造紙法再造煙葉生產(chǎn)線蒸汽系統(tǒng)三級計量改造

江蘇鑫源煙草薄片有限公司 江蘇 淮安 223001

正文：

一、再造煙葉生產(chǎn)線蒸汽系統(tǒng)現(xiàn)狀

根據(jù)公司現(xiàn)有能源計量配置情況，再造煙葉生產(chǎn)線蒸汽僅能以生產(chǎn)工房作為一個用能單位，對生產(chǎn)線整體能耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析，無法準確計量各班組、各工段的用能數(shù)據(jù)，不利于生產(chǎn)用能情況分析和各班次用能情況的對比。

為解決以上問題，按照公司降低“三耗”、提升“三率”、達到“三效”的工作思路，為提高公司能耗統(tǒng)計的精準性，通過分析找準生產(chǎn)線能耗重點環(huán)節(jié)和用能規(guī)律，就必須通過安裝合適的能源計量器具，并采用自動化數(shù)據(jù)采集的方式，實施蒸汽系統(tǒng)的三級能源計量改造，逐步建立并完善公司的蒸汽用能三級能源計量管理體系。

由于再造煙葉生產(chǎn)屬于流水線作業(yè)，單臺設(shè)備的能源耗用情況與前后相關(guān)設(shè)備的運行情況關(guān)聯(lián)度較大，因此需要采用分工段分時段的方式實現(xiàn)生產(chǎn)線蒸汽系統(tǒng)三級計量，進而有針對性的進行操作流程優(yōu)化或設(shè)備設(shè)施改造，逐步建立再造煙葉生產(chǎn)線和各工段能源消耗定額，進而實現(xiàn)科學(xué)控制、合理降低再造煙葉生產(chǎn)線能耗的目的。

根據(jù)類似企業(yè)三級計量實施情況，并根據(jù)對計量設(shè)備和數(shù)據(jù)采集市場調(diào)研情況，目前以蒸汽作為介質(zhì)的計量設(shè)備，以及相關(guān)的數(shù)據(jù)采集和集成技術(shù)已經(jīng)非常成熟，且再造煙葉生產(chǎn)線綜合管理信息平臺已經(jīng)試運行，能源數(shù)據(jù)采集后可以便捷的接入綜合管理平臺進行統(tǒng)計、分析，為再造煙葉生產(chǎn)線能源管理提供依據(jù)。

二、再造煙葉生產(chǎn)線蒸汽系統(tǒng)三級計量改造方案

根據(jù)以上分析，設(shè)備動力處組織生產(chǎn)管理部門對再造煙葉生產(chǎn)線蒸汽、自來水和壓縮空氣等未實現(xiàn)三級計量的能源使用情況進行摸排，初步確立各類能源的主要用能點，具體能源計量點分布情況如下：

1、再造煙葉生產(chǎn)線蒸汽系統(tǒng)計量點位設(shè)置

蒸汽從鍋爐房分汽缸分別送至再造煙葉、污水處理站預(yù)酸化調(diào)節(jié)池。其中至再造煙葉生產(chǎn)工房已安裝二級表計，至污水處理站的蒸汽管線由于僅在冬季停產(chǎn)期間間歇性少量用于預(yù)酸化調(diào)節(jié)池加溫，對公司蒸汽消耗影響較小，不設(shè)置單獨計量。由于再造煙葉生產(chǎn)線為流水線，蒸汽主要通過管道分工段供應(yīng)，計劃通過增加17個蒸汽流量計，實現(xiàn)分工段的三級計量。

2、再造煙葉生產(chǎn)線蒸汽計量設(shè)備數(shù)據(jù)采集

根據(jù)再造煙葉生產(chǎn)工房內(nèi)計量點分布情況，共有15個計量點位于生產(chǎn)工房一層，2個計量點位于生產(chǎn)工房二層，現(xiàn)在生產(chǎn)工房二樓設(shè)計數(shù)據(jù)收集主站1個，在生產(chǎn)工房東部區(qū)域、中間區(qū)域、西部區(qū)域各設(shè)置數(shù)據(jù)采集子站1個。計量設(shè)備在使用時，由數(shù)據(jù)收集主站或數(shù)據(jù)收集子站進行統(tǒng)一供電。

計量設(shè)備的數(shù)據(jù)收集采用PLC控制系統(tǒng)，來實現(xiàn)蒸汽、壓縮空氣、自來水等計量設(shè)備信號的采集和累積量計算、數(shù)據(jù)處理、遠程調(diào)校儀表等功能。具體設(shè)置方法為：1）在數(shù)采主站內(nèi)設(shè)置一臺帶有Profibus-DP/PA或Modbus接口的PLC控制系統(tǒng)，按儀表需要配置相應(yīng)的儀表總線網(wǎng)關(guān)和耦合器用于對計量儀表的數(shù)據(jù)采集，并將計量儀表采集站接入能管中心交換機；2）計量采集站安裝箱體選用不小于600×600×250的掛墻箱體安裝（顏色RAL7035），箱體內(nèi)配有電源開關(guān)、24V穩(wěn)壓電源、散熱風(fēng)扇等所需設(shè)備。

對于計量設(shè)備的數(shù)據(jù)收集站設(shè)置，需滿足以下要求：

1）具備能源計量設(shè)備的實時檢測值及計量設(shè)備的工藝設(shè)置參數(shù)（視計量設(shè)備具體功能確定）等數(shù)據(jù)的遠程采集功能；

2）數(shù)據(jù)采集準確度要求：系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)的有效位數(shù)應(yīng)與現(xiàn)場對應(yīng)計量設(shè)備的有效位數(shù)一致；系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)應(yīng)與對應(yīng)計量設(shè)備的實際讀數(shù)一致，數(shù)據(jù)采集周期小于5秒；

3）自診斷功能：支持，每個模塊自帶診斷功能，能夠分別指示本體故障、總線故障以及外圍設(shè)備故障，與上位系統(tǒng)集成診斷功能，自動提供總線結(jié)構(gòu)拓撲、故障信息、故障位置以及處理建議；

4）針對圖紙以及網(wǎng)絡(luò)拓撲圖、實際情況，制定全廠的能源數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)方案，實現(xiàn)能源投入、加工轉(zhuǎn)換、輸送分配、最終用能等各環(huán)節(jié)上的實時數(shù)據(jù)采集功能；

5）自動從能源計量儀表上取得各能源設(shè)備的狀態(tài)數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)、能源計量數(shù)據(jù)等信息；

6）計量站劃分原則：每路ModBus數(shù)采鏈路下掛設(shè)備不超過12臺；每路DP數(shù)采鏈路下掛設(shè)備不超過16臺；

7）數(shù)采站的配置具備遠程斷電和上電功能，以便于維護；

8）配置與數(shù)采PLC配套的總線模塊、總線接線盒、總線接頭、總線終端電阻、總線電纜、防浪涌保護器。

3、再造煙葉生產(chǎn)線蒸汽計量設(shè)備信號遠傳及處理

再造煙葉生產(chǎn)線的能源數(shù)據(jù)采集軟件，主要利用計量設(shè)備的信號輸出功能，將流量信號傳輸至PLC控制主站，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號傳輸至數(shù)據(jù)采集電腦主機，通過采集軟件服務(wù)將各個計量設(shè)備的瞬時值及累計值進行匯總后傳輸至綜合管理信息平臺進行統(tǒng)計分析。

具體數(shù)據(jù)采集流程為：1）采集PLC將計量設(shè)備輸出信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；2）OPC服務(wù)器接收PLC采集輸出的數(shù)字信號，并傳輸至數(shù)據(jù)采集；3）數(shù)據(jù)管采集根據(jù)采集規(guī)則對數(shù)據(jù)采集過濾（時間、范圍等過濾條件），處理后的數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫，同時也可以定時把處理結(jié)果直接傳遞給綜合管理信息平臺；4）綜合管理信息平臺也可以定時以特定的權(quán)限從數(shù)據(jù)庫讀取數(shù)據(jù)采集的處理結(jié)果。

在數(shù)據(jù)的采集與處理的流程中，數(shù)據(jù)采集的整體結(jié)構(gòu)由硬件層和數(shù)據(jù)采集層構(gòu)成，數(shù)據(jù)采集層按照模塊劃分主要分為：采集基礎(chǔ)設(shè)置、采集規(guī)則設(shè)置、數(shù)據(jù)采集處理、以及數(shù)據(jù)外部接口等。

1）基礎(chǔ)采集設(shè)置

基礎(chǔ)采集設(shè)置主要是配置采集的基本信息，主要包括：采集PLC定義、采集變量點定義等基礎(chǔ)信息，是整個數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)信息。

2）采集規(guī)則設(shè)置

采集規(guī)則設(shè)置主要包括采集時間間隔（以秒為單位）定義、有效數(shù)據(jù)范圍定義（上下限等）、實時累計類型定義等，是數(shù)據(jù)采集的過濾條件。

3）數(shù)據(jù)采集處理

數(shù)據(jù)采集處理是一個單獨的數(shù)據(jù)采集服務(wù)程序，根據(jù)基礎(chǔ)采集設(shè)置和采集規(guī)則，定時的采集處理數(shù)據(jù)，存入數(shù)據(jù)庫。

4）數(shù)據(jù)外部接口

提供跨平臺的Webservice接口，供外部系統(tǒng)定時的獲取采集數(shù)據(jù)，同時也可以提供專門權(quán)限的數(shù)據(jù)庫訪問接口方式，靈活的適應(yīng)多種不同的接口需求。

計量設(shè)備的信號經(jīng)收集、處理后的遠程傳輸，主要利用生產(chǎn)工房已有的生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，主要方法為：控制器連接到接入層交換機，接入層交換機通過匯聚交換機進行生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)匯聚，生產(chǎn)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器同時訪問生產(chǎn)控制網(wǎng)絡(luò)和辦公網(wǎng)絡(luò)，通過辦公網(wǎng)絡(luò)連接綜合管理信息平臺服務(wù)器