存储到数据采集服务器中，然后按系统上传到公司能源管控

9、数据库服务器中。,3.2能源设备运行状态监控,采用GE公司Proficy HMI/SCADA-iFIX、Proficy Historian和iFIX WebSpace构成的能源监控平台，对平邑中联水泥的煤炭系统、电力系统、水道系统、动力系统（压缩空气、蒸汽）的能源介质计量信息进行数据存储，运行潮流数据的实时短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，并通过iFIX WebSpace将iFIX画面转换成HTML文件，通过Web服务器实施发布。主要完成公司整个能源管网和主要产/耗能设备的实时监视工作，使能源管理人员在监控中心能及时了解生产现场全貌，便于及时发现问题并指挥

10、调度。显示的方式有数字、表格、图形图像等。包括管网总貌图监视、工艺流程图监视、设备状态监视、故障报警显示、潮流监视，测点趋势图等。,3.2能源设备运行状态监控,主要设计显示监控画面有：企业主要工艺设备总貌画面和主要能源介质 网管画面 共计20个监控画面，实现对全部生产线所有的产耗能设备的状态实时监视。其中主要有：,能源调度中心总貌图画面;供配电系统总貌图画面；压缩空气系统管网总貌图画面；给排水系统总貌图画面；煤粉制备系统总貌图画面；蒸汽、余热发电系统总貌图画面；环保监测画面。,（1）主要工艺设备总貌图画面,原料处理：石灰石破碎机、喂料机、带式输送机、辊压机和原料仓的连续料位；生料车间：1#、2

11、#原料磨运行状态、斗提、选粉空压机状态、均化库连续仓位；熟料车间：窑主传电机状态，配料量，分解炉温度，熟料破碎机运行状态，熟料库料位，冷却机篦板温度，水泥车间：辊压机、1#、2#水泥磨运行状态，水泥仓仓位、3台水泥包装机的运行状态等；煤粉制备系统，余热发电系统等共6部分画面。,主要工艺设备总貌图,（2）环保监测指标监控,回转窑头、尾烟气量、烟尘、SO2、NOX、CO含量，除尘前、后浓度和排放量；回转窑窑头、窑尾烟气净化后：烟尘、SO2、NOX浓度和排放量；煤磨除尘系统后烟尘排放量；循环水、炉水的钠离子，PH值、电导率、溶解氧、浊度等指标。,主要对以下水泥企业环保监测指标进行监控：,3.3基础能

12、源管理 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，具体功能如下：,能源计划管理；能源实绩与能源平衡管理能源质量管理；生产日报与报表管理；对标管理能源分析与考核管理；能源预测与调度管理,（1）能源计划管理,根据生产计划编制能源供应计划和能源需求计划。在制定能源计划时，还需使用各工序能源实物单耗量数据，可以参数设定的方式录入系统，或者根据历史能源消耗数据由系统计算出各工序的能源实物单耗情况，可以提供用户选择的功能，以选择特定时间的工序能源实物单耗量。系统自动编制的能源计划值数据，可以人工的方式进行编辑。历史能源计划数据的查询功能，按日期、使用单位条件查询 。,（2

13、）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。当系统生成各类能源实绩报表后，可以编制能源平衡报表。系统自动从数据库表中提取相关数据，最终生成主要能源介质（电、煤炭、水）平衡报表与企业总能源综合平衡报表。,（3）能源质量管理,对进厂各种煤进行质量管理。系统每日提取进煤指标数据，然后对相关质量数据进行监测、分析、反映各指标变化情况。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。水质数据处理主要是对不同时期水质的质量数据进行监测、分析，并依据标准指标值，计算相应的合格率。并绘制不同时期的水质趋势图、历史曲线图等.,（4

14、）生产日报与报表管理,完成班组生产实绩、班组消耗指标、班组台时、班组能耗、班组产量、班组设备运转率、日生产完成情况能源消耗等生产日报表以及月上报集团各种数据报表等。,（5）对标管理,吨熟料、水泥分步电耗、综合电耗、煤耗、综合能耗对标分析。按月、季度、年统计吨熟料、水泥分步电耗、综合电耗、综合能耗及吨熟料标煤耗、发电量，并与集团内、国内、国际同行业先进水平以及自己历史最好水平对比分析。,（6）能源分析与考核管理,根据能源计划数据、能源实绩数据、生产产量数据等进行数据的比较、分析和挖掘，达到评价能源计划能力、提高能源合理利用水平、能源管理水平，为管理者提供决策依据。系统可以表格、图表、曲线等多种方

15、式直观显示数据。主要包括：能源计划的比较分析。主要按工序、按产品比较计划和实绩的偏差情况，考核计划的准确度。以及不同时期计划与计划的偏差，分析产生偏差的原因。 能源实绩的比较分析。计算分析每工序分步电耗、综合电耗与综合能耗，并与历史同期、与历史最好月或指定月份的对比偏差分析。 工序能耗考核管理。建立工序能耗指标体系，对工序能耗情况按指标进行考核。吨熟料、吨水泥能耗指标分析。,（7）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中的某一数据，可以是平均数据，也可以是历史最好工序能耗数据，或者正常生产时期的工序能耗数据计算未来某段时期（以月为基本单位）的能源消耗情况，进行用能优化调

16、度管理。,建立用电负荷平衡调度模型： 按供电局关于峰谷平用电费用规定：尖峰：10:30-11:00 19:00-21:00（电价：1.38346元）；高峰8:30-10:30,18:00-19:00（电价：1.30208元/度）；平：7:00-8:30 11:30-18:00（电价：0.8138元/度）；谷：23:00-7:00（电价：0.32552元/度最低。 调度原则：对8个重点耗电工序生产计划及工序间的物料仓储变化进行在线监视与调度。其中对石灰石破碎机 、原煤均化棚进料 、原煤均化棚出料 、生料调配站进料 、水泥磨 等5工序全部安排在夜间（谷段：23:00-7:00）开机运行，使每个工序

17、生产并存储物料满足下工序日生产用料；对于煤磨、生料磨、 水泥调配站进料（熟料散装） 3个工序在线监视：煤粉仓单仓仓重、生料库仓位、水泥调配站仓位 的变化情况，只有物料存储达到最低极限时才允许在峰段开机，使其尽量在用电谷段与平段开机运行，达到节省用电费用。,（7）能源预测与调度管理,（7）能源预测与调度管理,下一步要做的工作：建立回转窑烧成系统热能利用模型：在对窑系统大量运行数据统计分析与熟料质量分析基础上，根据热平衡原理，在线统计烧成系统热效率以及热能损失流向，提供余热利用方案，对露点以上烟气余热进行回收。建立回转窑烧成系统最佳燃烧系统优化控制方案：建立回转窑烧成系统热耗模型，按生料烧成熟料所

18、需热量计算并控制窑头窑尾喷煤量，同时结合低氮燃烧、脱硝工程合理控制空燃比达到富氧低氮燃烧目的，减少Nox排放量、减少烟气带走热量，提高热能利用率。,四.能源管控系统取得效果-直接经济效益,（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，项目在平邑水泥厂投入使用后一年中，吨熟料平均综合能耗平均下降1.24%，从12年9月至2013年8月共生产熟料106.86万吨，年节约标煤1430吨（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下降3.5%，峰电价：1.30208元/度，低谷时间段用电负荷增加3.5

19、%，谷电价：0.32552元/度，电价差：0.97656元/度，平均电价下降： 0.97656元/度 * 3.5%=0.0342元/度。 2012年9月至2013年8月公司总用电量6668.9305万度，年节约用电成本为:0.0342元/度*66689305度/3=760258元=76万元。,四.能源管控系统取得效果-间接经济效益,（1）合理安排能源调度、达到能源平衡，减少停机等待时间，提高产品质量和产销率，同时提高生产效率和产品产量。 没有采用能源管理系统以前，公司领导对能源使用情况很难及时了解，导致生产的指挥和能源调度相对比较困难。系统上线后，管理人员根据系统提供的统计分析数据，很快掌握现

20、场能源耗用情况，及时进行能源平衡调度。减少停机等待时间，提高产量，降低能源成本。（2）减少办公费用、降低成本，提高企业运营效率 能源管控系统为企业搭建了能源管控服务平台，实现了企业内部2000个能源信息数据自动收集并生成各种电子报表与分析图表、减少原人工抄表并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。 按原来450块电表人工抄表、人工统计、人工整理报表的人数计算，在实施能源管控系统之后，预计能源管理部门至少可以减少2-4人，按照每人每年的薪金福利支出6万元考虑，每年可为公司减少人力成本投入约12-24万元。,四.能源管控系统取得效果-社会效益,（1） 电力、钢铁和建材是全国的

21、耗能大户，其中水泥工业能耗占建材工业总能耗75%，其消耗煤炭占全国煤炭总消耗量的15%，因此水泥行业的节能降耗对国家节能降耗目标的实现起到非常重要作用。由于水泥煅烧产生大量NOx，排放浓度为300mg/Nm32200mg/Nm3，每吨熟料约产生1.5公斤1.8公斤氮氧化物，水泥行业约占全国氮氧化物排放总量的10%。今年水泥产量将突破21亿吨，氮氧化物排放持续上升，水泥行业节能减排任务艰巨。 （2）在水泥行业面临节能减排的大趋势下，如何提高各企业能源利用效率，降低能源浪费已成为企业生存和发展的关键。通过对水泥行业能源管控系统开发与推广应用，不仅可达到明显的节能降耗效果、增加经济效益，缓解我国能源紧张状况，并减少有害气体的排放，改善环境质量。同时可大幅度降低行业能源成本，提高行业整体经济实力。因此本项目社会效益巨大。,谢谢 ！ 联系电话：余喜珍：13803068209,