能源管理系统在精制糖厂中的应用

赵璧秋，邓广华，刘卫红，农立忠，倪军明，蔡碧云（广州市华侨糖厂，广东广州 510640）



能源管理系统在精制糖厂中的应用

赵璧秋，邓广华，刘卫红，农立忠，倪军明，蔡碧云
（广州市华侨糖厂，广东广州 510640）

摘 要：阐述了目前节能减排在制糖行业的重要性，通过对精制糖企业现有能源管理模式的分析，系统地介绍了能源管理系统在精制糖企业的设计、实施与应用情况。通过系统对各种能源介质和重点耗能设备的实时监控，以及对能源消耗情况进行全面的分析，从而制定合理的能源供给计划，做到科学决策，确保生产与能源系统的安全、可靠及高效运行，达到节能降耗的目的。

关键词：能源监控与管理；无线传输；系统设计

0 前言

能源是企业生产的命脉，节能降耗则是提高企业经济效益、增强企业竞争力的重要途径[1]。我国单位产值能耗是世界平均水平的2倍多，工业企业能源消耗占到全国的70%以上，所以企业是节能的主体，节能降耗的空间很大[2]。针对我国精制糖产业技术装备落后、能耗高、产出低的现状，《制糖行业“十二五”发展规划》提出，加大节能减排投入，严格节能减排考核制度，推进全行业节能减排均衡发展，确保“十二五”期间全行业节能减排目标的实现。目前，能源管理系统正逐步在工业企业推广应用，是企业促进节能减排的具体体现。能源管理涉及的范围很广，它包含了从能源生产到消耗各个环节的管理技术[3]。能源管理系统建立加强了对生产过程能源数据的动态管理，及时处理生产中出现的问题，把人为因素降至最低，减少因为管理手段落后造成的效益损失。

现代化的能源监控管理系统是将计算机技术、网络通讯、自动化仪表技术结合起来的管控一体化项目[4]。本文针对精制糖厂企业的用能特点和能源管理现状与要求，系统地介绍了能源管理系统的设计与实现。

1 能源管理系统的结构

能源管理系统在企业生产过程中对能源供应和消耗进行监测，实时掌握能源使用情况，合理计划利用能源，降低产品能源消耗，提高经济效益，是企业信息化管理的重要组成部分。能源管理系统是依靠当今先进的自动控制技术、网络通讯技术、计算机技术等结合起来的管控一体化系统，可实现对能源分散数据采集、集中管理、调度和控制等功能。通过获取能源消耗监控点的能耗数据，了解能耗结构，计算和分析各种设备能耗标准，并监控各个运营环节的能耗异常情况，评估各项节能设备和措施的相关影响，以实现对能源设备、能源实绩、能源计划、能源平衡、能源预测等全方位监控和管理，达到节能降耗目的。能源管理系统结构如图1所示。

图1 能源管理系统结构图

2 能源管理系统的设计

能源管理系统的架构从体系结构上分为3层，即设备数据采集层、网络通讯传输层、能源监控与管理层。现以精制糖厂能源管理系统架构来进行说明。

2.1 设备数据采集层

精制糖厂现场设备数据采集和监控是根据企业生产过程需要来设计。整个数据采集及监控层主要分为3个子系统：用能设备监控子系统、工业蒸汽监控子系统、环境监测子系统。用能设备监控子系统负责对低压配电房、泵站房、分蜜车间、回溶间、包装车间、空调压缩机房、成品仓库、原料仓库的用能状况进行监控。工业蒸汽监控子系统负责对总管蒸汽流量、煮糖过程、溶糖过程、分蜜过程、加热蒸发过程的蒸汽消耗状况进行监控。环境监测子系统负责对配电房、压缩机房、粉装生产线、分装生产线、分蜜配电房、生产厂房一楼区域、生产厂房二楼区域、生产厂房三楼区域的环境温湿度状况进行监测。这些数据采集后，由各个无线传输模块，通过无线传输网络发送给能源监控与管理层。图2为设备数据采集层示意图。

图2 设备数据采集层

2.2 网络通讯传输层

由于精制糖厂设备分布范围比较广、距离远，考虑综合因素。本系统信息传输采用无线传输ZigBee技术组网，它是一种近距离、低成本、低功耗、低数据速率的双向无线传输技术[5]，由多个网络节点构成，包括对低压配电房、制冷空调压缩机房、泵站房、原料成品车间、包装车间、分蜜车间、煮糖车间、溶糖车间、加压蒸发车间、生产厂房一楼区域、生产厂房二楼区域、生产厂房三楼区域等信息数据采用工业总线RS485方式，就近接入附近无线传输节点，通过ZigBee网络技术实现传感器节点与数据汇集中心的无线通信。图3为网络通讯传输层示意图。

2.3 能源监控与管理层

能源监控与管理层负责承担对整个精制糖厂能源消耗监控管理，实现在线的数据监视、数据采集和实时传输等能源管理功能。对生产过程中设备用能、工业蒸汽消耗等能耗状况进行分析，对各部门用能进行单耗考核，对重点工序、节点实现优化运行以降低能耗。能源管理系统服务器还提供数据标准的网络接口和通信协议，实现与企业内部信息网络的数据交换，可以在任何一台经授权的计算机上，对企业能源管理系统的数据进行查看。同时以WEB的方式把各种能耗报表、数据曲线、分析结果等发布给相关管理和运营人员。图4为能源监控与管理层示意图。

图4 能源监控与管理层

3 能源管理系统应用实例

精制糖厂区现今实施的是粗放型能源管理模式，厂区范围大，各个能耗设备分散，能源消耗的记录方式主要靠人手定时记录。厂内电量人工进行统计，各处电度表每月人工记录抄表，但对厂区内各车间与设备的能耗状况并没作出记录。而对于蒸汽只进行厂区内总用量统计，无法准确知道各个车间、设备实际蒸汽的使用量、蒸汽的温度、管道内压力等参数。能源管理系统的建立，可以实现详细了解到各生产车间与设备的实际能源消耗量，简化能源运行管理，减少日常管理的人力投入，节约人力资源成本，提高劳动生产率。

精制糖厂能源管理系统是一个综合自动化控制技术、无线网络通讯技术、计算机技术的信息化能源监控与管理系统。采用分布式监控、集中式管理模式，基于无线传输的网络分布式能源管理系统。通过把分散的能源数据，利用各种计量设备进行实时采集，然后利用无线通讯网络，实现能源消耗数据统一的汇总、计算、分析，得出节能操作指导报告，挖掘节能潜力，客观得出班组和部门的能源使用情况和节能绩效考核报告，为能源供给决策提供依据。

精制糖厂能源监控管理分布包括电量监测、蒸汽监测和环境监测。厂区内共有蒸汽供气输入监测点5个、用能设备监测点10个、厂房环境监测点10个。能源管理系统将厂区按能源种类、区域、设备进行划分。

能源管理中心的建立取得如下效果：①减少人工对能源管理环节工作量，实现自动记录形式，使厂区内粗放型能源管理向集约型能源管理模式转变，及时了解厂区内各个生产车间与生产设备能源消耗的实际情况，建立客观能源消耗评价体系。精制糖厂能源管理系统如图5所示；②实现能源管理由事后管理向事前管理转变。通过对蒸汽、电力的合理生产与使用，实现能源最优化利用，并预测未来时段能源消耗，提前给出能源优化管理方法。能耗分析如图6所示；③能源监控与管理系统，实现生产过程优化控制和生产过程能耗管理2个方面的节能，最终帮助企业实现节能降耗、降低成本、提高生产效益。

图5 精制糖厂能源管理系统示意图

图6 能耗分析显示图

4 结语

本文从应用实际出发，结合精制糖厂能源管理的需求，构建一个基于无线传输的能源监控与管理系统。通过应用本系统，精制糖厂实现对各种能源介质和重点耗能设备的实时监控，及时了解和掌握各种能源管网、关键耗能设备的运行工况，并对本厂能源消耗情况进行全面的分析，找到生产过程中能源浪费的环节，从而制定合理的能源供给计划，做到科学决策和确保生产与能源系统的安全、可靠、经济及高效运行，达到节能降耗的目的。因此，能源监控与管理系统的应用将成为生产企业发展的必然趋势。

参考文献

[1] 黄雪松，殷玫婕. 信息化能源监控及管理系统的集成与应用[J]. 自动化技术与应用，2009，28(6)：92-93，99.

[2] 顾海涛，王书保，卢毅，等. 企业信息化能源管理系统的应用与企业节能[J]. 电力需求侧管理，2006，8(4)：40-42.

[3] 艾瑞金，张景宝，国海东. 能源管理系统(EMS)助企业节能降耗[J]. 吉林化工学院学报，2010，27(3)：49-52.

[4] 张娣，李桂红，冯为民. 现代化能源监控及管理系统的集成与应用[J]. 宝钢技术，2005(4)：28-31.

[5] 韩华峰，杜克明，孙忠富，等. 基于ZigBee 网络的温室环境远程监控系统设计与应用[J]. 农业工程学报，2009，25(7)：158-163.

(本篇责任编校：朱涤荃)

Application of Energy Management System in the Refined Sugar

ZHAO Bi-qiu, DENG Guang-ha, LIU Wei-hong, NONG Li-zhong, NI Jun-min, CAI Bi-yun
(Guangzhou Huaqiao Sugar Factory, Guangzhou 510640)

Abstract:This paper mainly states the importance of the application of the energy-saving and emission reduction in the refined sugar industry. On the basis of the analysis of the current energy management patterns in refined sugar enterprises, it is systematically introduced how the energy management system is designed, implemented and applied in the refined sugar enterprises. Through the systematically real-time monitoring of a variety of energy media, key energy-consuming equipment and the comprehensive analysis of the energy consumption, an energy supply plan can be designed reasonably. It leads to making decisions scientifically and ensuring the safety, the reliability and the efficient operation of the production and the energy system, which aims at saving energy and reducing consumption.

Keywords:Energy monitoring and management; Wireless transmission; System design

收稿日期：2015-11-06；修回日期：2016-01-08

中图分类号：TS248

文献标识码：B

文章编号：1005-9695(2016)01-0042-06

引文格式：赵璧秋，邓广华，刘卫红，等. 能源管理系统在精制糖厂中的应用[J]. 甘蔗糖业，2016(1)：42-47.