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智能优化节约资源系统在纺织厂的施用

能耗在线监测系统是一套以节能降耗为核心目的、物联网、大数据分析为基础的能源在线监测与分析管理系统。它是通过对重点用能单位的节能设备、主要工艺设备、主要耗能设备的能耗和工况进行全面监测、诊断与分析,采用设备节能、工艺优化节能、管理策略优化节能等多种手段相结合的方式,为重点用能单位提供适应用户生产线工艺工况差异化特点的系统节能产品、节能策略方案、节能管理与服务平台,进而构建“企业能源管控中心”,为重点用能单位经济用能、合理用能提供产品、技术、策略、方法和信息支持,使重点用能单位整个生产线实现节能5%-30%。

1.行业背景 1.1.现状 钢铁企业是消耗能源的大户,在有的国家要占全国总能耗的15%,在我国也要占10%左右,因此如何搞好钢铁工业的能源管理,以达到节能增效的目的,是发展钢铁工业的重要任务之一。我国吨钢能耗比世界先进水平高出20—30%,主要原因是铁钢比高,高炉余压发电,干熄焦等大型有效的节能环保装置配备率低,高炉,转炉煤气等余能余热回收利用率低。同时,更重要的是钢铁工业节能措施,不能只对单个设备,单一工艺进行节能,而应从企业整体出发,进行全流程综合考虑和系统节能。这样才能以较少的投入,实现最大的节能效果,产生较大的经济效益。 1.2.需求分析 钢铁厂的能源消耗约占钢铁成本的比例约20%-30%,不同的装备水平,工艺流程,产品结构和能源管理水平对能源消耗都会产生不同的影响。把能源管理系统作为大型企业自动化和信息化的重要组成部分,不仅对能源的统一调度、优化煤气平衡、减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢能耗和提高劳动生产率有重要作用,而且对于事故预案策略的制定和执行、事故原因的快速分析和及时判断处理、能源供需的合理调整和平衡以及在客观信息基础上的能源实绩分析、能源计划编制、能源质量管理、能源系统的预测等都将是十分有效的。2.能耗计量系统的设计及开发 2.1.方案设计简介 能源管理系统的建立不仅对济钢能源的统一调度、提高劳动生产率、优化煤气平衡、减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢能耗都将发挥重要作用,而且它对于事故预案的制定和执行、事故原因的快速分析和事故的及时判断处理、正常和异常情况时的能源供需的合理调整和平衡都是十分有效的。 钢厂能源管理控制系统(Energy management system,简称EMS)是钢厂信息化系统的一个组成部分,对能源数据进行采集、加工、分析,处理以实现对能源设备、能源实绩、能源计划、能源平衡、能源预测等全方位的监控和管理功能。 钢厂能源管理控制系统的设计,按照集过程监控、能源管理、能源调度为一体的厂级管控一体化计算机系统的理念进行。监控管理的主要能源介质有:电力、煤气(焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、混合煤气)、压缩空气、氧气、氮气、氩、蒸汽、生产水、生活水等。能源管理控制系统的建立对济钢能源系统加快实现集中统一调度、在公司层面优化煤气平衡、减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢能耗、提高劳动生产率和能源管理水平将起到十分明显的促进作用。通过能源管理控制中心实现对各种能源介质的优化决策调度,及时了解和掌握各种能源的生产、使用和运行工况,做到科学决策,正确指挥,确保安全、可靠、经济、优质运行,实现从经验型到分析型调度职能的转变。 整个EMS系统分成煤气调度监控系统、电力监控调度系统、水调度监控系统、气系统(氧气、氮气、压缩空气)及蒸汽等调度监控系统。 2.2钢厂能源系统建设目标 能源介质数据采集、能源设备状态监控、基本能源管理。 1)数据采集功能 将全公司的能源数据采集进入系统,供数据监视、报警、数据分析、数据计算、数据统计等用。 2)监控功能 工艺监视功能: 以大屏幕工艺图或者常规操作员站工艺图方式,对全厂能源系统的实时运行工况进行监视。 报警功能: 对全厂能源系统的设备异常,工艺异常,能源质量异常等给出分类声光警报; 历史趋势功能:通过数据历史曲线和实施趋势,进行运行状态分析。 远程控制功能:对煤气加压混合系统,煤气放散系统,发电变电系统用电调度,进行能源中心远程遥控。 煤气平衡预测功能:基于煤气管网模型以及煤气发生、耗用和放散历史数据,对煤气柜位进行实时预测,帮助调度人员进行煤气实时平衡调度。 运行报表功能:自动生成能源生产运行报表。 3)基本能源管理功能 将采集的数据进行归纳、分析和整理,结合生产计划的数据,进行能源管理工作,包括能源实绩分析管理、能源质量管理、能源平衡管理、能源预测分析、运行管理支持等。

纺织企业中,电费在生产成本中占有相当大的比重,企业通过电能精细化管理可以节省电费支出、降低生产成本,提高企业市场竞争力。另外,电能监测还能提高电网供电能力、降低设备运行维修费用等。目前,纺织厂采取了一些节能措施,但电能管理工作依然很薄弱,节电的空间还很大,比如变压器非经济运行、错峰用电执行不到位、供电线路损耗较大。通过电能的监测和精细化管理,产生的节能效益同样不容忽视。

系统功能

2.3 系统网拓扑图

纺织厂电能管理现状

1、能源驾驶仓库:采集各项能源数据,实现对企业运行数据实时监视、报警、分析、计算、统计等功能。

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湖北某纺织公司现有纺纱设备10万锭,各类织机700台,具有年纺纱1.5万吨,织布4千万米的生产能力,该公司有两个厂区,一个纺纱厂和一个织布厂,两厂相距较远,平时抄表采用人工抄表方式,费时费力,而且抄表前后有时间差,影响数据准确性:纺纱厂下属梳棉、并条、精梳、细纱等各个主要生产环节,几乎每个环节现场电气设备和运行状况都无系统性的管理,单纯靠当班人员手动调整设备开启,无法做到合理用电、科学用电、经济用电;各生产环节对用电设备缺乏基础用电管理,电能质量的控制、电能消耗分析和电能数据的管理;设备台账、设备运行记录和设备检修记录等缺少必要的整理和信息化的管理。

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企业能源管理

能源驾驶仓库

本系统针对全厂主要用能点进行监测分析,构建企业能源管理中心平台,在平台上运行智能优化节能系统软件,对企业实时用能进行监视、对重点用电设备的运行状况实时监控、对历史能源数据进行分析,发现用能管理的问题,找出节能空间。

2、能源实时监控:能源实时监控是对企业电、气、水等各种能源介质在购入存储、加工转换、输送分配和终端使用过程中进行集中的监视、测量、控制和管理,并根据报警信息处理给出合理的调度操作建议和应急预案,确保能源介质在各个环节的安全性和可用性。

1=空压机优化运行

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空压机属于纺织厂的用能大户,该纺织厂的空压机系统属于集中供气,整个空压机系统能耗占全厂总能耗的28%-30%,为满足不同开机情况下用气要求,空压机站有不同功率,空压机运行均根据用气量采用组合方式运行,系统实施后通过系统对空压机的组合运行数据分析发现当停用6#空压机时候,空压机的整体能耗最小,而停4#空压机的时候,整体能耗最大,从系统的空压机负荷分析报表中发现该厂经常性的停4#空压机,停6#空压机每小时比停4空压机节省32度电按每天24小时,年运行330天,0.7元/度电价计算,停6#空压机年节省17.7万元。

实时监控

2=错峰用电

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纺织厂除细纱和织机全天24小时运行外,其他工段都不是满负荷运行,该厂目前每天三班倒,每班8个小时,在系统投入运行后,我们发现清花、梳棉、併条虽然按8小时上班,但实际工作时间只有5个小时,三班累计工作在15小时,所以每天24小时除掉峰电的6小时,剩下时间足够这些工段工作,通过调整上班时间,躲过峰电时段,可实现节能效益。通过系统发现清花工序在每日凌晨停机,晚上峰电阶段存在开机运行,可以通过错峰用电来节能,在保持原开停总时间不变情况下,削峰填谷。将峰时段用电量移到谷时段用电,每天错峰2.5小时,共消耗电210度,清花工序按照年运行330天可节约电费约5.2万元,梳棉的情况同样如此,也存在峰电开机的情况,可以通过错峰用电来节能,在保持原开停总时间不变情况下,削峰填谷,任意抽取峰时段开机2小时移到谷时段运行,1小时峰电移到平时段,梳棉每天3小时错峰,平均每小时耗电88度,按照年30天,错峰用电可节省5.7万元。

实时监控

3=线路损耗节能

3、报警、日志:提供面向安全和能耗异常的报警和日志的查询。如:主辅关联设备运行异常及处理的记录,帮助用户规范管理、督促考核或通过增加控制策略优化工艺控制减少能源浪费。

该纺织厂纺纱车间由2台同型号1600kVA变压器供电,在使用系统后发现同样的变压器,每天高低压侧总电量差距很大,排除变压器自身损耗后仍然有300度差距。系统及时发出提醒,现场人员查找问题发现因为前期用电负荷较小,母排满足载流量,后期增加设备,负荷增大,母排发热严重,损耗较大,采取措施在每相增加一根母排,损耗明显降低,通过处理母排搭接面后,每日高低压电量差距恢复正常值,据此估算,每年可节约6.9万电费,如果没有使用系统,就不能及时发现这些问题,浪费就会一直存在。

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4=空调管理节能

报警

通过系统的报警功能,我们发现在环境温度较低的情况下,部分空调仍在高速档运行,空调的高低速主要是纺织厂人员用于调整车间温湿度,温湿度的控制对于产品的质量有很大的影响。而目前该纺织厂采用的是人工调节空调设施,实时性和准确性都存在问题,在使用系统后通过系统的报警以及能耗统计功能让操作人员对空调的能耗调节和车间温湿度的把控一目了然,对节能效果一目了然。空调在高速档和低速档功率相差10kW,系统提醒共有5台空调存在问题,按照一年空调低速运行4个月,每天24小时,平均电价0.7元/度计算,可节省电费10万元。

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