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安科瑞电气股份有限公司

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企业新闻
浅谈炼钢厂能源计量管理系统的设计与应用
发布时间:2020-09-15        浏览次数:117        返回列表
 摘要: 从能源计量和管理的角度,论述了炼钢厂的能源计量管理系统的基本组成及功能。该系统的建立,将使炼钢厂能源介质的计量管理工作实现自动采集、瞬时监测、故障报警、能流监视;完成报表统计、离线输入、成本分析、预测参考等功能。提高了计量管理工作的层次和力度,对炼钢厂均衡、稳定生产,尽量平衡公司管网的压力和负荷,厂内生产决策和安排、调度和调整,节约优化用能,保证全厂整体利益都有重要的指导意义。
关键词:能源,计量,管理,炼钢厂,能源管理
1 炼钢厂工艺流程简介
该钢铁集团公司下属炼钢厂的工艺流程情况基本如下:由炼铁厂高炉生产出的大量高温铁水,通过保温良好的鱼雷形混铁车送至炼钢厂,首先进入炼钢厂的脱硫间进行预处理,再由鱼雷车运至倒罐站,铁水扒渣后兑入转炉,与经调度计划称量后先装入转炉的废钢等一起进行冶炼。转炉冶炼作业由过程计算机进行静态控制和计算,自动完成全部炼钢过程。熔炼出炉的钢水根据不同钢种的具体技术要求,进行炉外二次精炼,然后分别经连铸或模铸生产线产出炼钢工序*终产品———连铸坯或铸钢坯。其主要生产流程如图1所示。
炼钢厂消耗的主要能源介质有:氧气、氮气、氩气、焦炉煤气、蒸汽、电力、水等,回收的能源介质有:转炉煤气和蒸汽。
2 能源计量管理系统基本内容
2.1 能源介质的计量、检测
该炼钢厂现有的能源计量、检测系统主要由三部分组成: 
(1)各种进厂能源介质数据由能源中心统一采集;
(2)部分工序、设备消耗能源介质数据由计算机采集或计算(如连铸等); 
(3)部分工序、设备消耗能源介质数据由人工抄表(如RH等)。
数据来源较多,有些数据因管网交叉尚需人工进行二次计算处理,使得月末数据统计工作复杂,容易发生错误,即使数据出现问题,也不易查找原因。而且生产中管网故障及异常很难察觉,无法及时消除隐患。
因此,从根本上解决问题。在炼钢厂原有的能源介质管网上,为控制生产和计量需要,安装有大量的各类计量仪表和动力控制阀门,对各种能源介质的流量、压力、温度等量进行检测和计量。这些仪表大多是模拟仪表盘,其中有少部分控制工艺的量在过程机中有显示。本系统在管网现有计量仪表的基础上,从使用、安全及管理的角度进一步完善系统配置,补充计量、管理需要而原系统没有的计量点,替换原系统已有但满足不了未来使用要求的仪表,使系统管网在硬件上首先满足计算机计量、检测及管理的要求。系统功能结构如图2所示。
2.1.1 数据的采集及处理 
(1)将分散的各测量点一次仪表上的模拟量集中到计算机上,经过抗干扰、隔离放大、滤波、电流电压转换器及A/D后转换成数字量,并按一定要求形成1s平均量,1min平均量,1h平均量。
(2)通过长距离的连网系统及通信管理系统的软、硬件,将各数据送至网络服务器,从而实现数据共享。
2.1.2 故障报警及监视
计算机对采集到的各数据进行报警上、下限判断,对有报警的信号保存前后1-5min数据,并按网络规约送到报警监视器进行显示和自动打印。进行主要报警参数的跟踪,根据报警记录内容和趋势曲线,正确判断故障发生原因。
2.1.3 能流图显示
设计一套工艺流程动态画面,进行各种能源介质的工艺流程图显示,包括各采样点的瞬时值显示,计量点采集数据的累积值显示等。
实现以上功能后,可方便地在线获得能源介质消耗、回收的各种数据,随时掌握各工序及主要设备的运行状况和能耗数据,自动监测管网运行时态,提前预知故障,防患于未然。
2.2  能源管理
炼钢厂原来的能源介质消耗和回收情况均靠人工统计、计算,工作重复,数据繁杂,效率不高,容易出错,与现代化管理和生产节奏不相适应。报表统计、成本核算及预测分析等也由人工进行,系统性、规范性较差。能源计量管理系统可以方便地实现快速统计、自动报表、专家分析等功能,由计算机代替人工,达到理想的准确度和效率。
2.2.1 报表统计 
通过数据库管理软件,自动生成各种能耗的日报、月报、年报及各种能耗曲线,使数据统计、整理由原来的人工化过渡到计算机化,提高工作效率和准确性。 
2.2.2 离线数据输入 
通过一套可输入不可测量参数和可变参数(如报警上、下限等)的系统支持软件,提高系统的适应性和可扩展性。 
2.2.3 成本统计分析 
实时掌握各工序及主要设备的能耗状况,对不同品种、规格的能耗进行综合评估,按班进行能源成本统计分析,并对能源成本进行管理。进行工序能耗和成本的分析与评价,完成炼钢厂与能源中心之间的信息传递与交流等。
2.2.4 潮流监视 
通过CRT画面,可以方便地实现各种能源介质的工艺流程图显示,自动生成趋势曲线或直方图,随时掌握各主要设备的运行状态及能源介质的消耗和发生、回收情况,便于进行生产调度和调整。 
2.2.5 预测参考 
利用统计数据及专家知识库,预测下一年度能源介质需求及供应规划和措施。
以上功能的实现,使能源介质的消耗、回收等数据和状况的管理功能大大增强,为生产决策、调度和调整提供在线参考。
3 安科瑞工业能源计量管理系统介绍
安科瑞工业能源计量管理系统采用自动化、信息化技术和集中管理模式,对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理,监测企业电、水、燃气、蒸汽及压缩空气等各类能源的消耗情况,通过数据分析、挖掘和趋势分析,帮助企业针对各种能源需求及用能情况、能源质量、产品能源单耗、各工序能耗、重大能耗设备的能源利用情况等进行能耗统计、同环比分析、能源成本分析、用能预测、碳排分析,为企业加强能源管理,提高能源利用效率、挖掘节能潜力、节能评估提供基础数据和支持。
3.1 系统结构
3.2 应用场所
钢铁、石化、冶金、有色金属、采矿、医药、水泥、煤炭、物流、铁路、##工业、木材、化学原料以及机电设备、电器产品、工器具制造等。
3.3 系统功能
3.3.1 可视化展示
展示企业各类能耗总量、折标值、能源成本、能源消耗趋势、分项能耗占比、区域能源消耗对比,以及当前天气情况、污染情况,并三维展示企业重要工艺或工段的能源消耗动态。
3.3.2 用能统计
从能源使用种类、监测区域、生产工艺/工段时间、分项等维度,采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对企业用能统计、同比、环比分析、实绩分析,折标对比、单位产品能耗、单位产值能耗统计,找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方,从而调整能源分配策略,减少能源使用过程中的浪费。
3.3.3 产品/产值单耗
与企业MES系统对接,通过产品产量以及系统采集的能耗数据,在产品单耗中生成产品单耗趋势图,并进行同比和环比分析。以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺,从而降低能耗。
3.3.4 绩效分析
对各类能源使用、消耗、转换,按班组、区域、产线、工段等进行日、周、月、年、指定时段绩效统计按照能源计划或定额制定的绩效指标进行KPI比较考核,帮助企业了解内部能效水平和节能潜力。
3.3.5 能耗预测
通过对企业生产工艺、生产设备等的能耗使用情况进行分析,建立能耗计算模型,根据人工智能算法对数据和模型进行修正,对未来企业能耗趋势进行预测分析,为节能提供有效的决策依据。
3.3.6 运行监测
系统对区域、工段、设备能源消耗进行数据采集,监测设备及工艺运行状态,如温度、湿度、流量、压力、速度等,并支持变配电系统一次运行监视。可直接从动态监测平面图快速浏览到所管理的能耗数据,支持按能源种类、车间、工段、时间等维度查询相关能源用量。
3.3.7 分析报告
以年、月、日对企业的能源利用情况、线路损耗情况、设备运行情况、运维情况等进行多方面的统计分析,让用户多方面了解系统的运行情况,并为用户提供数据基础,方便用户发现设备异常,从而找出改善点,以及针对用能情况挖掘节能潜力。
3.3.8 事件报警
持续监测设备和系统运行,对通讯失败、数据异常、定额超限、工艺参数异常越限、设备异常或故障进行报警,提醒企业注意和查找问题,并形成报警日志。
3.3.9 移动端支持
APP支持Android、iOS操作系统,方便用户按能源分类、区域、车间、工序、班组、设备等不同维度掌握企业能源消耗、效率分析、同环比分析、能耗折标、用能预测、运行监视、异常报警等。
3.4 现场设备选型

作者简介:陈盼,女,本科。任职单位:现任职于安科瑞电气股份有限公司,联系,
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