摘要:工企業(yè)的能源消耗量大,其節(jié)能潛力也比較大,因此需要控制能耗強(qiáng)度,促進(jìn)能效水平穩(wěn)步
提升。本文對化工企業(yè)的能源消耗現(xiàn)狀進(jìn)行分析,強(qiáng)調(diào)構(gòu)建能源在線監(jiān)測系統(tǒng)的必要性,分析開發(fā)的在線 監(jiān)測系統(tǒng)具有的主要功能與應(yīng)用情況,說明信息化、數(shù)字化、精細(xì)化監(jiān)測系統(tǒng)的具體構(gòu)建路徑,以此促進(jìn)化工 企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
0、引言
現(xiàn)代化工企業(yè)在開展化工生產(chǎn)活動時(shí),應(yīng)借助有效措施,控制產(chǎn)值能耗與產(chǎn)品能耗,保持更高的能源利用率,升級產(chǎn)品結(jié)構(gòu),優(yōu)化生產(chǎn)工藝,完善管理體系,以此來達(dá)成結(jié)構(gòu)節(jié)能與技術(shù)節(jié)能的發(fā)展目標(biāo)。能源在線監(jiān)測系統(tǒng)綜合運(yùn)用分布式控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種科技手段,能夠?qū)崿F(xiàn)對化工企業(yè)能源使用情況的實(shí)時(shí)反映與監(jiān)管,現(xiàn)對該系統(tǒng)的開發(fā)以及應(yīng)用情況展開研究。
1、化工企業(yè)能源消耗現(xiàn)狀
化工企業(yè)雖然在當(dāng)前能源相關(guān)政策的指引下,調(diào)整了生產(chǎn)系統(tǒng),通過技術(shù)創(chuàng)新來解決能耗高的問題,但是在能源管理方面仍舊存在不少問題。計(jì)量能源消耗情況時(shí),所采用的計(jì)量器具存在問題,未能對能耗情況實(shí)施完全計(jì)量,部分計(jì)量裝置陳舊老化,需升級。化工企業(yè)在建立能源管理制度,尤其是定額考核制度以及能源統(tǒng)計(jì)、計(jì)量與采購制度時(shí),需要結(jié)合能源相關(guān)數(shù)據(jù),原有的制度與當(dāng)前的生產(chǎn)體系已經(jīng)出現(xiàn)了不匹配的情況,主要是因?yàn)橹贫戎贫ㄈ狈Ρ匾臄?shù)據(jù)作為依據(jù),導(dǎo)致制度的可行性較差,難以在實(shí)際的能源管理工作中落實(shí)。化工企業(yè)的供配電系統(tǒng)因監(jiān)測不到位,長期存在線路不合理與設(shè)備陳舊老化的問題,生產(chǎn)系統(tǒng)中的設(shè)備管理水平低,設(shè)備嘔需更新與升級。部分生產(chǎn)工序中運(yùn)用了節(jié)能技術(shù)與其他的新工藝,但是技術(shù)的使用情況未得到及時(shí)反饋。
化工企業(yè)的耗能問題來源于線路、設(shè)備、制度與技術(shù)等多方面,在解決這一系列能耗問題時(shí),化工企業(yè)需要采用科學(xué)的應(yīng)對方法,關(guān)鍵的就是應(yīng)有數(shù)據(jù)與技術(shù)作為支持。化工企業(yè)需要建立支持?jǐn)?shù)據(jù)化管理與動態(tài)監(jiān)控功能的新型在線監(jiān)測系統(tǒng),以此為設(shè)備管理、制度調(diào)整以及技術(shù)革新等工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持,減少能源管控系統(tǒng)優(yōu)化過程中的盲目行為。
2、化工企業(yè)建設(shè)能源在線監(jiān)測系統(tǒng)的必要性
化工企業(yè)的能耗管理工作是當(dāng)前“能耗雙控”政策下的工作,化工企業(yè)本身屬于高耗能行業(yè),按照國家低碳節(jié)能發(fā)展要求,需要切實(shí)轉(zhuǎn)變發(fā)展思路,在管理能源的過程中,有效控制能耗。化工企業(yè)是工業(yè)經(jīng)濟(jì)體系的重要組成部分,應(yīng)當(dāng)積極依靠物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)等主流科技手段,為能耗管理工作賦能,打造并運(yùn)用智能化、數(shù)字化的能源監(jiān)測系統(tǒng),使能耗使用過程更加透明化。國家能源局、發(fā)展改革委等也鼓勵(lì)企業(yè)探索全新能源監(jiān)管模式,提高內(nèi)部能源消耗監(jiān)測的技術(shù)水平。能源在線監(jiān)測系統(tǒng)的有效應(yīng)用,有助于化工企業(yè)把控能耗產(chǎn)生與控制的整個(gè)過程,也滿足了企業(yè)當(dāng)前集中監(jiān)管的客觀需求,增強(qiáng)了能耗數(shù)據(jù)的可視化程度。利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理功能,不僅可以保存海量能耗數(shù)據(jù),還能夠?qū)崟r(shí)分析數(shù)據(jù),助力化工企業(yè)挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值,提高對數(shù)據(jù)的利用率。
3、化工企業(yè)能源在線監(jiān)測系統(tǒng)的整體架構(gòu)
在線監(jiān)測系統(tǒng)中所用的現(xiàn)場設(shè)備包括多功能儀表、物聯(lián)網(wǎng)儀表與智能網(wǎng)關(guān)。多功能儀表采用了先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)理念,能夠監(jiān)測電能質(zhì)量、統(tǒng)計(jì)電能數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)全電量的測量目標(biāo),支持輸人、輸出模擬量以及開關(guān)量,安裝方式可選擇導(dǎo)軌安裝或者開孔安裝。物聯(lián)網(wǎng)儀表需要測量現(xiàn)場低壓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的三相有功電能,支持無線通信功能,用戶能夠以便捷的方式來管理、采集、監(jiān)測用電情況,可將其安裝到配電箱之中,以此對各種負(fù)荷與各個(gè)區(qū)域的分項(xiàng)電能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)量以及分析。另外,物聯(lián)網(wǎng)儀表還需滿足測量諧波、不平衡度、相角、功率因數(shù)、功率、電流以及電壓等需求。智能網(wǎng)關(guān)使用功能嵌人式系統(tǒng),通過身份認(rèn)證以及加密技術(shù)滿足安全保障需求,提供斷點(diǎn)續(xù)傳與壓縮上傳的功能。
4、化工企業(yè)能源在線監(jiān)測系統(tǒng)的基本功能
4.1 數(shù)據(jù)監(jiān)測與圖形監(jiān)測
能源在線監(jiān)測系統(tǒng)可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)視的方式,監(jiān)管各種能源介質(zhì)以及化工生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行參數(shù),進(jìn)而確保問題在形成之初就能夠被發(fā)現(xiàn),化工企業(yè)也能夠直接進(jìn)行干預(yù),科學(xué)開展能源調(diào)度與生產(chǎn)優(yōu)化工作。系統(tǒng)綜合采用管網(wǎng)圖、表格、趨勢發(fā)展圖以及流程圖等形式從多個(gè)角度呈現(xiàn)監(jiān)控情況,監(jiān)控范圍涵蓋企業(yè)內(nèi)部、生產(chǎn)車間、主要工序以及各類設(shè)備,監(jiān)控對象包括化工企業(yè)的風(fēng)、汽、電、水、煤氣以及固體燃料等,同時(shí)還支持監(jiān)控畫面組合功能。
能源監(jiān)控模塊是該系統(tǒng)重要的功能模塊,其采用多種分類方式,可按照蒸汽、水、壓縮空氣、氧氣、天然氣與電等化工企業(yè)的常見能源介質(zhì)分類;按照化工企業(yè)各個(gè)生產(chǎn)區(qū)域提供分層監(jiān)控的功能,呈現(xiàn)單體畫面、區(qū)域畫面與整廠畫面;按照實(shí)際操作用途進(jìn)行分類顯示,可呈現(xiàn)報(bào)警畫面、系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作畫面以及生產(chǎn)過程的畫面;支持生產(chǎn)現(xiàn)場控制以及就地控制等控制方式;依照能源使用對應(yīng)的基本流程,提供分環(huán)節(jié)監(jiān)控的功能,具體包括能源使用環(huán)節(jié)、能源輸配環(huán)節(jié)、能源轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。
4.2 能源分析與管理
該系統(tǒng)對生產(chǎn)設(shè)備以及化工企業(yè)其他方面的能效以及單耗指標(biāo)進(jìn)行分析時(shí),主要依照化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及國家標(biāo)準(zhǔn)。針對企業(yè)內(nèi)各個(gè)區(qū)域形成的設(shè)備能效、裝置設(shè)施能效以及廠級能效等實(shí)時(shí)能耗情況實(shí)施多層級式監(jiān)視與管理,多角度的方式展現(xiàn)化工企業(yè)在當(dāng)前時(shí)段的能耗水平,管理人員即可借此判斷能耗是否出現(xiàn)異常。系統(tǒng)在監(jiān)管的基礎(chǔ)上,還能夠提供企業(yè)能源使用報(bào)表,在對能源消耗情況進(jìn)行反映時(shí),能夠滿足及時(shí)等多重要求,系統(tǒng)的報(bào)表生成功能可為管理者提供對外、對內(nèi)能源報(bào)表以及能源平衡報(bào)表,工作人員以報(bào)表為依據(jù),定期向上匯報(bào)化工產(chǎn)品生產(chǎn)狀況以及能耗控制情況,組織報(bào)表時(shí)主要以時(shí)間為準(zhǔn),如年度報(bào)表、季度報(bào)表、月度報(bào)表以及日報(bào)表,工作人員可自定義報(bào)表的形成樣式。其他部門進(jìn)行報(bào)表編制時(shí)同樣需要從該監(jiān)測系統(tǒng)中獲取所需的數(shù)據(jù)。
4.3 能源使用情況考核管理
化工企業(yè)需要針對能源使用情況落實(shí)考核工作,以此督促各個(gè)部門重視能源消耗情況。用能單元是化工考核中主要的考核對象,工序形成的生產(chǎn)能效與化工產(chǎn)品對應(yīng)的單耗為主要考察內(nèi)容。在系統(tǒng)中科學(xué)選擇標(biāo)準(zhǔn)值與限定值,實(shí)現(xiàn)考核目標(biāo)。系統(tǒng)可以直接依照化工企業(yè)預(yù)設(shè)的能效指標(biāo)與能源使用方案,參照具體的指標(biāo),從定額、計(jì)劃等方面開展分析工作,輔助化工企業(yè)對所有員工、各班組、各部門以及各個(gè)分廠進(jìn)行考核。在系統(tǒng)的支持下,考核結(jié)果能夠更貼合實(shí)際情況,也更具有客觀性,同時(shí)能夠確保能耗控制工作落實(shí)到個(gè)人,避免能耗控制產(chǎn)生形式化的問題,符合精細(xì)化管理理念。
4.4 能耗警報(bào)提示
警報(bào)提示是在線監(jiān)測系統(tǒng)的重要功能,結(jié)合具體能源介質(zhì)的情況,針對生產(chǎn)系統(tǒng)以及其他各處的監(jiān)測點(diǎn),設(shè)置合適的警報(bào)限值與安全限值。一旦有能源在使用期間產(chǎn)生超過限值的情況,系統(tǒng)將會自動提示警報(bào)信息,引起管理人員的關(guān)注,對相應(yīng)的工序或者設(shè)備進(jìn)行調(diào)整,進(jìn)而恢復(fù)用能系統(tǒng)的節(jié)能性與安全性。警報(bào)功能包括瞬時(shí)量警報(bào)、累積量警報(bào)、指標(biāo)超限警報(bào)、指標(biāo)范圍內(nèi)警報(bào)以及下/上限警報(bào)等。監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心能夠按照使用者發(fā)送的通信指令,獨(dú)立設(shè)置不同的警報(bào)參數(shù)。若系統(tǒng)獲取警報(bào)數(shù)據(jù),將會運(yùn)用多種不同的方式將警報(bào)信號輸送到管理者處,具體有APP提示、短信提示與日志記錄等方式。警報(bào)周期也并非固定的,可以按照使用需求進(jìn)行設(shè)定;系統(tǒng)具備較高的智能化水平,可智能地區(qū)分呈現(xiàn)連續(xù)狀態(tài)的警報(bào)情況,若警報(bào)已經(jīng)被消除,系統(tǒng)也能夠在短時(shí)間內(nèi)做出相應(yīng)的反應(yīng),恢復(fù)至正常運(yùn)行狀態(tài)。
4.5 設(shè)備管控
在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能還包括管控設(shè)備,系統(tǒng)的管理設(shè)備功能模塊和管理者的智能移動設(shè)備中的APP連接,僅通過手機(jī)、IPAD等智能移動設(shè)備就可以了解各個(gè)設(shè)備的使用情況與主要信息,同時(shí)還能夠查詢設(shè)備相關(guān)的巡檢報(bào)告、工作記錄以及巡檢方案等。系統(tǒng)支持電子化設(shè)備巡檢功能,巡檢工作人員在巡檢環(huán)節(jié)中,抵達(dá)具體設(shè)備所在位置后,對設(shè)備進(jìn)行檢查,完成檢查任務(wù)后,對設(shè)備表面粘貼的二維碼進(jìn)行掃描,則可錄入此次巡檢信息。系統(tǒng)獲取并處理設(shè)備養(yǎng)護(hù)維修記錄、更換記錄、運(yùn)行情況等數(shù)據(jù)之后,可為各個(gè)設(shè)備定制專門的運(yùn)維方案,并且以數(shù)字化的方式來管理運(yùn)維期間形成的電子文檔、運(yùn)維數(shù)據(jù)以及運(yùn)維流程,提高設(shè)備調(diào)度工作的科學(xué)化水平。
5、化工企業(yè)能源在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用情況
5.1 實(shí)時(shí)跟蹤主要裝置
應(yīng)用在線監(jiān)測系統(tǒng),能夠直接對設(shè)備、裝置的實(shí)際工況變化情況進(jìn)行反映,管理人員可以以此為依據(jù),有針對性地提升能源使用率。系統(tǒng)能夠追蹤能耗較高的設(shè)備的運(yùn)行情況,還能夠自動將實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,分析設(shè)備的能耗表現(xiàn),管理人員借助系統(tǒng)提供的能耗數(shù)據(jù)可更加解決設(shè)備問題。若出現(xiàn)異常的能耗使用情況,系統(tǒng)能夠快速發(fā)送警報(bào)信息,技術(shù)人員也能夠在及時(shí)前往現(xiàn)場處理問題,避免問題長期停留在化工生產(chǎn)系統(tǒng)中,朝著嚴(yán)重化的方向發(fā)展,通過及時(shí)處理來實(shí)現(xiàn)化工企業(yè)的節(jié)能提效的發(fā)展目標(biāo)。在線監(jiān)測系統(tǒng)對化工企業(yè)的氣、水以及電等能源消耗展開準(zhǔn)確計(jì)量時(shí),可針對同一顆粒度條件下的能耗情況進(jìn)行對比分析,管理者可對不同介質(zhì)能耗規(guī)律進(jìn)行了解,并為其進(jìn)行科學(xué)排名,確定能源使用環(huán)節(jié)中的管理短板與不合理之處,改變原本的能源分配方案,控制能源浪費(fèi)。
5.2 構(gòu)建閉環(huán)管理體系
化工企業(yè)原本的能耗管理工作中,受到技術(shù)、理念等方面的影響,往往采用事后處理的方式,即在已經(jīng)產(chǎn)生能耗問題后,才對存在問題的設(shè)備進(jìn)行調(diào)整,這種處理方式的經(jīng)濟(jì)性較差。而在線監(jiān)測系統(tǒng)體現(xiàn)出了全過程管控理念,兼顧了事前、事中以及事后三個(gè)階段的管理需求,為化工企業(yè)構(gòu)建了閉環(huán)式的先進(jìn)管理體系。系統(tǒng)提供統(tǒng)計(jì)能源功能、管理能源使用實(shí)績功能以及考核評價(jià)功能,覆蓋前期計(jì)劃制定、中期調(diào)度操作以及后期管理考核等多方面管理需求。化工企業(yè)聯(lián)合運(yùn)用數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)與該監(jiān)測系統(tǒng),能夠細(xì)化能耗指標(biāo),系統(tǒng)為其提供可靠的數(shù)據(jù)來源,展示各個(gè)工序的主要能耗情況。以此推動現(xiàn)有能耗管理流程不斷優(yōu)化,制定能耗、設(shè)備管理流程,采用有實(shí)效的設(shè)備節(jié)能舉措。化工企業(yè)的管理人員運(yùn)用在線監(jiān)測系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)并分析氣、水、電等主要能源在周期范圍內(nèi)所形成的費(fèi)用,從而掌握能源費(fèi)用分布狀況,再對不同考核區(qū)間形成的能源成本實(shí)施比較與分析,根據(jù)分析結(jié)果來落實(shí)日常性的能耗管理以及績效獎懲實(shí)施工作。
5.3 建立集成化的監(jiān)控系統(tǒng)
該系統(tǒng)助力化工企業(yè)構(gòu)建綜合化、集成化的能源監(jiān)控中心,集中監(jiān)控耗電設(shè)備、耗能設(shè)備、固體燃料、生產(chǎn)運(yùn)行、動力介質(zhì)以及計(jì)量裝置等的相應(yīng)情況。在線監(jiān)測系統(tǒng)還能夠和化工企業(yè)所用的其他系統(tǒng)進(jìn)行連接與集成,實(shí)現(xiàn)和SCADA、DCS、PLC、MES等信息管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸與其他方面的交互,消除化工企業(yè)潛在的信息孤島問題。化工企業(yè)可借此構(gòu)建數(shù)據(jù)共享機(jī)制,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)供銷數(shù)據(jù)、化工生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及能源數(shù)據(jù)的相互聯(lián)動與對接,更好地挖掘與利用各種數(shù)據(jù)資源,把握生產(chǎn)與能耗之間的平衡,提高生產(chǎn)管理水平。
6、AcrelCloud-5000安科瑞能耗管理系統(tǒng)解決方案
為貫徹落實(shí)國發(fā)[2007]15號的精神,住建部印發(fā)《關(guān)于印發(fā)國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)相關(guān)技術(shù)導(dǎo)則的通知》(建科[2008]114號),組織編制“國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗監(jiān)測系統(tǒng)”一系列技術(shù)導(dǎo)則及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。這些導(dǎo)則統(tǒng)一了能耗數(shù)據(jù)的分類、分項(xiàng)方法及編碼規(guī)則,實(shí)現(xiàn)了分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、準(zhǔn)確傳輸、科學(xué)處理、有效儲存。我司AcrelCloud-5000能耗監(jiān)測系統(tǒng)嚴(yán)格按照導(dǎo)則要求開發(fā),符合導(dǎo)則要求的各項(xiàng)技術(shù)要求。
7、系統(tǒng)架構(gòu)

計(jì)量層:主要安裝各種類型計(jì)量儀表(電表、水表、燃?xì)獗怼⒗錈崃坑?jì)等);支持RS485、LORA、4G直傳等方式。
傳輸層:傳輸層核心是使用ANet系列網(wǎng)關(guān);主要特點(diǎn)是支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳、支持多種協(xié)議轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)機(jī)密傳輸。
服務(wù)層:能耗系統(tǒng)的中心,主要用于接收網(wǎng)關(guān)或4G終端傳輸?shù)臄?shù)數(shù)據(jù),存儲數(shù)據(jù),為用戶訪問提供數(shù)據(jù)接口。
展示層:主要為用戶提供訪問平臺數(shù)據(jù)的功能,支持跨平臺訪問,用戶可以使用PC瀏覽器、手機(jī)APP隨時(shí)了解項(xiàng)目能耗情況。
8、系統(tǒng)主要功能介紹
8.1 綜合看板


包含GIS地圖,可用顯示所有建筑的分布情況。針對建筑本周與上周用能出現(xiàn)增加或下降的情況,分別用紅色和藍(lán)色圖表表示。平臺可按照單位面積能耗與折標(biāo)綜合能耗顯示當(dāng)前平臺排名前10的建筑信息。平臺可顯示平臺接入儀表數(shù)量、平臺接入建筑總面積、平臺接入建筑上月總能耗等。同時(shí),該頁面還有針對不同維度數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析后的結(jié)果展示。
8.2 單建筑能耗對比分析

單建筑能耗主要是針對單一建筑進(jìn)行建筑分類分項(xiàng)能耗數(shù)據(jù)分析,分類分項(xiàng)嚴(yán)格按照平臺的標(biāo)準(zhǔn)與要求進(jìn)行劃分,如圖中左側(cè)部分的樹形結(jié)構(gòu)。
數(shù)據(jù)可以按照表格、柱狀圖、曲線的形式進(jìn)行展示統(tǒng)計(jì)。可以直觀觀察分類能耗與分項(xiàng)能耗的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)是否正常。
8.3 多建筑對比分析

多建筑能耗分析主要是將多棟建筑的分類或分項(xiàng)用能情況放到統(tǒng)一界面中。可按逐時(shí)、逐日、逐月、逐年的方式查看選中建筑的分了或分項(xiàng)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通過曲線圖或表格形式展示。
8.4 數(shù)據(jù)異常判定

平臺接入并維護(hù)多棟建筑的數(shù)據(jù),建筑現(xiàn)場情況多種多樣,為保證系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確與可靠,平臺中增加了數(shù)據(jù)異常檢查功能,當(dāng)數(shù)據(jù)檢查時(shí)不符合預(yù)定的情況時(shí),及時(shí)產(chǎn)生報(bào)警并生成工單派發(fā)到維護(hù)管理人員郵箱中。
8.5 用戶報(bào)告

用戶報(bào)告主要內(nèi)容包含各分類能源消耗量的趨勢分析、對比分析、占比分析等,還包含數(shù)據(jù)異常統(tǒng)計(jì)情況與派單情況。
9、系統(tǒng)硬件配置

10、結(jié)語
化工企業(yè)落實(shí)能源管理工作刻不容緩,面對能耗管理在技術(shù)、制度等方面的問題,企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識到在線監(jiān)測系統(tǒng)的重要性與必要性。在線監(jiān)測系統(tǒng)的能源數(shù)據(jù)檢測、圖形監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析、能耗警報(bào)以及設(shè)備管理等功能對于能源科學(xué)管理與合理使用均有重大意義。隨著化工企業(yè)能源消耗結(jié)構(gòu)不斷變化,數(shù)據(jù)量持續(xù)增加,應(yīng)繼續(xù)升級在線監(jiān)測系統(tǒng),強(qiáng)化其數(shù)據(jù)分析功能,以此來充分挖掘化工類企業(yè)的節(jié)能潛力,強(qiáng)化其在化工領(lǐng)域中的綜合競爭力。