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浅谈能源管理系统在钢铁行业的研究与应用

更新时间:2023-11-24      浏览次数:176

胡冠楠

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘 要:WOES智能优化节能系统依托各类钢铁厂信息化系统,构建钢铁行业用能可视化平台,实现钢铁行业用能精细化管理,提升各分厂能效水平,降低各分厂能源消耗。结合山西某钢铁公司智能优化节能系统的建设和运维,重点探讨智能优化节能系统在能耗统计、电能质量、能效分析、空运转分析和对比分析等方面的应用研究,并对平台建设带来的节能进行了分析。

关键词:钢铁;分析诊断;节能分析;节能

0引言

随着钢铁企业现代化发展程度的日益成熟,其装备水平、工艺技术,W全具备了能源管理系统集合整理、智慧调度控制的条件。另一方面,企业对能源系统集控有强烈的需求。因此,针对大型钢铁企业的能源监测管理系统的构建,已经在如火如荼地展开。近年来,政府部门对建钢铁行业节能的重视度越来越高,相继出台了一系列关于钢铁节能方面的规定和技术性的规范。推动既有钢铁行业节能改造、新建钢铁节能达标和建立钢铁能耗监测分析管理系统,从设备、工艺和管理三方面推动钢铁行业节能。山西省也在积极推动各地高耗能企业实行能源管理平台,实现节能降耗。山西某钢铁公司于2021年4月建设一套万洲智能优化节能系统,经过一年的使用,在钢铁能源管控方面发挥了巨大的节能价值。

1建设范围

山西某钢铁公司下分厂主要由炼铁分厂、炼钢分厂、轧钢分厂、制氧分厂和电厂组成。主要消耗的能源为电、自来水、氧气、氮气、中水、处理水、煤气、蒸汽。

企业管理者仍然在探寻进一步节能降耗的途径。为加强钢铁厂的能源监测与收费管理,充分考虑该校区整体节能监管体系的发展需求、现有的设备监控系统和信息化系统、企业能源管理部门的具体需求,将建设智能优化节能系统,实现能耗自动统计、故障预警、综合节能分析诊断等功能,解决目前存在的用能管理漏洞和用能、电费成本过髙、错峰管理的问题。

(1)通过对该企业智能优化系统的建设,实现各个分厂各能源分类精确计量和能源运行监测功能,对今后能源管理提供数据保障和决策依据;

(2)通过WOES系统实现企业计费管理,记录总关口电使用状况,韬确收出管理,促进丰动节能,提忘人员的节能恵识;

(3)通过WOES系统可以随时随地对企业的能源管理系统进行访问,并实现远程警理.为钢铁厂能源利用诊制、节能控甸、节能淆力分析、节能效果驗证等提供有效手段;

(4)充分考虑平台系统对各种能耗系统管理的整合扩展能力,并为今后综合性的数字化工厂做好充分的技术准备,并预留接口。

2系统硬件设计

2.1监测点选择

电表共监测355个,氮气和氧气共监测29个,蒸汽共监测7个,煤气共监测28个,中水共监测22个,处理水共监测14个,自来水共监测19个。

2.2网络架构设计

WOES智能优化节能系统以工作站主机、通讯设备、测控单元为基本工具,为企业用能数据的实时数据釆集、开关状态监测及远程管理与控制提供了基础平台,它可以和检测、控制设备构成任意复杂的监控系统。该系统主要采用分层分布式计算机网络结构,如图1所示,系统自下而上分为三层结构,分别为设备层、信息层、管理层。

(1)设备层

主要由监控点设备和能源数据监测仪表组成,是系统网络数据的来源,同时也是系统监控的对象,本次设计对钢铁厂各分厂的用电、用水、用气等进行监测。

(2)信息层

信息层主要由通讯服务器组成,完成现场各层之间的数据传输,实现数据上传下达功能,将现场能源数据监测仪表和设备的通讯信号接入至通讯服务器中,通过通讯服务器接入WOES智能优化节能系统网络中。

(3)管理层

管理层是整个系统数据和分析的核心,由数据服务器、客户端、打印机以及企业局域网中客户端(办公电脑)组成,按照每个人的职责分配不同的权限,实现对各分厂的用能管理。

3系统软件设计

本次软件功能设计方案针对主耍用能点进行监测分析,构建该企业能源监测分析平台,在平台上运行能源监测分析系统软件,对各分厂下的用能设备实时用能进行监视、对历史能源数据进行分析,对电能质量和设备运行异常故障进行预警提醒、对能源使用过程中的跑冒滴漏进行分析。














图1WOES智能优化节能系统网络结构图


3.1能耗总览

能耗总览主要显示用户的能源使用情况,以地图样式鸟瞰展示校区当前的能耗概况及数据变化。该功能将用电量、单耗等功能通过列表的形式展示在三维地图里。企业的高层领导、各分厂的领导可以通过该功能,实时的看到企业和各个分厂的能耗及单耗情况,了解整个企业或各分厂的用能情况。

3.2能耗统计

WOES系统将仪表从现场采集得来的二进制数组成的原始数据,根据设备配置将数据解析成电表读数和电能等数据。然后将此类参数进行排列以实时数据列表形式展现给用户,使用户能够直观地了解建筑的用能情况。釆用WEOS智能优化节能系统的能耗统计功能,可以减少人员的工作量,增加抄表的准确性,提高工作效率。

3.3电能质量分析

WOES系统分别从电压合格率、频率合格率、三相电压不平衡、电压波动、不同电压等级的总电压谐波畸

变率、奇次及偶次电压谐波畸变率、奇次电流谐波畸变率等方面分别以图形和报表的形式进行分析。通过对企业用电情况一定时期的监视,为用户提供频率偏差、电压三相不平衡度、变压器经济运行、线损率,功率因数、谐波含量的分析,使用户了解当前的电能质

量状况。通过对电能质量的分析,可定位电能质量的污染源,依据电能质量分析的结果进行谐波的治理,将谐波控制在不影响其他设备正常运行的范围内,在进行了谐波治理后同样可使用电能质量分析功能来检验谐波治理的效果。

3.4节能分析

该功能模块下的能效分析依据钢铁行业各分厂的能效评估标准,计算吨铁电耗、吨钢电耗等数据指标,同时WOES系统通过对各分厂与企业管控值和行业值进行比较,自动找到能效异常的点,并提供详细的数据分析,帮助企业用户找到异常能效区域能耗异常的原因,为节能措施提供参考。空运转分析则按照企业现场存在主辅关系的设备进行配置,监测设备发生空运转造成的能耗损失及空运转时长,提供详细的报警信息用于用户加强管控,规范操作人员行为。电费相关模块则统计企业与***上报的总关口的计费情况,根据基本电费、电度电费和力调电费三种电费方式进行分别监测并进行数据分析,来加强企业电费管理。


图2 炼铁分厂能耗分析

3.5分析诊断

该功能模块下通过对各个分厂下的主要用能设备进行实时监测,根据不同报警策略来进行相关实时报警,产生的报警记录方便对应设备处理人进行查找异常原因并记录过程,实施问题追踪溯源。便于对重点用能设备进行有效管控,已达到降低能耗的目的。

3.6报警管理

通过设定分析对象运行的高低限及标准值,对配电网络及设备进行安全预警防护,达到报警或超X时提出安全警示,达到设备及配网的安全,高效运行。事件记录查询系统中各个设备的实时报警和历史报警的状态和记录,当选择“历史报警"的时候,可根据需求选择时间范围、报警类别、设备名称、确认用户和确认计算机对历史数据进行检索,搜索出历史报警。当选择为“实时报警"的时候,展示系统中存在的实时报警,提醒用户要及时处理。

3.7信息查询

用户可以选取系统所监测的所有设备,查看其所有监测参数,查询的起止时间和查询的时间间隔均可设置,并可将查询结果导出保存和打印。历史数据查询功能为事故的追溯、异常的分析、用能的监管提供了数据支撑。

4应用效果

(1)寻找舁常用能单元.消除能耗廉涧炼欣分厂用电统计图如图2所示,能耗分析中银据企业组织结构树进行逐坝金找用电异常,若发电哪一节点在哪天01现用能异常,则可向下挖掘耳体子区域下的用能异常情况.

(2)发现管理漏洞,杜绝能源浪费应用于山西某钢铁公司的智能优化节能系统的空运转分析模块如图3所示,从图3可以看出,时段内存在设备空运转现象,造成能耗损失1488kWh,若加强管控,电费可节省接近700元。





图3脱硫风机空运转


5 AcrelEMS-SEMI电子厂房能效管理平台

5.1平台概述

AcrelEMS-SEMI电子厂房能效管理平台集变电站综合自动化、电力监控、电能质量分析及治理、电气安全、能耗分析、照明控制、设备运维于一体,为建立可靠、安全、高效的工厂能源管理体系提供数据支持。同时引入技术,配合厂务系统优化,简化全厂管理,并利用实时数据,优化能效并预防风险,保障关键制造设备的稳定运行和良品率,降低综合成本,*终达到高效运营和Z越制造的目的。

5.2平台组成

安科瑞AcrelEMS-SEMI电子厂房管理系统是一个深度集成的自动化平台,它集成了电力监控系统、变电所综合自动化、电能质量监测与治理、电气火灾监控系统、消防设备电源系统、防火门监控系统、消防应急照明和疏散指示系统、智能照明控制系统、能耗监测系统、新能源充电桩、预付费系统。用户可通过浏览器、手机APP获取数据,通过一个平台即可全局、整体的对电子厂房的用电和用电安全进行进行集中监控、统一管理、统一调度,同时满足厂房用电可靠、安全、稳定、高效、有序的要求。

5.3平台拓扑图

6平台子系统

6.1电力监控

电力监控主要针对10/0.4kV地面或地下变电所,对变电所高压回路配置微机保护装置及多功能仪表进行保护和监控,对0.4kV出线配置多功能计量仪表,用于测控出线回路电气参数和用能情况,可实时监控高低压供配电系统开关柜、变压器微机保护测控装置、发电机控制柜、ATS/STS、UPS,包括遥控、遥信、遥测、遥调、事故报警及记录等。

6.2电能质量监测与治理

监测各进线回路电能质量,包括电压暂降、谐波畸变、闪变等数据波形记录,进而判断配电系统扰动方向。

配置有源滤波装置和无功补偿装置对0.4kV侧电能质量进行补偿和治理,并监测有源滤波装置和无功补偿装置运行情况,确保电能质量符合生产要求。

6.3变电站综合自动化

变电站综合自动化系统主要针对110kV变电站、10kV变电所和10kV柴油发电机部分,在变电站设置Acrel-1000变电站综合自动化系统子站,实现本地遥测、遥信、遥控、报警、报表等功能,并把数据上传至AcrelEMS-SEMI能效管理平台,实现集中监测和报警。

6.4电气安全

AcrelEMS电子厂房能效管理系统针对配电系统的电气安全隐患配置相应的电气火灾传感器、温度传感器,消防设备电源传感器、防火门状态传感器,接入消防疏散照明以及指示灯具的状态实时显示,并且对UPS的蓄电池温度、内阻进行实时监视,发生异常时通过声光、短信、APP及时预警。

6.5智能照明控制

单控、区域控制、自动控制、感应控制、定时控制、场景控制、调光控制等多种控制方式。

6.6能耗分析

AcrelEMS电子厂房能效管理系统为工厂搭建计量体系,显示能源流向和能源损耗,通过能源流向图帮助企业分析能源消耗去向,找出能源消耗异常区域。从能源使用种类、监测区域、车间、生产工艺、工序、工段时间、设备、班组、分项等维度,采用曲线、饼图、直方图、累积图、数字表等方式对工厂用能统计、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。

6.7充电桩管理

电动汽车和电瓶车充电桩管理,包括收费管理、资产管理。

6.8职工公寓管理

对厂区内职工宿舍进行负载管理,包括恶性负载识别管理、负载阈值管理,避免因为恶性负载引起火灾。对员工宿舍进行水电收费管理,支持微信、支付宝等缴费方式,采集职工宿舍能耗数据。

7相关平台部署硬件选型清单

7.1电力监控系统硬件配置

8总结


一套完整的能源管理系统的建立,不仅是单纯自动化和信息化技术水平提升的表现.更是对企业整体能源管理体系中起着重要作用,它能统一调度,优化煤气平衡,减少煤气放散、提高环保质量、降低吨钢能耗以及提高劳动生产率,而且对于事故预案的制定和执行,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都具有重要影响。


参考文献:


[1]张文亮.能源管控体系在宝钢股份炼铁厂的建立与应用[D],复旦大学,2012.


[2]王中毅,叶瑞海.能源管理系统在钢铁企业的应用[J].中国高新技术企业,2012(21):4.


[3]凌振华.钢铁企业能源管理信息系统的研究[D],2005.


[4]王铿.能源管理系统在钢铁行业的应用


[5]安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.05版.



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