WEMS能源管理中心系统在某水泥企业能源管理体系建设中的应用-专业论文-自动化应用案例

WEMS能源管理中心系统在某水泥企业能源管理体系建设中的应用

发布日期：2018-11-01 来源：《变频器世界》9期作者：周剑周勇进浏览次数：22411

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【摘　要】：能源管理中心系统的建设将能源控制和管理与生产调度控制有机结合在一起，有力促进水泥企业的能源管理体系，最终实现安全稳定、经济平衡、节能减排的基本目标。

关键词：WEMS；能源管理体系；水泥企业

Abstract: The construction of the energy management center system combines energy control and management with production scheduling control, and effectively promotes the energy management system of cement enterprises, and ultimately achieves the basic goals of safety, stability, economic balance, energy saving and emission reduction..

Key words: WEMS; Energy management system; Cement enterprise

【中图分类号】U292.16 【文献标识码】B 【文章编号】1561-0330（2018）09-0000-00

1 引言

水泥行业是能源消耗的重点行业，也是节能减排的重点领域。国家发展改革委《关于加强万家企业能源管理体系建设工作的通知》（发改环资〔2012〕3787号）中指出：能源管理体系建设，是运用现代管理思想借鉴成熟管理模式，将过程分析方法、系统工程原理和策划、实施、检查、改进（PDCA）循环管理理念引入企业能源管理，建立覆盖企业能源利用全过程的管理体系。

能源管理中心系统的建设将能源控制和管理与生产调度控制有机结合在一起，有力促进水泥企业的能源管理体系，最终实现安全稳定、经济平衡、节能减排的基本目标。

2 水泥企业的能源管理体系

2.1 水泥企业的能源管理现状

在节能减排、绿色生产的大环境下，作为高能耗的水泥行业，国内众多的水泥企业—直都是发改委、能源局、环保局等国家有关部门重点“照顾”的对象。而水泥的能源成本已经占到了总生产成本的50-70％左右，在水泥市场竞争日趋激烈的今天，如何在低碳经济中寻求可持续发展之路是每个水泥企业管理者所面临的新课题。与先进的硬件节能水平相比较而言，水泥行业的整体能源管理水平还十分落后，其表现主要如下：

（1）能源计量装置还不够完善

水泥生产的主要能源介质为煤和电，其他还包括空气、油等。对这些能源介质的管理，准确的计量和实时的数据采集十分必要。国内水泥厂的一个普遍现状是能源介质计量不准，没有通讯接口。例如电能的统计依靠人工抄表，时间滞后；煤粉秤不准也无所谓，只要能满足生产需求就行。这种粗放的能源管理模式，很难察觉生产过程中的能耗异常，造成能源浪费时间持续时间长，损失惨重而不知。

（2）缺乏能够反映具体能效指标的能耗指标体系

很多水泥厂对能源的管理只有几项能耗指标：水泥综合电耗、熟料综合电耗和熟料热耗等。这几项能耗指标，好的工厂一天统计一次，差一些的甚至一个月统计一次。一条生产线包括成百上千的设备，每台设备的使用是否合理，都会对最终产品的能耗产生影响。如果不对这些耗能设备建立相应的能效指标，对能源的精细化管理就无从谈起。同样，每个班组生产经验和水平不同，不建立班组能耗指标，就不能根据班组的操作手法来评价能耗的变化，持续改善也无从谈起。另外诸如谷电利用率、停机电耗等能效指标缺乏也是能源管理的不足之处。

（3）能耗统计方式落后，缺少必要的能耗分析手段

手工抄表——手工填表——电话通知或报表呈送——开会分析——下达整改通知单，这一套能源管理流程在水泥行业普遍存在。水泥生产的数据大多是毫秒级的，每时每刻都有大量的新数据产生，依靠手工方式无法对海量数据进行实时分析，带来的弊端是能耗统计结果不精确，可靠性差。

（4）各部门各自为战，信息孤岛严重

水泥能耗高低与工艺操作、质量控制和设备状况息息相关，而这几个影响因素在水泥厂又往往分属不同部门负责。如果部门间沟通不畅，一旦能耗异常，在分析原因和提出改进措施方面就难免会出现“头痛医头，脚痛医脚”的问题。

2.2 企业能源管理体系特征

按照《GB/T 23331-2012 能源管理体系》的描述，能源管理体系的核心是有效运行体系，规范工业企业的管理制度，同时制定一系列节能措施，实现能源指标和能源绩效，以达到节能减排的目的。具有如下特征：

（1）实施全过程控制

体系是利用系统的管理理念与过程方法，以高效节能理念、制定节能方案以及找出最优的管理方式为基础，对企业的整个运营过程实施监控与管理，以达到提高企业能源利用效率和减少能源消耗的目的。

（2）结合能源管理特点，注重节能方案工作

体系将企业各部门的能源统计、制定的节能方案、企业最优的实践方法和能源管理体系相结合，且采用先进的节能技术与方法，从技术和管理两个方面着手，尽最大努力挖掘出节能潜力。

（3）基于现代的企业设计理念

为了能够及时找出能源管理中的重复工作或企业各部门责任权未知的工作，需要建立且运行一套具有科学性与可操作性的规范，即能源管理体系。

（4）运用PDCA（即Plan-Do-Check-Act）的模式，坚持持续改进

企业将体系运用到各生产过程中，不断评价运行过程中的能源管理绩效，找出更大的节能潜力与改进机会。PDCA模式图如图1所示。

2.3 水泥企业能源管理体系建设内容

按照《GB/T 30259-2013水泥行业能源管理体系实施指南》的要求，水泥企业能源管理体系包括如下建设内容：

（1）按照《GB/T 23331-2012能源管理体系》的要求以及相关法律法规、政策、标准，并结合企业的自身状况；

（2）确定能源管理体系的边界和范围，并将其形成文件；

其中能源管理体系范围指企业与能源使用相关的活动及管理职责，包括以下内容：

●工艺流程及设备

●操作与活动

●原料、燃料及产品的运输

●管理职责范围内的承包商活动

（3）根据企业能源管理水平，制定可行的实施方案，以持续促进企业的能源绩效。

能源管理中心系统主要利用信息化技术、自动化技术为基础，集成过程监控、能源管理、能源调度为一体的公司级管控一体化计算机系统。其核心理念是通过先进的信息化管理思想，将能效管理与原有的信息化系统及自动化系统进行有机融合，构筑以煤、电、水、气等数据自动采集为能源数据支撑；集中监控、安全稳定为生产保障；能耗统计、成本分析、能效对标为管理考核；能源的产生、利用为决策参考的面向节能降耗的信息化能源管理模式，有力促进水泥企业能源管理体系的建设。

3 某水泥企业的能源管理体系建设方案

3.1 企业概况

该水泥有限公司是一家以生产高标号水泥为主的股份制水泥企业，厂址位于鄂州市东南郊碧石渡镇虹桥，厂区占地面积800亩，拥有自备矿山和铁路专用线。企业地理区位优势明显，产品销售市场近距离覆盖了鄂东南中心城市群及周边乡镇。

现有两条新型干法旋窑生产线，设计产量分别为2500吨/日和6500吨/日，实际年熟料生产能力380万吨，水泥生产能力600万吨，加上2013年初正式投产运行的两条大型水泥立磨系统，使全厂水泥年生产能力达到800多万吨，单厂规模位于整个行业前茅。

公司生产工艺及装备国内一流，三条干法窑生产线均采用先进的旋风预热窑外预分解技术并配套建设了窑尾余热发电系统；原料磨采用大型双滑履中卸麻；水泥磨采取立磨与球磨高低搭配，为生产优质产品提供良好的保障。

3.2 能源管理体系建设步骤

（1）工况调查-策划

在正式建设前，由我公司的节能工程师对该企业的能源现状进行了一次全面的工况调查，它是水泥企业建立、实施、改进能源管理体系的关键环节。在全面调查、分析企业用能状况的基础上，识别主要能源使用，寻求改进能源绩效的机会，以达到改进能源绩效的目的。

（2）能源管理实施方案

由我公司的节能工程师与企业的能源管理小组成员一起，充分利用策划阶段的各项成果，制定适当的管理方案，实现企业的能源目标和指标。

（3）方案实施

以能源策划阶段产生的结果为重点，在企业的各项运营活动过程中，实施相应的改进。

（4）培训与文件

依据能源管理体系岗位之策和工作量，确定各能源岗位所使用人员应具备的能力要求，并通过培训和考评等手段使之符合要求。

3.3 能源管理体系建设内容

3.3.1 建设目标

通过能源管理体系的建设，拟达到如下目标：

（1）吨熟料综合电耗实现≤60kWh/t；

（2）吨熟料综合能耗实现≤113kg/t；

（3）吨水泥综合电耗实现≤85kWh/t；

（4）吨水泥综合能耗实现≤90kg/t。

3.3.2 数据采集装置改造

《GB 17167-2006用能单位能源计量器具配备和管理通则》对计量器用电计量要求如表1所示，用水计量要求如表2所示。

结合上述标准，规划设计了该水泥企业的计量网络体系，涵盖：制砂车间，搅拌站，旋2车间（窑头，窑尾，辊压机原料，破碎），旋1车间（窑头，窑尾，辊压机原料，破碎）制一车间，制二车间，制三车间，包装车间（一、二、三库）等20个配电室用电以及生产线用气、水监测点共计530个。

3.3.3 现场控制系统改造

《GB/T 30259-2013 水泥行业能源管理体系实施指南》提出：

水泥企业影响运行控制的能源绩效参数包括：

（1）工艺参数指标，如：窑尾高温风机的风压及风量、窑尾烟气温度及成分、物料的易磨性、生料的易烧性等；

（2）质量参数指标，如：原煤水分、生料细度、熟料率值等。

为实现上述参数的统一管理，消除信息化孤岛，对现场控制系统及数据接口等方面进行适应性改造，以确保信息集合能满足能源体系的应用功能要求。涉及5套和利时DCS、1套上海新华DCS、4个西门子PLC、1套云天ERP后台数据的获取。

3.3.4 工业网络系统

主要包括工业网络和中央管理网络。采用工业级以太环网技术，建设具有双备份功能的专网系统，保证网络稳定可靠和故障时的快速切换。

3.3.5 管控中心系统（基础设施配套）

作为系统应用和展示平台，是能源调度指挥中心的基础设施平台，包括机房、弱电智能化工程、大屏幕等基础系统。

3.3.6 WEMS能源管理中心系统部署

包括综合过程监控系统部署和基础能源管理系统开发、实施。

综合过程监控系统部署主要包括过程监控硬件平台搭建、各子工艺系统过程监控软件开发、安装调试等。

基础能源管理系统作为企业能源管理中心系统的应用功能。可实现实绩和计划管理、能源质量管理、生产成本分析、产品单耗分析、对标分析、专业管理报表等管理应用。基础能源管理系统是在自动化和综合过程监控系统基础上的数据分析和管理平台，是实现以过程数据为依据进行能源管理的重要依托。WEMS系统功能框架如图2所示。

3.3.7 配套管理模式和机制建设

企业能源管理中心系统的配套管理模式和机制建设是相对于硬件设施建设的“软件”建设，其关键是建立企业能源管理中心的理念和定位，把项目建设和管理体制建设有机结合起来，做到同步规划、同步建设并实现良性互动，以提高企业能源系统调度运行管理的效率，使企业能源管理中心发挥出最佳效果。

（1）能源管理组织机构

按照WEMS能源管理中心系统的业务功能，重新梳理了企业的能源管理组织机构如图3所示。并依托WEMS这个信息化平台，开展能源管理体系的持续优化。

（2）规章制度

为了确保能源管理系统的有效运行，必须建立与能源管理中心配套的各种管理制度、运行规程，保证能源管理实效性，加大挖潜降耗力度，提高公司经济效益。

依据国家对能源管理相关规定和要求，结合公司实际，在实践中不断探索完善定额指标合理性、可操作性、切实调动强化全员的节能和资源节约意识，严格“节奖超惩”制度，以推动企业在生产管理、工艺过程控制、设备经济运行的挖潜改造节能降耗，达到降低成本，增加效益的目的。能源管理相关制度如表3所示。

3.3.8 持续、闭环的节能服务

万洲电气在行业首创远程节能服务，通过WEMS系统的数据分析，针对发现的能源管理漏洞，制定、优化规章制度，不断完善能源管理体系；并根据后期的数据挖掘，对规章制度的执行效果进行监督、反馈，提供绩效考核结果，实现持续、闭环的节能路线。

① 系统运行值守外包服务

利用公司多年积累的工控节能专业经验和具备扎实技术功底系统节能工程师，对用户系统运行开展全天候值守。

② 在线维护、故障诊断外包服务

对用户的能源消耗、重要工艺参数、主要设备运行状态等进行持续的在线监测与诊断，实现基于能耗与安全的告警和预警，提升精细化管控的同时保证正常生产。

③ 重要数据深度进行节能分析挖掘服务

提高数据综合利用率和节能效益最大化：通过节能优化服务平台的建设，将用户现场的能耗数据、关联生产工艺数据传至数据中心，对历史数据的深度挖掘结合实时数据的比对分析，找出异常原因并制定解决方案。

信息共享、方案移植：通过对众多企业的数据监测分析，将优良的解决方案和措施方法在同行业或类似工况下进行移植，实现信息共享互通，促进整体能效提升。

4 应用效果总结

4.1 降低管理成本及单位产品能耗成本

①完善能源信息系统。一方面，能源管理系统通过I/O、通信接口、专用仪表和第三方系统收集满足系统应用功能要求的数据，改变原有人工抄表、手动录入系统，减少人为因素的影响；另一方面，增强生产信息相互共享，实现生产管理信息的下达和能源分析信息的上传。

②优化能源管理体系。公司应用信息化技术，通过能源基础管理模块，公司的管理及技术人员可以及时了解、监控生产系统运行情况，各类信息通过该模块及时发布、反馈，实现在信息分析基础上的能源监控和能源管理的流程优化再造，实现能源质量管理、运行管理、动态监控管理等自动化和无纸化，有效实施客观的以数据为依据的能源消耗评价体系，减少能源管理的成本，提高能源管理的效率。加以将客观数据的及时用于考核，将提高现场操作人员的主观能动性，提高完善操作、优化操作的能力。

③提高劳动生产率。能源管理体系的建设，将在公司的管理体制创新中发挥示范作用。系统的最终目标可以实现简化能源运行管理，减少日常管理的投入，节约人力资源成本，提高劳动生产率。

4.2 经济效益显著

转变传统能源管理模式，健全能源管理体系，大幅降低单位产品的能耗，带来经济效益近291万/年。能耗指标建设前后变化情况如表4所示。