关键词：钢铁企业；能源管理系统
0引言
在未来20年左右的时间里,中国将进入工业化中期发展阶段,作为制造业与建筑行业重要的工程结构材料,钢材的需求总量还将进一步增长。钢铁工业是国民经济的基础产业,在中国的经济生活中占有重要地位。钢铁工业又是典型的资源消耗型产业,对原料、燃料以及能源动力的消耗十分巨大。以前的节能管理方法主要是核算动力成本、滴漏跑冒管理、指标考核等,这些方法达到了一定的成效,但是要提高管理方法的潜力,满足市场经济的需求,应该建立新的管理平台,对能源使用进行监管,节能降耗,降低经济成本。本着这一目标,经过反复的讨论和调查,结合现代化的科学管理手段,以先进的软件运算为依托,设计了一套拥有能源计划、能源实绩、能源成本、能源预测、能源平衡、能源调度、能源设备和能源质量等监控和管理功能的能源管理系统。
1能源管理系统建设的意义
能源是企业的血脉,如何有效利用能源,已被提升到一个***重要的战略地位。尤其对于大中型冶金企业,信息化的建设,建立能源供需双方的信息沟通机制,通过“综合资源规划”,实现“科学配置能源”成为可能。大型钢铁企业能源管理系统中共有4000多个数据采集节点,涵盖了煤气、氧气、氮气、工业水、蒸汽、压缩空气等介质。能源管理的自动化、信息化、智能化,能源介质的数据在线测量、自动采集、故障诊断分析、能源平衡预测能够有效减少和消除能源的浪费。所以说,构建能源管理系统,实现合理有效的能源利用***重要。
大型冶金企业的信息化系统建设的基本架构已经形成,根据管理模式,系统层次清晰明确,功能分担较合理。如图1所示,系统开发建设不能单纯局限在IT部门编程、开发功能,所以信息化系统开发前,明确管理的组织结构和业务流程。
图1 信息化计量数据处理工作模式
2能源管理系统的基本架构
能源管理系统是钢铁企业信息化发展规划中的一个重要组成部分,其目的是要实现风水电气(汽)与冶金产品的一体化管控,具备完全的能源介质管 、动力生产单元、以及生产单元的管控功能。如图2所示,对企业生产和能源数据进行采集、分析、处理,以实现能源计划、能源实绩、能源成本、能源预测、能源平衡、能源调度、能源设备和能源质量等监控和管理功能。既要保证系统对单个能源介质的运行过程的管理与控制,又要保证不同介质调度的独立性和相互之间关联的调度安全,还要确保主线生产与动力介质之间的无缝对接,在保证生产安全的前提下实现生产和能源优化调度,集中一贯制的管控,达到节能增效的目的。通过数据接口与ERP等第三方系统数据共享,实现公司生产与能源供应的整体负荷预测与平衡。
图2 能源管理系统的基本架构示意图
能源管控系统依据数据刷新频度及功能不同分为SCADA监控平台和能源精细化管理平台两个子系统。
2.1SCADA监控平台
采用国际主流的SCADA一体化监控平台软件(iFix、Wonderware、Citect),建立I/OServer实时数据服务器功能。能满足全天24小时、全年365天连续运转要求,SCADA软件平台能有效完成数据采集、处理、 警、趋势、事件、画面监视以及远程控制等功能。
2.2能源精细化管理平台
软件系统开发平台使用.Net或Java等主流编程语言,采用先进的技术框架满足用户的二次开发和快速开发部署要求。能实现C/S、B/S两种应用方式,方便系统管理人员进行多种类数据的查询以及管理。
3能源管理系统的特点
3.1能源数据采集系统
能源数据采集系统是整个乐钢能源管理系统的基石,只有将现场的能源计量数据实时、准确地采集下来,才能进一步利用这些数据来指挥、调度生产,进而调配能源生产,提高能源使用水平。
图3 能源管理系统的数据 络架构图
如图3所示,目前计量仪表接口多种多样:模拟量、专用通讯协议,通用通讯协议,有些仪表信号已接入到生产设备系统中。所以,针对不同的仪表,采集数据的方法也不同,归纳起来可用以下两种方式:
(1)现场总线通讯。仪表具备通讯能力(专用通讯议、通用通讯协议)的,数据采集器通过现场总线采集仪表中的各类数据,包括瞬时值、累计值、采集时间、事件与 警、配置值等,形成通讯数据包更新到实时数据库中。
(2)HMI数据通讯。由于部分能源数据已经被采集到生产系统中,数据采集器可以通过组态软件将这部分能源计量数据从对应的生产监控PLC中取出并更新到实时数据库中。需要注意的是,数据的累计和转换原则上在监控计算机上完成,采集的数据包括瞬时值、累计值、采集时间、事件与 警、配置值等。
为实现底层仪表数据的稳定以及快速传输,现场设置的是MOXA数据采集器,将现场的仪表信号统一以OPCUA协议传输***源计量信号专 。
3.2数据库系统
数据库主要用于设备运行信息的记录、生产过程数据的管理,将现场设备实时运行状况展现给用户,还要实时保存和处理所有设备传送过来的数据,同时要满足客户端用户对历史数据的查询要求,由于所需要处理的数据是连续性的,因此数据的存取量巨大,实时性很高。
3.2.1实时数据库
采用GE公司的Ihistory实时数据库,收集各个数据采集器上传的信息,按照设定的精度和周期存储于实时数据库,并且满足不同的应用程序和授权用户的为实现不同目的而进行的读写调用。
3.2.2关系数据库
采用美国甲骨文公司的Oracle数据库,是目前世界行的关系数据库管理系统,拥有可移植性好、使用方便、功能强等优点,在各类大、中、小、微机环境中都适用。是一种高效率、可靠性好的、适应高吞吐量的数据库解决方案。
3.3能源预测
系统具备能源预测模型,可根据制造部下达的生产计划及外围单位的能源需求,综合能源消耗的历史曲线,自动生成年、月、日能源计划。可帮助企业实现以下管理功能:
(1)以生产成果为要求,以能源计划为指标,对各级用户进行考核;(2)根据能源实绩和能源计划的偏差值大小,能够及时发现问题,分析问题,解决问题,以免因设备故障或生产管理上的失误造成能源浪费;(3)根据能源消耗计划,设定能源生产计划,及时制定和修改设备检修计划,以免因能源不足耽误企业生产。
4安科瑞企业能源管理平台
4.1 平台概述
安科瑞企业能源管理平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式，对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理，监测企业电、水、燃气、蒸汽及压缩空气等各类能源的消耗情况，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业针对各种能源需求及用能情况、能源质量、产品能源单耗、各工序能耗、重大能耗设备的能源利用情况等进行能耗统计、同环比分析、能源成本分析、用能预测、碳排分析，为企业加强能源管理，提高能源利用效率、挖掘节能潜力、节能评估提供基础数据和支持。
4.2应用场所
钢铁、石化、冶金、有色金属、采矿、医药、水泥、煤炭、物流、铁路、航空工业、木材、化学原料以及机电设备、电器产品、工器具制造等。
4.3平台结构
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