基于PI系統(tǒng)對(duì)公用介質(zhì)綜合能耗的研究和應(yīng)用

吳海龍

[摘? ? 要]隨著工業(yè)化的發(fā)展，使用公用介質(zhì)越來(lái)越普遍，企業(yè)為了做大做強(qiáng)，想方設(shè)法減少成本，不斷開(kāi)展節(jié)能降耗工作。文章利用PI系統(tǒng)對(duì)循環(huán)冷卻水、5 ℃冷凍水、7 ℃冷凍水、壓縮空氣四種介質(zhì)進(jìn)行運(yùn)行數(shù)據(jù)收集、整理和分析，對(duì)公用介質(zhì)綜合能耗實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控，找出公用介質(zhì)系統(tǒng)最佳的運(yùn)行模式，幫助企業(yè)減少運(yùn)行成本。

[關(guān)鍵詞]節(jié)能降耗;PI系統(tǒng);公用介質(zhì);綜合能耗

[中圖分類號(hào)]TU201.5 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）11–00–02

Research and Application of Comprehensive Energy

Consumption of Public Media Based on PI System

Wu Hai-long

[Abstract]With the development of industrialization， the use of public media has become more and more common. In order to become bigger and stronger， enterprises have tried every means to reduce costs and continue to carry out energy-saving and consumption-reducing work. The article uses the PI system to collect， organize and analyze operating data for four media： circulating cooling water， 5 ℃ chilled water， 7 ℃ chilled water， and compressed air， and realize online monitoring of the comprehensive energy consumption of public media， and find out the best public media system The operating mode helps companies reduce operating costs.

[Keywords]energy saving and consumption reduction; PI system; public media; comprehensive energy consumption; optimal

1 概述

本文研究對(duì)象為珠海某公司的公用介質(zhì)生產(chǎn)工藝。該公司耗電量大的公用介質(zhì)生產(chǎn)工藝主要包含循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、5 ℃冷凍水系統(tǒng)、7 ℃冷凍水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)（以下四大系統(tǒng)統(tǒng)稱為公用介質(zhì)）。其中，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)出水量約8 000 m3/h，一半提供給5 ℃冷凍水系統(tǒng)、7 ℃冷凍水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)當(dāng)作冷卻介質(zhì)使用，一半提供給其他生產(chǎn)系統(tǒng)使用。5 ℃冷凍水系統(tǒng)用于其他生產(chǎn)系統(tǒng);7 ℃冷凍水系統(tǒng)用于空調(diào)和其他生產(chǎn)系統(tǒng);壓縮空氣系統(tǒng)提供給儀表裝置和其他生產(chǎn)系統(tǒng)，各介質(zhì)均要求穩(wěn)定。

2 公用介質(zhì)單位耗電的評(píng)價(jià)方法

由于循環(huán)冷卻水供水溫度與7 ℃冷凍水系統(tǒng)、5 ℃冷凍水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)的效率成負(fù)相關(guān)，循環(huán)冷卻水供水溫度越低，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)總的能耗越差，7 ℃冷凍水系統(tǒng)、5 ℃冷凍水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)的效率就越好。介質(zhì)能耗相互間相互影響，單一介質(zhì)指標(biāo)的能耗水平好壞無(wú)法體現(xiàn)總能耗水平的綜合實(shí)力，公用介質(zhì)節(jié)能降耗工作出現(xiàn)瓶頸問(wèn)題，需要新的工作方法開(kāi)拓節(jié)能降耗

思路。

公用介質(zhì)單位耗電綜合體現(xiàn)了四大系統(tǒng)的綜合能耗水平，公用介質(zhì)單位耗電=循環(huán)冷卻水系統(tǒng)單位耗電+7 ℃冷凍水系統(tǒng)單位耗電+5 ℃冷凍水系統(tǒng)單位耗電+壓縮空氣系統(tǒng)單位耗電。

其中：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)單位耗電=[（循環(huán)水泵消耗電量）+（循環(huán)水風(fēng)機(jī)消耗電量）]/[（循環(huán)水出水量）/10 000）]×萬(wàn)噸本介質(zhì)總電耗占比;7 ℃冷凍水系統(tǒng)單位耗電=（7 ℃冷凍水系統(tǒng)消耗電量）/[（7 ℃冷凍水輸出量）/1 000]×千噸本介質(zhì)總電耗占比;5 ℃冷凍水系統(tǒng)單位耗電=（5 ℃冷凍水系統(tǒng)消耗電量）/[（5 ℃冷凍水輸出量）/1 000]×千噸本介質(zhì)總電耗占比;壓縮空氣系統(tǒng)單位耗電=+（“空壓機(jī)-電-消耗量”）/（“公用工程部-壓縮空氣-輸出量”）/10 000×本介質(zhì)電總耗占比）。

3 項(xiàng)目實(shí)施前的生產(chǎn)調(diào)研和原因分析

通過(guò)統(tǒng)計(jì)2019年四大系統(tǒng)的耗電情況，發(fā)現(xiàn)萬(wàn)噸循環(huán)水總耗電占比、千噸5 ℃冷凍水總耗電占比、千噸7 ℃冷凍水總耗電占比、萬(wàn)立方壓縮空氣總耗電占比差異大。其中，萬(wàn)噸循環(huán)水耗電、千噸7 ℃冷凍水耗電所占的比例最大，是影響公用介質(zhì)單位耗電的主要因素。此外，四大系統(tǒng)變量多且相互影響，也是影響用公用介質(zhì)單位耗電的主要因素。

由于7 ℃冷凍水系統(tǒng)占總耗電量的50%以上，千噸7℃冷凍水耗電對(duì)四大系統(tǒng)的影響尤為重要。據(jù)相關(guān)的研究表明：在針對(duì)大溫差冷卻水對(duì)空調(diào)機(jī)組制冷性能影響分析基礎(chǔ)上，能夠得出冷卻水的進(jìn)口溫度越低，冷水機(jī)組的COP值越高，大溫差小流量冷卻水系統(tǒng)能夠?qū)μ岣呃渌畽C(jī)組的能效比起到積極作用，即使冷卻水的進(jìn)口溫度較高時(shí)，大溫差冷卻水系統(tǒng)的制冷性能系數(shù)也接近常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的額定值，而由于大溫差冷卻水系統(tǒng)的冷卻水泵運(yùn)行能耗降低，同時(shí)節(jié)省了冷卻塔能耗，大溫差冷卻水系統(tǒng)具有節(jié)能優(yōu)勢(shì)。在近水源地或水資源豐富的地區(qū)，采用深井水、江河水等自然冷源的大溫差冷卻水空調(diào)系統(tǒng)具有節(jié)能優(yōu)勢(shì)，具有一定的推廣前景。因此，在工藝調(diào)整中7℃冷凍水系統(tǒng)作為調(diào)整重點(diǎn)，同時(shí)兼顧其他系統(tǒng)的能耗調(diào)整。

4 項(xiàng)目實(shí)施

（1）利用PIDatalink和Excel，建立公用介質(zhì)單位耗電數(shù)據(jù)模型，實(shí)時(shí)監(jiān)控公用介質(zhì)能耗并進(jìn)行工藝調(diào)整。

珠海某公司對(duì)每臺(tái)設(shè)備的溫度、壓力、流量等一系列的監(jiān)控參數(shù)建立起了測(cè)量體系（簡(jiǎn)稱能源管理體系），利用PI系統(tǒng)對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和儲(chǔ)存，并利用Excel表導(dǎo)出數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、整理和分析（表1）。

通過(guò)excel建立設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表，我們可以直觀觀察所有系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，通過(guò)自定義時(shí)間，觀察不同時(shí)間段內(nèi)系統(tǒng)的能耗情況，幫助數(shù)據(jù)對(duì)比。

有助于優(yōu)化調(diào)整設(shè)備運(yùn)行模式。比如，7 ℃冷凍水系統(tǒng)涉及有8臺(tái)冷水機(jī)組，不同的天氣運(yùn)行的數(shù)量不一樣，每臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷和效率也不一樣。通過(guò)觀察Excel設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表，可以幫助運(yùn)行人員調(diào)整設(shè)備運(yùn)行方式，降低低效率機(jī)組的負(fù)荷，提高高效率機(jī)組的負(fù)荷，通過(guò)日常的精細(xì)化操作，提高系統(tǒng)的效能。

有助于提高四大系統(tǒng)的綜合能耗。由于四大系統(tǒng)介質(zhì)能耗相互間相互影響，單一介質(zhì)指標(biāo)的能耗水平好壞無(wú)法體現(xiàn)總能耗水平的綜合實(shí)力，Excel設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表，可以將所有系統(tǒng)的能耗可視化，直接計(jì)算公用介質(zhì)單位耗電，通過(guò)日常的對(duì)比和設(shè)備運(yùn)行方式調(diào)整，選擇一條最優(yōu)的節(jié)能運(yùn)行方法。

Excel建立數(shù)據(jù)模型的優(yōu)勢(shì)是數(shù)據(jù)清晰、直接，可選擇性選擇不同時(shí)間點(diǎn)需要的數(shù)據(jù)，直觀對(duì)比單一變量與總變量的關(guān)系;但它有局限性，只能觀察當(dāng)前或選定時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)，缺乏過(guò)程中的對(duì)比數(shù)據(jù)和趨勢(shì)走向。

（2）利用ProcessBook和PI系統(tǒng)，通過(guò)AF框架，建立公用介質(zhì)單位耗電數(shù)據(jù)運(yùn)行曲線模型，搭建數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)曲線圖（圖1），通過(guò)對(duì)比分析，優(yōu)化工藝運(yùn)行。

利用PI系統(tǒng)和Processbook，分別引入四大系統(tǒng)的重要能耗觀測(cè)點(diǎn)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析、整合和處理，建立了每個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線圖。利用數(shù)據(jù)曲線的對(duì)比和分析，了解開(kāi)停設(shè)備、工藝調(diào)整對(duì)總能耗的影響變化，決定是否開(kāi)停設(shè)備，優(yōu)化運(yùn)行，可以有效指導(dǎo)操作人員及時(shí)調(diào)整設(shè)備負(fù)荷和開(kāi)停機(jī)組、風(fēng)機(jī)，分別實(shí)現(xiàn)四大系統(tǒng)最優(yōu)運(yùn)行。

利用PI系統(tǒng)和Processbook，集成所有耗電系統(tǒng)的耗電情況及效率，建立公用介質(zhì)單位耗電實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線模型，實(shí)時(shí)監(jiān)控公用介質(zhì)耗電系統(tǒng)的耗電情況及效率。對(duì)比分析以往數(shù)據(jù)，直觀對(duì)比單一變量與總變量的關(guān)系，觀察設(shè)備調(diào)整前后對(duì)公用介質(zhì)單位耗電的影響，避免獨(dú)自為戰(zhàn)，卻相互內(nèi)耗，有助于及時(shí)優(yōu)化和調(diào)整各系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行，適時(shí)調(diào)整四大系統(tǒng)的效率，進(jìn)而進(jìn)一步降低公用介質(zhì)單位耗電。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）通過(guò)Processbook和Excel建立的單位介質(zhì)耗電系統(tǒng)圖，集成所有耗電系統(tǒng)的耗電情況及設(shè)備效率，可以直觀觀察、判斷公用介質(zhì)單位耗電情況，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能耗可視化。

（2）用能耗數(shù)據(jù)直接指導(dǎo)操作人員如何節(jié)能地去操作，通過(guò)日常的監(jiān)控和分析，及時(shí)了解設(shè)備調(diào)整前后系統(tǒng)的能耗水平變化，及時(shí)進(jìn)行操作干預(yù)，把節(jié)能降耗工作落實(shí)到日常的每一次操作中，切實(shí)提高日常的精細(xì)化操作水平。

（3）本次實(shí)踐在2020年公用介質(zhì)單位耗電下降了5 %。

參考文獻(xiàn)

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