新厂区的能源计量系统总体设计

马力军

[摘要]在注重能源与环保的今天，依靠药厂现有的能源管理特点，在新厂区将要建设一套全新的能源管理体系。此套系统设计中加入MEs技术，对能源进行统一的调度，动态计算成本，为企业决策者提供理论数据。

[关键词]能源管理 MES 过程检测 节能减排 合理分配

[中图分类号]P754.1 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0423-02

1 新厂区能源管理系统的简介

新厂区的能源计量系统是在总结老厂区现有的能源计量系统的基础上，建立的集能源管理系统、能源调度系统、能源综合监控系统、耗能设备优化控制的能源管控一体化系统（EMS能源管理系统）。在新厂区信息化系统的架构中，把能源管理作为MES的一个基本应用模块，成为大型企业自动化和信息化的重要组成部分。如下图1所示：

建成后的系统可以实现能源系统安全、稳定、经济运行，更能够使能源系统规范化、精细化、高效化的管理。使企业能够实现能源的统一调度、优化能源平衡、减少污染排放、降低产品能耗，达到节能减排，改善环境质量、提高劳动生产率的目的。

2 能源计量及公用工程检测

2.1 能源计量的目的

能源计量是降低车间生产成本，合理分配、使用能源，使能源的利用最大化，促进节能减排的具体落实。同时作为一种管理、分析能源的平台，为管理层提供科学准确的计量数据，达到节能降耗的目的。能源计量系统结构如2所示：

2.2 能源管理

能源管理系统是实现各类能源数据的分散采集控制、集中管理和数据统计与分析，帮助用户全面掌握全厂水、电、气、风、冷等能源系统的能源消耗状况，系统能够实现从计划管理、调度管理、统计分析、考核管理、设备管理、报表管理等方面人手，对能源进行全方位的管理与控制，合理调配能源，尽可能最大效率地利用现有的资源。同时在能源管理系统中增加了用能设备的监控与管理，自动生成能源报表，减少能源管理人员的劳动强度，避免人为因素的干扰。能源管理系统通过WEB发布的形式把各种能耗报表、数据曲线、分析结果等数据发送到相关管理人员，能够快速发现并纠正能源管理中存在的问题。

能源使用中的水、电、汽、风、冷的检测与调配，是生产正常运行的基本条件，直接关系到企业的生产产品的能源消耗，公用工程的消耗关系到企业的生产经营效益，如图3所示。此公用工程检测系统可以管理和控制工厂能源的发生和分配。它采用优化、能源预测、蒸汽和电力平衡、产汽和发电协调、自适应和预先控制，以达到燃煤、产汽比控制优化的目的。

3 新厂区能源过程检测系统设计

新厂区的能源计量与公用工程的设计是借鉴现有的能源计量的基础上，引入先进的设计理念，弥补现有的不足。此次设计采用DCS模块化设计，在生产车间内部设置一个能源采集系统，车间内部的温度、压力、流量、液位等能源检测信号通过4～20mA信号或通信方式集成到DCS系统，经DCS进行数据计算与处理，利用厂内局域网，将数据远传回能源管理系统服务器内，如图4所示。此种设计简化了系统结构，避免在全厂范围内的放置电缆工作，降低硬件成本，同时减少了维护工作量。

工厂进户电能、车间总电表、大型用能设备的电表全部采用带有标准通讯协议的电度表设计，经过ModBus通讯总线，采集到能源监控系统服务器中。利用WEB服务器通过IE浏览器监测各车间和车间各大型设备的用电情况，方便相关人员计算成本，增加抄表人员的安全系数。

用能大型设备（如溴化锂机组、深冷机组、空压机等大型产能用能设备）的工艺控制参数及耗能量，经过标准的ModBus/TCP通讯协议，经通过工厂局域网传至能源管理服务器，利用MES系统的资源，动态管理大型设备的能耗比与产出比，生产指挥人员可以实时调整设备的运行情况与车间的生产产量，避免能源的过度消耗，降低生产成本，合理安排设备的维护与保养。

锅炉控制系统中的用煤量、产汽量、锅炉水位、给水流量、主蒸压力、主蒸流量、主蒸温度等工艺参数，通过现场控制工作站的OPC通讯协议，经能源管理服务器的采集与处理，利用MES系统的优化设计，能够准确计算与预测出能源的产出与消耗的走势。

公用工程中的重要工艺控制点（如水池液位、供水压力、冷却水温度、空气压力等）的实时数据，经过变送器的信号输出采集到DCS中，并通过二次计算处理，指挥中心监控人员可以监控工厂公用工程实时数据，及时、合理调配能源。

4 能源计量与公用的网络结构

生产车间的所有能源计量与公用工程的工艺控制参数，通过工厂局域网络，集中采集设置在生产指挥中心的能源管理服务器上，经能源管理系统处理，实施与MES服务器进行数据交换，在生产指挥中心可以实时监控到全厂的能源与公用工程的信息，监控人员可以动态调整能源的配比与利用，如图5所示。同时部分能源与公用工程数据通过WEB服务器，通过WEB网络发布，在工厂局域网内可以按照特定权限查询本车间的能源利用状况，为动力、生产车间的合理化生产与调度提供依据。

5 新厂区能源管理系统的作用

能源调度系统可以实时监视全厂的能源产出、使用、结余、储能等变化，自动分析每个车间具体岗位及大型用能设备的能源利用率，利用能源管理系统的计划、调度、统计、报表、及用能设备运行状态分析，与ERP系统内部的财务等相关数据交换，建立能源系统的动态优化模型，对能源系统的生产和消耗进行准确预测，以能源运行的低成本、高利用率、稳定性为原则，提出能源利用的优化调度方案，通过对能源的产出、存储、消耗的动态平衡和优化调度，起到消峰平谷的作用，提高能源管理水平和能源利用效率，实现我厂节能减排增效目标，降低企业的生产成本。

参考文献

[1]高娟，化工仪表与自动控制，化学工业出版社，2013

[2]吴业正，制冷原理与设备，西安交通大学出版社，2010

[3]周湘梅，能源管理体系的建立与运行，中国标准出版社，2009

[4]凌志浩，DCS与现场总线控制系统，华东理工大学出版社，2008

[5]李德芳，企业信息化组织与管理，化学工业出版社，2007