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摘 要：水泥行業(yè)一直以來是以高消耗、高污染和低效益的經(jīng)營模式著稱，近些年，社會對節(jié)能環(huán)保的呼聲愈發(fā)高昂，水泥行業(yè)發(fā)展一條以節(jié)能環(huán)保標準化工作體系為支撐，以低消耗、低排放、高效率的新型清潔生產(chǎn)道路已迫在眉睫[1]，而水泥能源管理系統(tǒng)也正是因節(jié)能要求應(yīng)運而生的，本文是筆者在水泥行業(yè)實施能源管理系統(tǒng)的技術(shù)分享，旨在為水泥能源管理系統(tǒng)的程序編寫人員提供開發(fā)指導(dǎo)思路。

關(guān)鍵詞：水泥廠 能源管理 節(jié)能 信息化

0 前言
       本文選用的案例為我院總承包的西藏藏中建材股份有限公司4000t/d熟料水泥生產(chǎn)線，該水泥廠與2017年4月建成投入試生產(chǎn)，筆者參與該水泥廠的能源管理系統(tǒng)開發(fā)工作，在供電系統(tǒng)方面，該廠采用 110KV/10KV 供電，總裝機容量44216.1KW，計算有功、無功和視在功率分別為35752KW、9961看KVar、37113.7KVA，電費是生產(chǎn)成本的主要構(gòu)成部分,該項目也是西藏地區(qū)的用電大戶，所以用電情況不容小視，必須要明明白白的清楚每一度電是用在了哪里，而一般水泥廠的用電情況的統(tǒng)計是由人工記錄的，由動力部電工在各電氣室手抄，這種方式不僅效率低，而且也不能對用電系統(tǒng)進行實時監(jiān)測和分析，更提不上給水泥廠管理人員提供決策支持，鑒于該項目計劃是打造成國內(nèi)先進的智能化水泥工廠，在節(jié)能管理這一塊我們給業(yè)主引進了一個集團級的、集中統(tǒng)一的能源管理系統(tǒng)。

1 水泥廠能源管理系統(tǒng)方案設(shè)計
1.1了解業(yè)主需求
      要做方案首先必須要了解需求，水泥廠有很多部門，也有很多不同層級的員工，各個部門各個層級員工對于能源管理的需求是不同的，因為大部分開發(fā)代碼的人對于水泥廠的情況是不了解的，所以在項目實施之初需要走訪廠里面許多人，如下為各個典型崗位對于能源管理的需求想法：
      a.最高層領(lǐng)導(dǎo)：“我們投資的這套系統(tǒng)是否能確實看到效益？怎樣利用能源管理系統(tǒng)達到不斷節(jié)能的目的？在管理和組織架構(gòu)上需要做哪些調(diào)整來配合這套系統(tǒng)的使用？”
      b.生產(chǎn)副總：“怎樣得到各個車間實時的、真實的能源消耗來做對標管理？怎樣公平的對不同部門進行考核？”     

      c.財務(wù)部長：“每個月的水、電賬單跟實際使用是否有出入？”

      d.車間主任：“我車間的電耗為什么比以前高了？哪里可以得到實時的數(shù)據(jù)分析？”      

      e.動力部長：“電能質(zhì)量如何？會不會影響用電設(shè)備的可靠性？會不會被供電部門罰款？”      

      f.中控主任：“數(shù)據(jù)太多、分析難度大、耗時長，能否及時發(fā)現(xiàn)節(jié)能的機會？怎樣保證我們的操作員每天都在進行最優(yōu)化、最節(jié)能的控制？怎樣便捷的進行班組績效考核以提高他們的責任心？”  

     g.操作員：“哪個部位的耗能不正常了？我怎么樣操作才能節(jié)能？能不能有實時的提示？”
     其實每個水泥廠的需求是大同小異的，但是為了體現(xiàn)個性化服務(wù)和對于業(yè)主的尊重，還有增加業(yè)主的參與度以便系統(tǒng)更容易投入使用，每個項目還是需要單獨跟水泥廠相關(guān)部門做交流的。
1.2設(shè)計思路：
      本著技術(shù)的理性應(yīng)用、務(wù)實的設(shè)計思路，從技術(shù)措施、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的性能和管理、技術(shù)保障等方面綜合評估和選型，確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，達到最佳的效果。方案采用如下的設(shè)計思路，從方案的提出——設(shè)計——開發(fā)——實施——調(diào)整——維護試運行、直到整套系統(tǒng)的最終使用，從水泥廠本身發(fā)現(xiàn)能源問題，并指導(dǎo)問題的解決，成為一個提高能效的綜合管理系統(tǒng)。
1.3能源管理系統(tǒng)的組成
      能源管理系統(tǒng)主要由分布在水泥廠各處的監(jiān)控儀表（包括電力多功能表、液體流量計等）、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備以及能源管理系統(tǒng)軟件組成。能源管理系統(tǒng)通過提前架設(shè)好的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來采集水泥廠的能耗數(shù)據(jù)，對能源的使用情況進行監(jiān)測，實時的掌握能源消耗狀況和能耗結(jié)構(gòu)，并可以通過互聯(lián)網(wǎng)把各種能耗報表和數(shù)據(jù)曲線等信息分享給水泥廠相關(guān)人員。
1.4能源管理系統(tǒng)能效管理方案
      能源管理系統(tǒng)之所以能夠很快找出節(jié)能點，正是因為能效管理方案的合理設(shè)計，只有確定了能效管理方案，才能夠知道我們具體需要采集哪些數(shù)據(jù)，為此我們制定了關(guān)鍵績效指標（見表1）：

1.5主要指標的計算方法 
     在制定了關(guān)鍵績效指標之后，還要根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)做相應(yīng)的歸納計算（見表2）：

2水泥廠能源管理系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計

2.1硬件系統(tǒng)架構(gòu)
      能源管理系統(tǒng)的架構(gòu)是分布分層式的，從上到下一共分為三層，分別為終端層、通訊層和管理層。
     a. 終端層：可以直接采集現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)并能夠向上傳送數(shù)據(jù)，包括電力多功能儀、液體流量計等。  

     b. 通訊層：本項目現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)采用RS485 總線方式，每個RS485 通道可以連接24 個智能儀表，智能儀表之間是并聯(lián)的關(guān)系，所以其中任何一個設(shè)備的出現(xiàn)問題時，也不會影響其它設(shè)備運行。 

    c. 管理層：集中管理本項目的全部用能設(shè)備，系統(tǒng)管理層可以通過 OPC 通訊協(xié)議與其它信息化系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。
2.2水泥廠能源系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示：

 

2.3軟件的表現(xiàn)形式

     a.企業(yè)能耗總覽：是把工廠所有能耗的實時數(shù)據(jù)匯集到一張頁面，使管理者可以在一個頁面就可以知道工廠總能耗。  

     b.實時數(shù)據(jù)模塊：顯示各種能源系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)，便于系統(tǒng)的整體管理。  

     c.能源統(tǒng)計模塊：可以進行各類能源不同時間維度（如日、周、月、季、年等）的統(tǒng)計，如圖2所示。