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力控pFieldComm在能源管理系統(tǒng)的應用
系統(tǒng)概述
寧夏能源鋁業(yè)努力探索電解鋁產業(yè)管控一體化模式,通過發(fā)揮青銅峽和寧東兩個區(qū)域電解鋁生產的協(xié)同作用,進一步優(yōu)化資源配置,增強市場競爭力,成為中電投集團最大電解鋁生產基地、最重要的鋁業(yè)發(fā)展平臺和最具實力的鋁業(yè)核心企業(yè)。
本項目以青銅峽鋁業(yè)股份有限公司寧東分公司為實施地點,并在銀川總部建立能源管理中心,將寧東能源管控系統(tǒng)接入銀川總部。
系統(tǒng)設計
通過能源管理中心項目的實施,將達到以下主要目標:

改變公司能源數(shù)據(jù)的采集方式,由現(xiàn)在的人工抄表的方式轉變?yōu)槟茉磾?shù)據(jù)自動采集,提高能源數(shù)據(jù)的采集的及時性、準確性。

通過能源監(jiān)測平臺實現(xiàn)儀表完好率、運行率的管理,提高能源計量管理水平。

實現(xiàn)各種資源、能源消耗日、月、年的分類報表及統(tǒng)計分析報表的自動生成。

實現(xiàn)能源(水、電、蒸汽、風、天然氣)管理的實時運行動態(tài)趨勢監(jiān)控。

為各有關單位成本核算提供準確、及時、可靠計量基礎數(shù)據(jù)。

建立能源消耗、分析信息的集中顯示,將能源實時監(jiān)控與生產調度指揮系統(tǒng)相結合。

為管理部門實時掌握有關的能源數(shù)據(jù),指揮決策提供有利支持。

根據(jù)每塊儀表計量能源的用途,結合其他系統(tǒng)產生的相關數(shù)據(jù),計算相關單耗,發(fā)現(xiàn)最優(yōu)指標,達到節(jié)能的目的。

通過優(yōu)化能源管理的方式和方法,改進能源平衡的技術手段,實時掌握企業(yè)的能源需求和消耗的狀況,使能源的合理利用達到一個新的水平。實現(xiàn)在線監(jiān)控各能源消費情況,減少能源事故發(fā)生。

為全公司能源運行提供統(tǒng)一的管控平臺,調度人員可通過該平臺對能源運行進行統(tǒng)一監(jiān)控及調度管理。

通過該系統(tǒng)可為調度人員提供能源分析支持,同時為能源管理人員提供決策依據(jù)。

實現(xiàn)能源工藝優(yōu)化、合理利用能源,挖掘節(jié)能潛力。

建立合理的能源管理體系,全面優(yōu)化管理流程,實現(xiàn)能源指標的分級管理和考核。

利用該系統(tǒng)建立能耗和排放的客觀評價體系,實現(xiàn)對各生產單位能耗指標的考核。

系統(tǒng)架構

系統(tǒng)在各生產系統(tǒng)監(jiān)控中心或能源數(shù)據(jù)集中位置部署數(shù)據(jù)采集網關對現(xiàn)場生產及能源數(shù)據(jù)進行匯聚并轉發(fā);數(shù)據(jù)采集遵守標準opc、modbus及電力dlt645規(guī)約;其中中央供電系統(tǒng)一、二期系統(tǒng),考慮網絡安全等問題,部署力控安全隔離網關;并根據(jù)現(xiàn)場需求對現(xiàn)場數(shù)據(jù)根據(jù)標準電力cdt-104規(guī)約,進行匯聚并轉發(fā)。

* 中心機房部署力控pspace實時/歷史數(shù)據(jù)庫平臺,通過兩臺數(shù)據(jù)采集服務器,實現(xiàn)系統(tǒng)的雙機冗余,保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

* 部署一臺服務器處理分析系統(tǒng)數(shù)據(jù),并通過SQL ROUTER將能源數(shù)據(jù)轉出到應用服務器(oracle)為能源管理系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。

* 部署一臺web服務器部署,進行web授權便于網絡上用于通過b/s方式訪問系統(tǒng)。

* 部署兩臺工程師站,用于系統(tǒng)維護優(yōu)化。

* 部署五臺操作員站,用于運行人員監(jiān)視生產系統(tǒng)數(shù)據(jù)及生產作業(yè)區(qū)工作狀態(tài)。

* 為系統(tǒng)分配多級用戶,方便對系統(tǒng)及人員管理。

1、 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

寧東鋁業(yè)分公司供配電系統(tǒng)按電壓等級劃分,目前擁有330kV總降整流變電所兩座,10kV配電室6個。本次設計完成電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集,實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)匯聚和界面展現(xiàn),并將數(shù)據(jù)接入能源管理平臺,實現(xiàn)電力能耗分析。
上位機能在線顯示遙測、遙信、電度量、頻率、溫度、等數(shù)據(jù)或狀態(tài),各狀態(tài)具備顏色變化報警及語音報警功能,能夠完成歷史數(shù)據(jù)報表的查詢、修改、打印和歷史曲線打印等功能,同時能直觀顯示系統(tǒng)各模塊運行狀態(tài)和網絡通訊狀態(tài),通過權限管理功能,系統(tǒng)管理人員能夠增加和編輯用戶賬號,并為其分配相應的權限。

 

2、 天然氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)有天然氣調壓首站1座,天然氣末站1座,均用于天然氣的輸配。主要用于陽極導熱油、煅燒大窯、焙燒車間南側、焙燒車間北側、鑄造車間等,本次系統(tǒng)完成天然氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集,實現(xiàn)天然氣數(shù)據(jù)匯聚和界面展現(xiàn),并將數(shù)據(jù)接入能源管理平臺,實現(xiàn)蒸汽能耗分析。
上位機實現(xiàn)各站庫所有參數(shù)的采集與存儲,監(jiān)控主要工藝過程,完成部分參數(shù)的統(tǒng)計及分析,并且以趨勢圖、餅圖、報表等方式展示,同時提供了各站庫主要參數(shù)的日報,月報,季報,年報。整個系統(tǒng)具有很好的擴展性,伸縮性。使得后期新增站庫可以低成本無縫接入。

 

3、 蒸汽系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

蒸汽系統(tǒng)目前由一臺35t煅燒煙氣冷卻余熱鍋爐提供蒸汽,供出管網一路供汽輪機使用,另一路經減溫減壓供廠區(qū)管網。本次設計完成蒸汽系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集,實現(xiàn)蒸汽數(shù)據(jù)匯聚和界面展現(xiàn),并將數(shù)據(jù)接入能源管理平臺,實現(xiàn)蒸汽能耗分析。
上位機以動態(tài)的方式對采集信息的實時顯示,如如換熱站的動畫模擬顯示,各子站溫度、壓力等數(shù)據(jù)的動畫展示,直觀反映整個熱網的當前狀態(tài)。

 

4、 壓縮空氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

空壓站供應全廠的全部壓縮空氣,共有九套空壓設備,并網后分出五路分別供一期350KA電解車間、二期400KA電解車間、一期儲運站、卸料站及陽極鑄造車間使用。本次設計完成壓縮空氣系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集,實現(xiàn)壓縮空氣數(shù)據(jù)匯聚和界面展現(xiàn),并將數(shù)據(jù)接入能源管理平臺,實現(xiàn)壓縮空氣能耗分析。
系統(tǒng)在線監(jiān)測設備的運行狀態(tài)及主要運行參數(shù)(如空壓機的電流、電壓、設備開停、故障),實現(xiàn)系統(tǒng)設備正常的順序起、停控制。用戶可以清晰直觀的看到風量,風壓,電機電壓,電機電流,電機故障,開停,電機表面溫度等數(shù)據(jù)或狀態(tài),并且具備報警等功能。

 

5、 水系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集

本次設計內容包括成型循環(huán)水泵房、煅燒循環(huán)水泵房、焙燒煙氣循環(huán)水泵房、余熱鍋爐循環(huán)水泵房、鑄造循環(huán)水泵房、空壓站循環(huán)水泵房、電解凈化循環(huán)水泵房等部分,在保證水泵安全穩(wěn)定運行。通過采集方式完成數(shù)據(jù)收集、傳送,將數(shù)據(jù)集成至數(shù)據(jù)中心使中心展示,具備水泵數(shù)據(jù)采集分析及保護、通訊、顯示功能、報警等功能。
各PLC控制站與監(jiān)控主機實現(xiàn)實時采集數(shù)據(jù)的交換,顯示現(xiàn)場排水工藝流程,如水泵的工作狀態(tài)、電動閥的開閉位置、水泵抽真空情況和出水口壓力值,同時通過相應的操作權限,實現(xiàn)對主排水系統(tǒng)的啟、停控制。監(jiān)控系統(tǒng)自動報警,并自動記錄報警信息以便工程師分析故障信息。同時通過報表、曲線的查詢打印等為技術員分析系統(tǒng)運行狀況提供科學的依據(jù)。

 

6、 能源流程監(jiān)控與管理

本系統(tǒng)能源監(jiān)視是對企業(yè)電、氣、水等能源進行集中日常監(jiān)視、測量、控制和管理,實現(xiàn)能源歷史數(shù)據(jù)存儲、查詢、分析、統(tǒng)計等功能。系統(tǒng)提供從運行數(shù)據(jù)到管理數(shù)據(jù)的平臺,企業(yè)管理者實時了解工廠的生產和能耗情況。通過各類自定義各種能耗報表,對外對內都可以提供單位的能耗匯總情況。
1)能源監(jiān)視模塊監(jiān)測動力介質能耗、工序的能耗、關鍵耗能設備的能源利用水平。
2)橫縱對比分析各二級單位部門或各班次資源利用效率和節(jié)能潛力。
3)統(tǒng)計各部門、各車間,各班次的能源消耗狀況。
4)監(jiān)控動力、給排水、供配電、供氣運行以及規(guī)范化操作以及應急預案。
靜態(tài)調度:根據(jù)生產計劃和檢修計劃,預測一段時間內的能源供應需求量,并制定相應的能源生產供應計劃,從而達到預測性平衡并實現(xiàn)手工靜態(tài)調度。
動態(tài)調度:在短期時間內,隨著生產過程的進行和各種因素的影響,各能源相關參數(shù)將動態(tài)變化,因此需采取及時平衡策略將這種變化限制在允許范圍內,從而達到能源供應和需求量之間的動態(tài)平衡。

 

7、 能源計劃管理

對所處的管理領域的用能對象進行能源計劃的制定,能源計劃包括年計劃、月計劃、日計劃。系統(tǒng)根據(jù)生產計劃、檢修計劃和能源單耗預測,來自動計算能源產耗計劃。計劃制定后需要相關領導進行審核和審批。同時能源計劃通過發(fā)布使相關人員了解計劃的制定情況。

 

8、 能源實績管理

用于對整個管理區(qū)域的用能情況進行收集匯總,以一種固定的格式進行展現(xiàn)。信息來源的方式有兩種,一種是由現(xiàn)場的采集設備通過網絡將實際的用能情況進行收集,按照一定的存儲要求存入相應的數(shù)據(jù)區(qū)域(關系數(shù)據(jù)庫中的某張數(shù)據(jù)表),另外一種是通過人工的方式將現(xiàn)場儀表的數(shù)據(jù)進行錄入,便于信息的收集。
* 用能實績查詢
* 用能實績錄入
* 實績計劃對比

 

9、 能源成本管理

用于對能源使用情況進行的綜合分析,便于發(fā)現(xiàn)能源問題,做出調整方案,提高能源的使用效率。對特定的區(qū)域的能源使用情況進行查詢,可以查詢各個節(jié)點的能源消耗情況,用多種形式來進行直觀的展示。

 

10、 能源計量設備管理

設備管理模塊的功能主要是管理和更新所有計量器具的相關數(shù)據(jù)內容。計量器具的資料內容包括該器具的唯一標識號、參數(shù)性能,溯源單位、檢定日期、有效期限、管理負責人、使用狀態(tài)等設備的信息。系統(tǒng)還添加了設置了儀器設備和項目的到期提醒功能,?幫助工作人員有效地對計量設備的有效期進行監(jiān)控,時時刻刻保證所有的計量設備處于受控狀態(tài)。
1)具備計量器具臺帳管理功能
2)具備強制檢定計量器具臺帳管理功能
3)具備計量器具動態(tài)反饋錄入功能,自動搜索后歸檔
4)具備計量器具備品備件臺帳管理功能
5)具備報廢計量器具臺帳管理功能
6)具備計量器具檢定計劃管理功能
7)具備計量器具檢定記錄管理功能
8)具備計量器具檢修情況記錄功能
9)具備查詢、統(tǒng)計功能

 

11、 能源統(tǒng)計分析

對能源數(shù)據(jù)按介質種類進行統(tǒng)計分析,配合能源管理、能源消費結構進行能源供需、能源實績與計劃比較分析,并且按設定的統(tǒng)計分析條件處理歷史數(shù)據(jù),為用戶提供直觀的統(tǒng)計和分析數(shù)據(jù)。

 

12、 能源設備管理

1)記錄能源工藝設備原始技術資料及主要工藝參數(shù)。
2)記錄能源工藝設備狀態(tài),運行工藝參數(shù)。
3)記錄設備運行記錄、點檢記錄、設備檢修記錄、設備故障記錄、設備報警記錄。
4)設備檔案管理(主要是計量設備和儀表):提供維護設備檔案錄入、查詢等維護功能,用于記錄設備技術參數(shù),技術指標。
5)設備運行管理:自動從上位機獲取或人工錄入當前設備狀態(tài)數(shù)據(jù),顯示主要設備當前的運行參數(shù)。
6)設備缺陷記錄:設備的缺陷記錄、分類、統(tǒng)計、消缺的跟蹤與督辦和考核。
7)設備維修管理:制定設備維修計劃、設備維修周期、設備維護管理。

 

13、 能源定額管理

1)按照公司制定并下達的能源定額,對各單位實際消耗量進行比對。
2)根據(jù)與定額比對后的節(jié)超量,形成考核報表。

 

應用總結

本項目實現(xiàn)了能源數(shù)據(jù)(水、電、蒸汽、風、天然氣)的采集與監(jiān)控,為全公司能源運行提供統(tǒng)一的管控平臺,調度人員可通過該平臺對能源運行進行統(tǒng)一監(jiān)控及調度管理,從而方便從整體上了解各下屬分公司的各能源介質的消耗情況、節(jié)能指標完成情況,以及對數(shù)據(jù)指標進行考核,幫助公司領導層進行決策支持,并依據(jù)這些數(shù)據(jù)制定新的節(jié)能指標或更加科學合理的考核依據(jù),制定節(jié)能的大政方針或節(jié)能措施并向下推行。

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