水泥厂能源管理系统的设计与应用

黄贤飞

湖南省建筑材料研究设计院有限公司总承包的西藏藏中建材股份有限公司4 000t/d水泥熟料生产线，于2017年4月建成投入试生产。该生产线采用110kV/10kV供电系统，总装机容量44 216.1kW。该项目是西藏地区的用电大户，鉴于此，在节能管理方面，我们为藏中建材股份有限公司设计了一套集团级的、集中统一的能源管理系统。

1 水泥厂能源管理系统方案设计

根据业主需求，本着理性务实的设计思路，从技术措施、系统结构、系统的性能和管理、技术保障等方面进行综合评估和选型，确保系统运行的稳定性和最佳的效果。

1.1 能源管理系统的组成

能源管理系统主要由分布在水泥厂各处的监控仪表（包括电力多功能表、液体流量计等）、网络通讯设备以及能源管理系统软件组成。能源管理系统通过提前架设好的网络系统采集水泥厂的能耗数据，实时监测能源的使用情况和能耗结构，有关人员可通过网络查看各种能耗报表和数据曲线等信息。

表1 关键绩效指标

1.2 能效管理方案

根据确定的节能点，制定绩效指标，采集关键数据，形成管理方案，见表1。

制定了关键绩效指标后，根据采集到的数据进行相应的归纳计算，见表2。

2 水泥厂能源管理系统的软硬件设计

2.1 硬件系统架构

能源管理系统的架构共分三层，分别为终端层、通讯层和管理层。

（1）终端层：可以直接采集现场设备的数据并向上传送数据，包括电力多功能仪、液体流量计等。

（2）通讯层：本项目现场通信网络采用RS485总线方式，每个RS485通道可以连接24个智能仪表。智能仪表之间是并联的关系，其中任何一个设备出现问题时，不会影响其他设备运行。

（3）管理层：集中管理本项目的全部用能设备，系统管理层可以通过OPC通讯协议与其他信息化系统进行数据交换[2]。

2.2 水泥厂能源系统网络结构（图1）

2.3 软件的表现形式

表2 能量管理主要公式

图1 水泥厂能源系统网络结构

图2 各类能源不同时间维度的统计与记录

（1）企业能耗总览：将工厂所有能耗的实时数据汇集到一个页面，管理者通过一幅页面即可知道工厂总能耗。

（2）实时数据模块：显示各种能源系统的实时数据，便于系统的整体管理。

（3）能源统计模块：进行各类能源不同时间维度（如日、周、月、季、年等）的统计，如图2所示。

（4）预警模块：此功能是为工厂能耗制定计划，可以实时查看能耗的预警状况。

（5）分析对比模块：分析各种能源消耗比例、同部门各种能耗类型所占比例、各部门占总能耗比等数据。

（6）KPI分析模块：关键的经济指标分析，使管理者更加直观地了解水泥厂的能源使用情况。

（7）经营分析模块：结合工厂的产量、各种能源的消耗、其他相关系统、经济指标等数据，将总结分析后的数据提供给水泥厂管理人员。

（8）历史数据记录模块：系统收集各监测控制与管理装置的实时数据，并存储在一个开放式数据库中。系统可保存长时段的历史记录，自动生成历史趋势曲线。

（9）电力参数测量模块：系统实时显示从各电力多功能表中采集的数据。这些数据包括电流、电压、功率、功率因数、有功无功等参数。

（10）故障报警模块：对于正常状态、报警和故障状态分别发出不同的提示，这种提示可以在画面上显示，也可远程短信提示。

3 结语

本项目的能源管理系统已稳定运行了将近一年，在降低能耗、提升效率、优化操作等方面取得了非常好的效果，得到了较好的社会效益。