能源可視化管理系統(tǒng)在企業(yè)節(jié)能增效中的實(shí)踐

張丹楓　楊翔宇　趙志英　東忠謙

摘 ? 要： 節(jié)能增效工程從初期的引進(jìn)節(jié)能技術(shù)和設(shè)備性能提升，到現(xiàn)在向精細(xì)化管理要效益，其中可視化管理有較大潛力。提出一種集成了生產(chǎn)控制過(guò)程、安全關(guān)鍵點(diǎn)和能耗信息三方面的能源可視化管理系統(tǒng)。采用AX Energy能源分析管理軟件，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化抄表和報(bào)表生成;引入能效比指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)能源消耗和產(chǎn)能結(jié)合的目標(biāo)管理;將安全與生產(chǎn)控制有機(jī)結(jié)合，深度對(duì)接能耗信息的實(shí)時(shí)控制，保障設(shè)備及工藝運(yùn)行安全。能源可視化管理系統(tǒng)將管理節(jié)能與設(shè)備節(jié)能緊密結(jié)合起來(lái)，對(duì)改善企業(yè)用能進(jìn)行了多方位探索，為進(jìn)一步優(yōu)化工藝控制和設(shè)備管理提供了有力的保障。

關(guān)鍵詞： 精細(xì)管理;能源可視化;節(jié)能增效;AX Energy;能效比;工藝控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TK01+8 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：2095-8412 （2020） 04-074-06

工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http：//gyjs.cbpt.cnki.net ? ?DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2020.04.014

引言

以往，節(jié)能增效以引進(jìn)節(jié)能技術(shù)和設(shè)備為主要措施，只是針對(duì)點(diǎn)的改善，忽視了從可視化管理的角度進(jìn)行節(jié)能增效的巨大潛力[1]。能源可視化管理系統(tǒng)，正是從管理的角度對(duì)企業(yè)的節(jié)能狀況進(jìn)行全面把握的系統(tǒng);將管理節(jié)能與設(shè)備節(jié)能緊密結(jié)合起來(lái)，優(yōu)化能源使用效率的系統(tǒng);針對(duì)企業(yè)能源使用的立體改善而建立的系統(tǒng)[2]。

從企業(yè)的整體生產(chǎn)管理來(lái)說(shuō)，除了應(yīng)關(guān)注生產(chǎn)與能耗問(wèn)題，還應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)安全可視化管理的重要性，畢竟安全生產(chǎn)始終是關(guān)乎企業(yè)發(fā)展與效率的首要問(wèn)題[3-4]。將生產(chǎn)控制過(guò)程、安全關(guān)鍵點(diǎn)和能耗信息三方面深度對(duì)接，可以同時(shí)將安全問(wèn)題整合到能源可視化管理系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)安全用電與設(shè)備保障的實(shí)時(shí)性與預(yù)見(jiàn)性應(yīng)對(duì)[5]。

本文首先簡(jiǎn)要分析構(gòu)建能源可視化管理系統(tǒng)的必要性;其次從生產(chǎn)的可視化、安全的可視化和能耗的可視化三大模塊，給出能源可視化管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案;最后結(jié)合伽師縣銅輝礦業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理實(shí)踐，提出節(jié)能增效的詳細(xì)改善方法。

1 ?構(gòu)建能源可視化管理系統(tǒng)的必要性

從生產(chǎn)監(jiān)測(cè)來(lái)看，目前企業(yè)的電能消耗數(shù)據(jù)基本靠人工抄表、統(tǒng)計(jì)而得，統(tǒng)計(jì)方式也僅是簡(jiǎn)單的匯總對(duì)比，對(duì)用能對(duì)象的統(tǒng)計(jì)也僅來(lái)源于變電站、廠區(qū)總進(jìn)線等儀表的數(shù)據(jù)，亟需生產(chǎn)監(jiān)測(cè)的可視化。

從能耗監(jiān)測(cè)和安全保障來(lái)看，以往的企業(yè)用能情況只包括總能耗這一獨(dú)立指標(biāo)，而對(duì)于企業(yè)各個(gè)廠區(qū)內(nèi)的一些重點(diǎn)用電設(shè)備（如球磨機(jī)、提升機(jī)、浮選機(jī)等），并未做到詳細(xì)能耗情況的分析統(tǒng)計(jì)，這直接導(dǎo)致能耗的可視化無(wú)法實(shí)現(xiàn)，伴隨而來(lái)的問(wèn)題就是生產(chǎn)的可視化無(wú)法與能耗的可視化相結(jié)合，用電安全、設(shè)備安全（如電流過(guò)載、漏電等）的可視化和預(yù)警更是無(wú)從談起。

2 ?總體設(shè)計(jì)方案

2.1 ?生產(chǎn)的可視化、安全的可視化和能耗的可視化

根據(jù)企業(yè)實(shí)際，將能源可視化總結(jié)為三大模塊：生產(chǎn)可視化、安全可視化和能耗可視化。圖1概述了三者在生產(chǎn)管理中的邏輯關(guān)系。

2.2 ?能源可視化管理系統(tǒng)

能源可視化管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)主要由能源可視化管理軟件、電能計(jì)量硬件和通信網(wǎng)絡(luò)組成;其中電能計(jì)量采用三菱能量測(cè)量?jī)x（EcoMonitorPlus/EcoMonitorLight），對(duì)電壓、電流、電能、功率、諧波、漏電狀態(tài)等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，電能數(shù)據(jù)通過(guò)三菱CC-LINK現(xiàn)場(chǎng)總線由PLC收集;最后能源可視化管理軟件通過(guò)Ethernet（以太網(wǎng)）與PLC通信，完成數(shù)據(jù)的收集、分析等工作。

經(jīng)過(guò)詳細(xì)統(tǒng)計(jì)分類(lèi)，全廠區(qū)分高壓變電站、選礦廠破碎車(chē)間和選礦廠磨浮車(chē)間三部分。其中，變電站為高壓輸電線路，共計(jì)8路10 kV供電輸出，均匯集到能源可視化管理系統(tǒng)。由于選礦廠的工藝流程較繁重，用電設(shè)備較多，電能消耗和控制工藝情況復(fù)雜，下文將重點(diǎn)介紹節(jié)能增效的詳細(xì)改善方法，為能耗分析提供依據(jù)。

3 ?詳細(xì)改善方法介紹

3.1 ?能耗可視化：自動(dòng)化抄表和報(bào)表生成

能源可視化管理系統(tǒng)通過(guò)采用三菱AX Energy能源分析管理軟件收集計(jì)量數(shù)據(jù)，并以報(bào)表和曲線的形式將電量數(shù)據(jù)展示出來(lái)，其中AX Energy對(duì)電能數(shù)據(jù)的收集周期為15 min。同時(shí)，如圖3所示，用戶(hù)可以通過(guò)自定義的方式選擇查看的日期區(qū)間，以及按設(shè)備、按分鐘、按小時(shí)、按天等統(tǒng)計(jì)的電能消耗數(shù)據(jù)，通過(guò)鼠標(biāo)拖放的方式查看指定設(shè)備在指定的時(shí)間內(nèi)的耗用電量、最大值、最小值等。

如圖4所示，在能源可視化管理系統(tǒng)中，通過(guò)ReportWorX組件，可以讓用戶(hù)在Excel中自定義要導(dǎo)出的數(shù)據(jù)的內(nèi)容和格式，用戶(hù)提前將表格設(shè)計(jì)好，并配置相關(guān)查詢(xún)參數(shù)，即可輕松導(dǎo)出所需要的報(bào)表。

3.2 ?生產(chǎn)可視化：能源消耗和產(chǎn)能結(jié)合的目標(biāo)管理

通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的生產(chǎn)信息對(duì)接，獲取現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)生產(chǎn)的產(chǎn)量、設(shè)備的啟停等信息，結(jié)合對(duì)應(yīng)的電能消耗，可以匯總出當(dāng)時(shí)的能效比，這里的能效比的計(jì)算方式為：指定的設(shè)備在特定時(shí)段內(nèi)的電能消耗量與該設(shè)備在該時(shí)段的產(chǎn)量值的比值。比值越小，表示能效更高。能效比的比較畫(huà)面如圖5所示，異常時(shí)段分析示意如圖6所示。

3.3 ?安全可視化：設(shè)備及工藝運(yùn)行的安全性

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行的電流、電壓、功率因數(shù)等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并將這些參數(shù)實(shí)時(shí)與正常值比較，一旦出現(xiàn)設(shè)備異常運(yùn)行的情況，系統(tǒng)自動(dòng)記錄并顯示報(bào)警信息，提醒現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)行情況，提前預(yù)警，如圖7所示。

3.4 ?合理用電：倡導(dǎo)合理安排峰平谷時(shí)段用電

如圖8所示，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的峰、平、谷不同時(shí)段的耗電情況做出橫向比較，能夠看出占比較高的峰值時(shí)間用電是否合理，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)合理安排用電，并在用電高峰時(shí)段，關(guān)閉不必要的待機(jī)設(shè)備，減少不必要的用電。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

伽師縣銅輝礦業(yè)有限責(zé)任公司通過(guò)能源可視化管理系統(tǒng)的綜合應(yīng)用和實(shí)踐，在減少能源消耗、合理有序用電、保障安全用電等方面得到了改善。能源可視化管理系統(tǒng)顯著降低了不必要的能源消耗量，規(guī)范了用電，保證了設(shè)備的安全和工藝的合理運(yùn)行。自動(dòng)化的數(shù)據(jù)收集和報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能降低了人為參與統(tǒng)計(jì)分析的成本，為進(jìn)一步優(yōu)化工藝控制和設(shè)備管理提供了有力的保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃光鳳. 關(guān)于選礦廠節(jié)能降耗途徑的分析探討[J]. 世界有色金屬， 2019（7）： 18， 20.

[2] 郭以東， 何曉梅. 從能源管控建設(shè)談石油化工企業(yè)的節(jié)能管理[J].中國(guó)能源， 2020， 42（5）： 44-47.

[3] 孫召龍， 孫秀玲， 安學(xué)先， 等. 建設(shè)能源管控中心平臺(tái)， 實(shí)現(xiàn)企業(yè)提質(zhì)增效[J]. 石油石化節(jié)能與減排， 2018， 3（3）： 6-8， 14.

[4] 胡嵩， 殷立， 郭曉冬， 等. 可視化節(jié)能系統(tǒng)在大型工廠的應(yīng)用[J]. 上海節(jié)能， 2012（3）： 35-40.

[5] 何世念， 陶炎， 王群偉. 信息化打開(kāi)節(jié)能增效空間[J]. 中國(guó)石化， 2016（10）： 30-31.

作者簡(jiǎn)介：

張丹楓（1989—），男，山東招遠(yuǎn)人，大專(zhuān)，主要從事礦山自動(dòng)化控制技術(shù)工作。

E-mail： 772028366@qq.com

（收稿日期：2020-06-20）

Practice of Energy Visualization Management System in Energy Saving and Efficiency Increase for Enterprises

ZHANG Dan-feng1， YANG Xiang-yu1， ZHAO Zhi-ying1， DONG Zhong-qian2

（1. Jiashi County Tonghui Mining Co.， Ltd.， Kashgar 844000， China;

2. Zhaoyuan Mining Industry Co.， Ltd.， Zhaoyuan 265400， China）

Abstract： The engineering of energy saving and efficiency increase has been improved from the introduction of energy saving technology and equipment performance in the initial stage to asking for the benefit from refined management at present， among which visual management has great potential. A visualized energy management system which integrates three aspects： control process of production， key points of safety and information of energy consumption is presented. Energy analysis and management software AX Energy is used to realize automatic meter reading and report generation; energy efficiency index is introduced to realize the target management of energy consumption and capacity combination; by organically connecting the safety control with production control and deeply jointing the real-time control of energy consumption information， to ensure the safety of equipment and process operation. The energy visualization management system combines management energy saving and equipment energy saving closely， and explores the improvement of enterprise energy consumption in many aspects， which provides a strong guarantee for further optimization of process control and equipment management.

Key words： Refined Management; Energy Visualization; Energy Saving and Efficiency Increase; AX Energy; Energy Efficiency Ratio; Process Control