和利时能源管理系统在神马尼龙化工项目中的应用

杭州和利时自动化有限公司 潘 毅

和利时能源管理系统在神马尼龙化工项目中的应用

杭州和利时自动化有限公司 潘 毅

1 项目背景

2012年2月，由平煤集团节能环保部向省工信厅申报2012年工业企业能源管理中心建设示范项目，申报单位平煤神马集团，投资主体尼龙化工公司，2012年12月获批复，国家资金930万元同步下达到集团帐户。尼龙化工公司依照项目申报内容开始全面建设并于2015年3月完成项目安装、调试，目前正在稳定运行。

神马尼龙建设的能源管理中心系统（简称EMS）是一个集监控、能源管理、能源调度、视频监控为一体的公司级管控一体化计算机系统。监控管理的能源介质主要有：电力、原煤、白煤、焦炭、氢气、蒸汽、生产水、生活水等。能源中心的建立对神马尼龙能源系统的统一调度、优化能源平衡、提高环保质量，降低原煤消耗，提高劳动生产率和能源管理水平将起到十分重要的促进作用。

建设神马尼龙能源管理中心系统的基本目的是要在提高能源系统的运行、管理效率的同时，为企业提供一个成熟的、有效的、方便的能源系统整体管控一体化方案；一套先进的、可靠的、安全的能源系统运行、操作和管理平台。完善能源信息的采集、存储、管理和利用；减少能源管理环节，优化能源管理流程，建立客观能源消耗评价体系；减少能源系统运行管理成本，提高劳动生产率；通过优化能源调度和平衡指挥系统，节约能源和改善环境。

2 项目目标与原则

中国平煤神马能源化工集团公司2012年能源管理中心建设示范项目是针对化工行业特点，构建的安全生产—能源管理一体化管控系统。通过本项目的实施，将尼龙化工公司能源管理中心建设示范项目建设成为切合公司实际要求、具有鲜明特点、核心技术领先、在国内化工行业具有很强示范性的能源管理中心。

和利时从企业的实际情况出发，充分利用管控一体化的方法和具体技术，根据实用性与先进性相结合的原则，实现目标要求，在项目的设计与实施过程中，严格遵守系统的安全性、可靠性、开放性、实用性、先进性、可维护性、规范性、稳定性、可扩展性原则，保证实施的质量。

3 项目实施与功能实现

3.1 项目建设情况

（1）建设规模

项目建设包括各个职能科室（主要包括生产技术部、调度室、企管部）业务功能应用，各分厂（主要包括仪表、电气、硝酸、制氢、电厂、己二酸、精苯、环己醇等）数据采集及监控。

（2）建设内容

能源管理中心的建设，管控一体化能源调度管理平台（计算机硬件及软件平台）及现场工业网络系统，包括各种小型机、集中存储系统、服务器、监控管理计算机、各种交换机等，调度大屏幕系统建设、机房服务器柜、UPS电源建设、其他光纤网络等辅助设备，以及各种数据库、监控软件等。（和利时承建）

生产过程中自动化控制系统升级改造，包括DCS系统、PLC控制系统、网络保护装置、电力系统改造、水系统改造、能源计量信息采集及电动控制阀门、自动调节阀等等。（部分和利时承建）

仪表计量系统，包括一、二、三级用能计量及热工仪表参数计量。（和利时承建）

视频监控，包括数字视频监控软件、视频管理服务器、视频切换矩阵、网络视频编码器、摄像机、控制台计算机等设备。（部分和利时承建）

电力综合保护及监控系统，包括电力综合保护控制器、电流变送器、电压变送器等。

安全监控报警系统，包括摄像机、云台、数字硬盘录像主机、监视器等。

大屏幕系统，包括60寸超窄边DID液晶屏、视频矩阵、RGA矩阵、操作控制台、UPS电源、视频矩阵、视频解码器等。（部分和利时承建）

（3）建设进度

和利时于2014年2月成立项目组，负责该项目的实施工作。项目组在河南神马尼龙化工有限责任公司的密切配合下，完成了工程联络会、系统方案设计、软件组态、系统培训、系统集成、厂内调试和出厂检验，根据项目需要分批发货到现场，最终所有物资于2015年3月12日和利时按时向河南神马尼龙化工有限责任公司交付了该项目的全部硬件、软件和技术文档资料。EMS系统设备进入现场后，河南神马尼龙化工有限责任公司技术人员与和利时技术人员对系统进行安装和调试工作，并为甲方技术人员进行了EMS系统操作和维护培训。

2015年5月31日，EMS系统进入连续的试运行阶段，EMS系统硬件及软件运行正常，画面显示、报警和趋势日志查询等功能正常，操作正常；软件功能符合项目设计要求，整体运行情况良好。

3.2 项目功能实现

（1）能源实时监控、调度

· 将公司能源（水、电、汽、风）由能源流向、消耗、转变绘制出能源总貌图、通过现场数据采集设备、信息传输网络，直观、数据化地将各类能源的流向、转换量、消耗量、展示在能源大厅，做到能源消耗数据的实时监控；

· 各类能源消耗量，预置上限并设有报警功能，随时监控能源异常现象，做到能源消耗的实时监控。

（2）能源规划、计划管理

· 公司根据年度生产计划和上年度产品能源单位消耗，预测下年度各类能源消耗，制定能源消耗计划；

· 根据年度目标分解节能任务，将年度节能任务分解到分厂，如图1所示。

（3）能源计量、平衡、能源实绩

· 通过采集数据和个别手工录入数据（无法自动采集），进行能源计量；

· 通过设置的网络平衡图和平衡规则，进行能源平衡；

· 通过平衡的数据和录入的生产数据相结合，形成能源实绩，作为后续数据分析的基础。

（4）历史记录、能效对比、分析

图1 节能任务分解到分厂操作界面

· 通过对实时数据库的历史数据分析，可进行能源消耗的历史追溯，进行能效分析；

· 通过实时、历史数据进行消耗对比，分析装置能源利用率的变化，分析装置状况，制定技改措施；

· 监控重点用能设备运行情况，能源消耗情况，分析设备能效和能源利用效率，如图2所示。

图2 分析图

（5）工艺管理

· 通过对工艺台帐管理以及对生产工艺指标的监控，实现对重要工艺数据的实时监控、超限报警和统计分析，为生产装置运行周期内运行性能监控以及工艺技术指标不断调整与优化提供支撑；

· 通过自动采集重要工艺参数，根据积分原则自动统计每个工艺指标是否达到公司合格指标，是否超标，以及超标严重度。

4 项目特点及创新

（1）实现公司能源管理由粗放管理向精益化管理转变。能源供需平衡功能，实现在线统一监控和调整调度；工序能源消耗实绩、主要能源管理指标每日跟踪，能源消耗实绩结算报表自动生成。

（2）实现能源管理由事后管理向事前管理转变。编制能源供需计划，按计划组织能源生产。根据计划安排能源设备运转、检修计划。预测能源消耗指标，制定能源管理措施。实现能源计划精细管理。

（3）实现能源管理由单体节能管理向系统节能管理转变。通过调度中心优化能源供需平衡，通过煤气、蒸汽、电力相互转换，实现能源最优化使用。通过系统功能将能源管理体系的各个环节有机联系起来。能源计划制定，能源平衡、能源预测、计划与实绩跟踪，能源指标统计、用能管理等业务功能，加强了信息的准确性和信息共享的实时性。

（4）实现能源管理由经验化管理向科学定量化管理转变。

（5）实现能源管理的流程控制，提高能源管理的规范性。通过统一的能源管控系统平台实现数据共享，加快了能源管理与技术人员沟通的及时性和准确性，使管理效率得以大幅度提高和改善。

（6）能源管理中心建成后与公司现有的生产DCS控制系统整合在一起，通过能源管控系统和DCS共同作用，优化工艺，使产量、消耗做到同步优化。

（7）通过在能源管理大厅使用先进的四屏显示技术，极大地方便了调度人员和能源管理人员针对各个方面的集中调度和管理。

5 项目实施过程中的难点

（1）用户需求不够明朗。对于能源管理中心的目标不明确，在具体需求方面不能提供详细的要求，此种情况下，和利时安排经验丰富的项目经理前往用户现场深入调研，充分沟通，确定需求，再进行施工设计，然后进行项目实施。

（2）首次使用的四屏显示技术，由于之前没有经验，一时间没找到正确的思路。后来经过询问和查找资料，最终圆满完成此技术的实现。

（3）项目涉及的软硬件较多，采购和设计过程较长，影响了项目的工期。但经过项目实施调整，压缩时间和优选搭配，最终按照工期完成项目。

6 节能量估算

（1）能源平衡节能。通过能源平衡，发现了原来系统中的许多跑冒滴漏，节约了直接排出能量。

（2）能源绩效考核节能。由于有了每天的统计，各个班组的单位产品能耗状况可以随时了解。通过绩效考核，督促操作人员采用优秀的操作方法，最大限度地减少能耗，从而从管理上节能降耗。

（3）预警与处理措施节能。通过能耗的预警，及时采取措施，减少故障发生，从而减少能源的浪费；同时，对于正发生的一些故障，提供原因分析，指导操作人员快速有效地进行处理，使同样的故障，浪费更少的能源。

通过系统提供手段，采取以上措施，实现了良好的节能效果。项目申报节能量为30011吨标准煤/年，可减排CO2约75028吨，SO2约495吨。项目建成实现能源统一管理，经河南省冶金研究所对项目节能量测算，实际节能量为29357.6吨标准煤/年，项目节能效益明显，对化工行业有很大的示范效应，对整个尼龙行业有积极的指导意义。

7 效益分析

能源管理项目的效益主要体现在两个方面：

（1）管理效益

能源管控信息网络已遍布全公司各区域，系统运行后，工艺、设备、生产、调度等管理人员在各自的网络客户端位置上成为生产人员的监督者，工艺和能源管理部门通过系统的集成，可以实现对能源相关问题的快速分析和诊断，并做出快速地调整，指令立即下达到现场，从而实现事前预测、事中控制和事后分析；管理系统的建成，也成为调度人员的重要参考工具，成为日常调度不可缺少的系统；每天的能源情况，水电汽风的消耗情况，能源的成本都可以自动计算出来，为领导提供重要的生产经营决策依据。

（2）节能降耗

一方面提高能源的利用效率，降低生产成本：系统运行后，单位产品的能耗信息能够及时反映出来，通过统计分析，可以找到最佳的操作实践，在保证产品质量前提下，降低产品的能源成本。另一方面，降低装置单耗、能耗：系统中的生产装置的单耗和能耗分析运行后，能及时了解和降低各生产装置的生产成本，降低原辅材料和能源单耗，实现实时统计核算及绩效分析，找出降低单能耗的关键工艺点，指导生产运营等业务过程。第三，通过对标管理，发现装置的节能空间，为企业节能提供方向。平煤神马尼龙化工公司EMS项目的成功投运，意味着和利时在化工行业的能源管理系统已形成较为实用的管理系统，并为用户参观考察提供了一个样板。该项目为和利时提供了能源管理系统项目的经验。

精彩对话

杭州和利时自动化有限公司专用产品项目部经理兼MES项目部经理朱刚国

《自动化博览》：和利时的能源管理解决方案主要针对哪些行业？涉及哪些产品？

朱刚国：和利时能源管理涉及化工、建材、电力、冶金、制药等多个行业，尤其在化工行业，应用最为广泛。涉及的产品主要有能源管理系统（EMS）平台、实时数据库，以及基于能源管理平台的数据采集、实时监视、能源管理体系、能源计划、能源预测、能源计量、能源平衡、能源对标、统计分析等多个功能模块，在平台及模块的基础上，针对不同行业的不同特点，我们开发出不同行业的软件应用包，以支撑不同的应用需求。

《自动化博览》：和利时的能源管理解决方案的主要特点和优势是什么？

朱刚国：和利时从2000年开始发展企业信息化业务，到目前为止在全国有超过400多项工程案例，近年来更是承接了近20个工信部审批的能源管理项目，在企业能源管理项目的管理、策划、设计、实施中有丰富的经验。另外，和利时作为一个自动化的综合企业，可以提供给客户从DCS改造，仪表的改造、设计、选型、安装及调试，到能源管理系统的一体化解决方案，为客户提供一站式的服务。和利时能源管理系统为自主研发，拥有强大的工程开发能力和完善的项目流程，在满足客户基本需求的同时，可以提供客户个性化需求的定制开发服务，能有效降低项目风险和保护客户的投资。如今，和利时在全国各大省会城市均设有工程服务中心，可以为客户提供便捷、持续的售后服务。

《自动化博览》：您如何看待能源管理在用户工厂中的作用？

朱刚国：首先，对传统化工企业来说，在产品的成本构成中，能源消耗的比例基本都在20%以上，但是企业的经验利润通常只有15%左右，通过对企业能源使用的精细化管理，对降低企业成本，提高经验利润和产品的市场竞争力有显著效果。

其次，在企业的日常管理中，有效地管理能源一直是企业不断努力的目标，但却缺乏良好的管理手段。推行能源管理，我们首先会从建立企业的能源管理体系入手，帮助企业建立一整套的能源管理制度及考核机制，然后通过采集能耗数据、对能耗进行实时监测和分析，帮助企业发现能源使用过程中的跑冒滴漏现象；通过对标和考核，提高员工积极性；通过周期性的审计来对企业的能源管理水平做出评价；通过系统智能分析，为领导决策提供依据。通过能源的精细化管理，提高企业能源管理水平，降低生产成本，向“管理”要“利润”。

《自动化博览》：您认为实施能源管理项目的关键是什么？

朱刚国：很多客户在实施能源管理系统之后，应用的效果并不是很理想。究其原因，并不是因为能源管理系统做得不够好，而是在项目的实施过程中存在问题。

管理类信息系统的实施，不仅要关注软件的部署、安装及培训使用，最主要的实施部分应该是管理理念在企业中的推广及贯彻。在能源管理的项目实施中，我们应该把较大的精力分配在管理理念的推行上，使客户理解并认可系统的管理理念，并能够落实到系统的应用上，其中首先需要改变的是客户的管理习惯，但这往往也是最难的一关，更是我们在能源管理项目实施中的重中之重。