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1.需求描述
水泥是一種資源消耗型產(chǎn)業(yè)，其使用的主要能源是煤、電、水和油，其中，煤和電的消耗量非常大，這兩者約占水泥生產(chǎn)成本的70%以上。目前企業(yè)對(duì)于這些能源的使用沒有進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和連續(xù)的記錄，對(duì)于能源質(zhì)量和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行環(huán)境也不清楚，有的還存在很大的安全隱患。另外，由于沒有建立用能平衡系統(tǒng)，對(duì)于能源在運(yùn)輸、傳送等過程中的損耗程度和使用情況不甚了解，造成了大量無(wú)謂的浪費(fèi)。
水泥生產(chǎn)過程中，各類用能設(shè)備對(duì)各種能源的負(fù)荷需求并不是一成不變的，但是，水泥生產(chǎn)中涉及的許多大功率高、低壓設(shè)備都是在滿負(fù)荷的運(yùn)行，并沒有隨著實(shí)時(shí)的功率需求進(jìn)行變化。
目前，國(guó)內(nèi)水泥市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)已從區(qū)域化競(jìng)爭(zhēng)逐步進(jìn)入全國(guó)性競(jìng)爭(zhēng)階段；水泥生產(chǎn)進(jìn)入微利時(shí)代，各個(gè)大型水泥集團(tuán)都是以量取勝，所以，如何降低水泥生產(chǎn)成本，對(duì)于水泥企業(yè)是至關(guān)重要的，有時(shí)甚至關(guān)乎到企業(yè)的存亡。而通過能源管理系統(tǒng)進(jìn)行能源數(shù)據(jù)的累積，計(jì)算每噸水泥的能源消耗量或每個(gè)生產(chǎn)班組的能源消耗量，建立用能考核定額，作為降低水泥生產(chǎn)成本的重要依據(jù)。
為此，非常有必要建立一套完整有效的能源管理系統(tǒng)，對(duì)水泥生產(chǎn)過程進(jìn)行三級(jí)在線計(jì)量，并結(jié)合水泥的生產(chǎn)工藝進(jìn)行設(shè)備的節(jié)能控制，從而保障水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行、為節(jié)能降耗提供有效的技術(shù)手段。
能源管理系統(tǒng)功能概述
基于紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建能源數(shù)據(jù)在線監(jiān)測(cè)、能源自動(dòng)化節(jié)能控制，對(duì)能源數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、處理、存貯、顯示、打印、發(fā)布、上傳等。
完成以下功能：
電、煤、水等各類能源實(shí)時(shí)在線三級(jí)計(jì)量，實(shí)時(shí)監(jiān)控；
能源質(zhì)量監(jiān)測(cè)；
自動(dòng)化節(jié)能控制（空壓機(jī)、泵、風(fēng)機(jī)等），設(shè)備的啟停等；
集成DCS、PLC和MIS系統(tǒng)的能源數(shù)據(jù)；
能源數(shù)據(jù)采集、分析、處理、存貯、人機(jī)界面、圖形及表格化顯示、統(tǒng)計(jì)分析、打印、發(fā)布、遠(yuǎn)傳等功能。
系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)
采用紫金橋?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源實(shí)時(shí)在線計(jì)量、能源質(zhì)量監(jiān)測(cè)和能源自動(dòng)化節(jié)能控制，集成企業(yè)能源系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集、處理和分析、生產(chǎn)調(diào)度和管理能源等功能，建設(shè)企業(yè)能源管理中心。
通過能源實(shí)時(shí)在線計(jì)量和能源質(zhì)量監(jiān)測(cè)，提高安全管理水平。
通過能源實(shí)時(shí)在線計(jì)量、監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)化的節(jié)能控制，實(shí)現(xiàn)能源管控一體化，達(dá)到2%的綜合節(jié)能率。
2.需求分析
2.1企業(yè)能源消耗基本情況
主要能源消耗是固體煤炭和電能。
能源種類如下：
一、一次能源
煤、電、水。
二、二次能源
三、壓縮空氣。
2.2能源管理功能實(shí)現(xiàn)2.2.1供煤系統(tǒng)
錄進(jìn)廠的煤炭數(shù)量，統(tǒng)計(jì)用煤總量；
通過皮帶秤、轉(zhuǎn)子秤、沖擊式流量計(jì)等計(jì)量裝置進(jìn)行生產(chǎn)工藝流程中用煤量的統(tǒng)計(jì)。
2.2.2供配電系統(tǒng)
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各類供電回路的電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)、頻率等參數(shù)；
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各類供電回路的開關(guān)狀態(tài)，供電回路三相不平衡監(jiān)測(cè)，缺相及開關(guān)跳閘報(bào)警，變壓器、開關(guān)及電纜工作溫度超限報(bào)警等；
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量，提高用能安全性，避免設(shè)備的損傷；
實(shí)現(xiàn)三級(jí)計(jì)量；
進(jìn)行用能診斷，盡早發(fā)現(xiàn)功率因數(shù)偏低、供電電壓偏高等情況，并提示相關(guān)人員予以處理；
在線分析各種用電回路的需量，識(shí)別有效負(fù)荷與無(wú)效能耗，廠區(qū)配電網(wǎng)線損分析、變壓器負(fù)荷率及效率分析等。
2.2.3供水系統(tǒng)
對(duì)各主要用水點(diǎn)（計(jì)量到車間級(jí)）進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)量；
建立水平衡系統(tǒng)，實(shí)時(shí)分析管網(wǎng)的工作狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)跑、冒、滴、漏等異常狀況，避免能源的無(wú)謂浪費(fèi)。
2.2.4壓縮空氣系統(tǒng)
對(duì)各主要用氣點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)量；
建立流量平衡系統(tǒng)，實(shí)時(shí)分析管網(wǎng)的工作狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)跑、冒、滴、漏等異常狀況，避免能源的無(wú)謂浪費(fèi)；
根據(jù)用氣量實(shí)際需求，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)出力。
3.系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
3.1架構(gòu)圖
3.2系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖
（1）各種能源實(shí)時(shí)分類、分戶（各個(gè)分廠、車間）及三級(jí)精確計(jì)量，計(jì)量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸并存貯在中心實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。
（2）系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數(shù)，在線分析各種用電回路的需量與質(zhì)量，識(shí)別有效負(fù)荷與無(wú)效能耗，廠區(qū)配電網(wǎng)線損分析，變壓器負(fù)荷率及效率分析等，從而可通過技術(shù)或行為節(jié)能方式，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的有效節(jié)能。
（3）系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視各類供電回路的開關(guān)狀態(tài)，有功無(wú)功無(wú)功率，供電回路三相不平衡，缺相及開關(guān)跳閘報(bào)警，變壓器、高耗能設(shè)備超限報(bào)警等，從而確保供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
（4）對(duì)泵、風(fēng)機(jī)和空壓機(jī)等大功率電機(jī)，采用變頻調(diào)速，并實(shí)現(xiàn)變頻器實(shí)時(shí)在線聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)需量動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)能的目的。
（5）對(duì)水管網(wǎng)系統(tǒng)建立流量平衡系統(tǒng)，在對(duì)各主要用水進(jìn)行精確計(jì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)流量的平衡對(duì)比。實(shí)時(shí)分析管網(wǎng)的工作狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)跑、冒、滴、漏等異常狀況，避免能源的無(wú)謂浪費(fèi)。
（6）采用棒圖顯示各類能源消耗大小，用餅圖顯示各分項(xiàng)電耗所占的比例，用趨勢(shì)圖顯示能耗的變化趨勢(shì)；
（7）系統(tǒng)按日、月、年打印或顯示用能消耗報(bào)表，并可提供用能的同比與環(huán)比報(bào)表；
（8）以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)企業(yè)用能進(jìn)行能效分析，包括企業(yè)整體用能及各重點(diǎn)生產(chǎn)工藝和重點(diǎn)用能設(shè)備的能效分析。通過實(shí)際的分析對(duì)比，挖掘各方面的節(jié)能潛力，實(shí)行節(jié)能改造，實(shí)現(xiàn)企業(yè)有效節(jié)能。對(duì)已改造完成的項(xiàng)目，通過能效分析數(shù)據(jù)來驗(yàn)證節(jié)能效果。
（9）通過與現(xiàn)有系統(tǒng)的融合與對(duì)接實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高企業(yè)能源的自動(dòng)化和精細(xì)化管理水平，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)起促進(jìn)作用，使產(chǎn)品的生產(chǎn)數(shù)量與質(zhì)量更有保證；
（10）軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，方便今后系統(tǒng)的擴(kuò)展。
（11）系統(tǒng)能耗數(shù)據(jù)可遠(yuǎn)程上傳至集團(tuán)中心能源管理中心。
結(jié)合生產(chǎn)工藝，在保證安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，進(jìn)行節(jié)能控制。
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