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技術(shù)文章

能源管理在化工廠的應(yīng)用

一、前言
在我國，化工行業(yè)在整個國民經(jīng)濟(jì)中的地位是極其重要的，在工業(yè)增加值、銷售收入、利潤及利稅總額等多個指標(biāo)均居國內(nèi)工業(yè)首位。但反觀化工行業(yè)的信息化現(xiàn)狀，總體上還處于起步階段，不論是大型集團(tuán)企業(yè)還是中小型化工企業(yè)，雖然部分企業(yè)內(nèi)部的信息化建設(shè)有了不小的進(jìn)展，但主要是實(shí)現(xiàn)了財(cái)務(wù)電算化或是生產(chǎn)過程的自動控制。很少有企業(yè)真正實(shí)現(xiàn)了企業(yè)能源管理的信息化和精細(xì)化，而能夠做到對企業(yè)能耗進(jìn)行全方位的管控更是鳳毛麟角。
國家“十三五”發(fā)展規(guī)劃中明確**推動能源節(jié)約，通過節(jié)能減排推進(jìn)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，打造綠色、宜居、環(huán)保的生態(tài)環(huán)境，是國家各級政府長期的工作目標(biāo)和方向。國家發(fā)改委第15號令《重點(diǎn)用能單位節(jié)能管理辦法》中更是明確規(guī)定重點(diǎn)用能單位應(yīng)當(dāng)建立完善的能源管理體系并使之正常運(yùn)行。因此構(gòu)建企業(yè)能源管理中心系統(tǒng)，**提升企業(yè)能源管理水平已經(jīng)刻不容緩。

二、項(xiàng)目背景
山西某化工廠合成氨設(shè)計(jì)產(chǎn)能為45萬噸/年，近幾年實(shí)際年產(chǎn)合成氨基本達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能，合成氨煤耗：1.23t/t，合成氨綜合能耗：1.69tce/t，在合成氨行業(yè)而言處于較好水平。該企業(yè)生產(chǎn)及能源管理自動化、信息化程度較高，企業(yè)自建有大數(shù)據(jù)中心，已將企業(yè)的信息化資源（DCS/PLC/ERP等）進(jìn)行集中整合。與生產(chǎn)相關(guān)的工藝參數(shù)、能耗參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)均已采集進(jìn)入大數(shù)據(jù)中心，并發(fā)揮一定的監(jiān)測價值。但是企業(yè)在能源管理方面還存在以下問題：
雖然全廠花了很多的時間與精力建立了大數(shù)據(jù)中心，但是僅僅是將全廠各個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集和儲存并未進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析與利用。
能源管理存在車間與能源科多頭管理的局面，作為能源管理的重要部門能源科在管理上與車間能源管理人員存在重疊。
目前全廠報表除了部分車間可以自動生成報表外，其它基本靠人手工制作，效率低且周期長，能源管理方面很難做到實(shí)時與有效。
設(shè)備管理比較粗放，并建立預(yù)知性和自主性的設(shè)備維修管理體系，對重點(diǎn)能耗設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與**運(yùn)行分析。
考核方式較單一且僅僅考核到車間上等，對于班組和個人尚未建立核實(shí)的考核辦法。

三、項(xiàng)目建設(shè)情況
企業(yè)管理者經(jīng)多方考察和實(shí)地調(diào)研，*終決定選用一套萬洲的WEMS能管中心系統(tǒng)上線運(yùn)行，2017年3月施工完成，2017年4月至今系統(tǒng)一直運(yùn)行正常。
該廠已于2016年年底建立了大數(shù)據(jù)中心，該系統(tǒng)涵蓋了供水、供電、蒸汽、氨生產(chǎn)/加工、環(huán)保等系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集總量約60000個點(diǎn)。
我方WEMS系統(tǒng)通過API、Socket接口與大數(shù)據(jù)中心進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。企業(yè)大數(shù)據(jù)中心以HTTP、HTTPS、TCP、UDP協(xié)議，XML、JSON的數(shù)據(jù)傳輸格式將數(shù)據(jù)傳輸?shù)轿曳綌?shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)傳輸至能管中心數(shù)據(jù)庫后，數(shù)據(jù)庫采用MSsql 2012 分庫分表多文件模式存儲數(shù)據(jù)，有效解決了數(shù)據(jù)過大，查詢效率低下問題。
通過此種方式，既避免了企業(yè)在硬件方面的重復(fù)投資，又提高了我方現(xiàn)場項(xiàng)目實(shí)施的速度，降低了我方項(xiàng)目實(shí)施的難度。實(shí)現(xiàn)了我方與與用戶的雙贏。
系統(tǒng)建成后帶來的好處
系統(tǒng)運(yùn)行近一年來給企業(yè)在能源管理方面帶來了翻天覆地的變化，具體表在如下幾個方面：
實(shí)時的監(jiān)測功能，提高全流程的能耗管理水平
通過安裝在企業(yè)各工段能耗設(shè)備結(jié)點(diǎn)的監(jiān)測終端，將企業(yè)生產(chǎn)用能，包括電、煤、汽、水等各種能源的詳細(xì)數(shù)據(jù)實(shí)時的傳輸至系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器，各工段的生產(chǎn)過程以流程圖的形式展現(xiàn)出來。
實(shí)現(xiàn)自動化抄表，減少人員勞動強(qiáng)度和人員配置，提高了能源管理的效率，將能源科的報表分析由每周縮短到了每日，從而及早的發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行糾偏。
豐富的運(yùn)行參數(shù)分析功能，助力企業(yè)節(jié)能降耗
通過監(jiān)測企業(yè)各配電室變壓器的運(yùn)行電流、諧波、功率曲線，**了解變壓器和線路運(yùn)行工況。同時通過WEMS系統(tǒng)分析診斷功能來判斷變壓器是否處于*佳濟(jì)運(yùn)行狀態(tài)、線路負(fù)荷是否存在裕量等，根據(jù)系統(tǒng)分析結(jié)果可及時準(zhǔn)確的調(diào)整線路負(fù)荷，讓用戶及時準(zhǔn)確了解能耗強(qiáng)度、平衡與效率，及時調(diào)整線路負(fù)荷、優(yōu)化電網(wǎng)的運(yùn)行效率。
全廠各配電室共有5臺變壓器，其中中心低壓配電室2臺,合成低壓配電室1臺,脫碳低壓配電室2臺。通過WEMS變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模塊分析發(fā)現(xiàn)，5臺變壓器的負(fù)載率均不高，部分變壓器還處于不經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的區(qū)間。其中中心2#變壓器負(fù)載率大約為72%，中心1#變壓器負(fù)載率大約為73%，合成變壓器負(fù)載率大約為33%，脫碳1#變壓器負(fù)載率大約為45%，脫碳2#變壓器負(fù)載率大約56.55%。通過變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析模塊給出的結(jié)論，我們對變壓器的運(yùn)行進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化，每年節(jié)省基本電費(fèi)近8萬元。
通過生產(chǎn)工序中的造氣鼓風(fēng)機(jī)、脫硫羅茨風(fēng)機(jī)、脫碳泵、合成循環(huán)機(jī)、HN壓縮機(jī)等重要能耗設(shè)備的電力參數(shù)曲線，發(fā)現(xiàn)了吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)有2臺55kW空氣鼓風(fēng)機(jī)不合理的情況。
吹風(fēng)氣回收系統(tǒng)有2臺55kW空氣鼓風(fēng)機(jī),1用1備，兩臺鼓風(fēng)機(jī)均已配置軟啟動。通過WEMS風(fēng)機(jī)運(yùn)行診斷模塊診斷發(fā)現(xiàn)，此鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，存在較大的節(jié)能空間。后期對該臺鼓風(fēng)機(jī)使用我司電機(jī)節(jié)電器進(jìn)行改造后，同時結(jié)合WEMS系統(tǒng)的分析診斷模塊對改造后的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，每年可節(jié)省電費(fèi)5萬多元。
行業(yè)特色的報警功能，減少生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)故障，提高開機(jī)率
我們對合成氨生產(chǎn)的主要配電、用電設(shè)備如脫硫羅茨風(fēng)機(jī)、HN壓縮機(jī)、合成循環(huán)機(jī)的電流、功率等參數(shù)設(shè)置了上限報警，防止超負(fù)荷運(yùn)行；同時對關(guān)鍵工段工藝參數(shù)進(jìn)行了報警設(shè)置：我們對壓縮機(jī)一進(jìn)溫度，壓力設(shè)置上限、下限報警等。通過**監(jiān)測分析，定位和發(fā)現(xiàn)潛在的問題，穩(wěn)定生產(chǎn)，提升生產(chǎn)效率。
壓縮機(jī)是合成氨生產(chǎn)的重要動力設(shè)備，降低故障停機(jī)時間意義重大。WEMS系統(tǒng)的故障診斷案例庫提供壓縮機(jī)常見故障的原因，現(xiàn)象和處理方案，并根據(jù)企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)情況，不斷更新故障案例，做到了故障提前發(fā)現(xiàn)和快速處理，從而達(dá)到增產(chǎn)增效的目的。
強(qiáng)大的用能統(tǒng)計(jì)分析功能，實(shí)時掌握用能情況，堵住用能的漏洞
針對合成氨造氣、凈化、壓縮，合成工段班與班之間、同行業(yè)之間開展對標(biāo)活動，幫助企業(yè)制定了科學(xué)，合理的節(jié)能目標(biāo)。將企業(yè)的考核層級由目前的車間
上等細(xì)化到了班組上等，提高了管理的精細(xì)化程度。同時通過考核促進(jìn)了員工的主動節(jié)能的意識。
運(yùn)用WEMS系統(tǒng)對標(biāo)分析功能分析能耗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，壓縮工段排污操作上存在管控不合理情況。在未安裝WEMS系統(tǒng)之前壓縮機(jī)排污系統(tǒng)基本都是人工操作排污閥進(jìn)行排污，每隔半小時或一小時排放一次，判斷排空的主要依據(jù)是聽聲音，存在操作不準(zhǔn)確，不可控，導(dǎo)致有效氣體的排出，造成電耗浪費(fèi)，產(chǎn)量減少。
系統(tǒng)運(yùn)行后，通過對每個班組的壓力超過0.4Mpa（若壓力超過0.4Mpa，說明油污已排凈，有部分有效氣體已排出，超過0.4Mpa越大，有效氣體的浪費(fèi)越多）的總時間和偏離程度進(jìn)行記錄，并給出報警，對不按要求操作的班組進(jìn)行處罰，有效的規(guī)范了排污閥的操作，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
多樣的電子化、自動化措施，較少人員勞動強(qiáng)度，提高勞動效率
化工廠生產(chǎn)環(huán)境較為惡劣，很多機(jī)器設(shè)備的銘牌已經(jīng)腐蝕看不清楚，WEMS系統(tǒng)為所監(jiān)測的設(shè)備建立了電子檔案，錄入設(shè)備出廠參數(shù)、安裝位置等信息，方便用戶隨時查詢。在發(fā)生異常或故障搶修時可快速定位到設(shè)備的安裝位置，指導(dǎo)現(xiàn)場人員進(jìn)行處理。可導(dǎo)出打印和存檔，避免紙質(zhì)資料遺失帶來的不便以及資料查閱的浪費(fèi)時間，提高人員工作效率。
該廠廠區(qū)規(guī)模比較大，人員配置比較龐大，WEMS系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無人值守與遠(yuǎn)程操控等模式，節(jié)省了大量底層操作人員，解決了企業(yè)人員臃腫等問題，在滿足工藝需求的同時，降低了人力成本的同時也大大提高了生產(chǎn)效率與管理效率。市場上的在線監(jiān)測系統(tǒng)有的具有我們這樣的特色，但是沒有我們這么**和完整。
智能化的設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，確保設(shè)備的健康運(yùn)行
WEMS系統(tǒng)的設(shè)備維護(hù)功能實(shí)現(xiàn)了全???重要設(shè)備維護(hù)周期制定、提醒及維護(hù)記錄功能，確保重要設(shè)備能夠及時有效的得到維護(hù)，提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率、減少設(shè)備故障停機(jī)時間，提高生產(chǎn)效率及延長設(shè)備壽命。
通過制定設(shè)備維護(hù)計(jì)劃，提醒近期維護(hù)計(jì)劃，保留設(shè)備維護(hù)記錄，使設(shè)備的能夠及時得到維護(hù)，提高了自動化水平。在設(shè)備故障時，通過查看維護(hù)記錄，較快定位故障原因，及時排出設(shè)備故障。
綜上所述，該化工企業(yè)通過WEMS能管中心系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)有的大數(shù)據(jù)平臺，通過對大數(shù)據(jù)平臺能源數(shù)據(jù)分析整理，提高了能源管理的精細(xì)化和信息化水平，會為企業(yè)帶來5%-8%節(jié)能效益。企業(yè)在提高了自己能源管理水平的同時也定將會有更好的明天。

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