造纸法再造烟叶生产线蒸汽系统三级计量改造

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一、再造烟叶生产线蒸汽系统现状

根据公司现有能源计量配置情况，再造烟叶生产线蒸汽仅能以生产工房作为一个用能单位，对生产线整体能耗数据进行统计、分析，无法准确计量各班组、各工段的用能数据，不利于生产用能情况分析和各班次用能情况的对比。

为解决以上问题，按照公司降低“三耗”、提升“三率”、达到“三效”的工作思路，为提高公司能耗统计的精准性，通过分析找准生产线能耗重点环节和用能规律，就必须通过安装合适的能源计量器具，并采用自动化数据采集的方式，实施蒸汽系统的三级能源计量改造，逐步建立并完善公司的蒸汽用能三级能源计量管理体系。

由于再造烟叶生产属于流水线作业，单台设备的能源耗用情况与前后相关设备的运行情况关联度较大，因此需要采用分工段分时段的方式实现生产线蒸汽系统三级计量，进而有针对性的进行操作流程优化或设备设施改造，逐步建立再造烟叶生产线和各工段能源消耗定额，进而实现科学控制、合理降低再造烟叶生产线能耗的目的。

根据类似企业三级计量实施情况，并根据对计量设备和数据采集市场调研情况，目前以蒸汽作为介质的计量设备，以及相关的数据采集和集成技术已经非常成熟，且再造烟叶生产线综合管理信息平台已经试运行，能源数据采集后可以便捷的接入综合管理平台进行统计、分析，为再造烟叶生产线能源管理提供依据。

二、再造烟叶生产线蒸汽系统三级计量改造方案

根据以上分析，设备动力处组织生产管理部门对再造烟叶生产线蒸汽、自来水和压缩空气等未实现三级计量的能源使用情况进行摸排，初步确立各类能源的主要用能点，具体能源计量点分布情况如下：

1、再造烟叶生产线蒸汽系统计量点位设置

蒸汽从锅炉房分汽缸分别送至再造烟叶、污水处理站预酸化调节池。其中至再造烟叶生产工房已安装二级表计，至污水处理站的蒸汽管线由于仅在冬季停产期间间歇性少量用于预酸化调节池加温，对公司蒸汽消耗影响较小，不设置单独计量。由于再造烟叶生产线为流水线，蒸汽主要通过管道分工段供应，计划通过增加17个蒸汽流量计，实现分工段的三级计量。

2、再造烟叶生产线蒸汽计量设备数据采集

根据再造烟叶生产工房内计量点分布情况，共有15个计量点位于生产工房一层，2个计量点位于生产工房二层，现在生产工房二楼设计数据收集主站1个，在生产工房东部区域、中间区域、西部区域各设置数据采集子站1个。计量设备在使用时，由数据收集主站或数据收集子站进行统一供电。

计量设备的数据收集采用PLC控制系统，来实现蒸汽、压缩空气、自来水等计量设备信号的采集和累积量计算、数据处理、远程调校仪表等功能。具体设置方法为：1）在数采主站内设置一台带有Profibus-DP/PA或Modbus接口的PLC控制系统，按仪表需要配置相应的仪表总线网关和耦合器用于对计量仪表的数据采集，并将计量仪表采集站接入能管中心交换机；2）计量采集站安装箱体选用不小于600×600×250的挂墙箱体安装（颜色RAL7035），箱体内配有电源开关、24V稳压电源、散热风扇等所需设备。

对于计量设备的数据收集站设置，需满足以下要求：

1）具备能源计量设备的实时检测值及计量设备的工艺设置参数（视计量设备具体功能确定）等数据的远程采集功能；

2）数据采集准确度要求：系统采集数据的有效位数应与现场对应计量设备的有效位数一致；系统采集数据应与对应计量设备的实际读数一致，数据采集周期小于5秒；

3）自诊断功能：支持，每个模块自带诊断功能，能够分别指示本体故障、总线故障以及外围设备故障，与上位系统集成诊断功能，自动提供总线结构拓扑、故障信息、故障位置以及处理建议；

4）针对图纸以及网络拓扑图、实际情况，制定全厂的能源数据采集实现方案，实现能源投入、加工转换、输送分配、最终用能等各环节上的实时数据采集功能；

5）自动从能源计量仪表上取得各能源设备的状态数据、工艺数据、能源计量数据等信息；

6）计量站划分原则：每路ModBus数采链路下挂设备不超过12台；每路DP数采链路下挂设备不超过16台；

7）数采站的配置具备远程断电和上电功能，以便于维护；

8）配置与数采PLC配套的总线模块、总线接线盒、总线接头、总线终端电阻、总线电缆、防浪涌保护器。

3、再造烟叶生产线蒸汽计量设备信号远传及处理

再造烟叶生产线的能源数据采集软件，主要利用计量设备的信号输出功能，将流量信号传输至PLC控制主站，转化为数字信号传输至数据采集电脑主机，通过采集软件服务将各个计量设备的瞬时值及累计值进行汇总后传输至综合管理信息平台进行统计分析。

具体数据采集流程为：1）采集PLC将计量设备输出信号转换为数字信号；2）OPC服务器接收PLC采集输出的数字信号，并传输至数据采集；3）数据管采集根据采集规则对数据采集过滤（时间、范围等过滤条件），处理后的数据存入到数据库，同时也可以定时把处理结果直接传递给综合管理信息平台；4）综合管理信息平台也可以定时以特定的权限从数据库读取数据采集的处理结果。

在数据的采集与处理的流程中，数据采集的整体结构由硬件层和数据采集层构成，数据采集层按照模块划分主要分为：采集基础设置、采集规则设置、数据采集处理、以及数据外部接口等。

1）基础采集设置

基础采集设置主要是配置采集的基本信息，主要包括：采集PLC定义、采集变量点定义等基础信息，是整个数据采集的基础信息。

2）采集规则设置

采集规则设置主要包括采集时间间隔（以秒为单位）定义、有效数据范围定义（上下限等）、实时累计类型定义等，是数据采集的过滤条件。

3）数据采集处理

数据采集处理是一个单独的数据采集服务程序，根据基础采集设置和采集规则，定时的采集处理数据，存入数据库。

4）数据外部接口

提供跨平台的Webservice接口，供外部系统定时的获取采集数据，同时也可以提供专门权限的数据库访问接口方式，灵活的适应多种不同的接口需求。

计量设备的信号经收集、处理后的远程传输，主要利用生产工房已有的生产管理网络实现，主要方法为：控制器连接到接入层交换机，接入层交换机通过汇聚交换机进行生产控制网络的数据汇聚，生产管理系统数据采集服务器同时访问生产控制网络和办公网络，通过办公网络连接综合管理信息平台服务器