打造以数据为中心的企业能源计量管理体系

2022-09-15付子君张少华霍智超

中国科技纵横 2022年15期

付子君张少华霍智超

（首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北唐山 063200）

钢铁企业能源消耗量巨大，企业对能源合理利用，充分利用余热余能节能降耗，不仅有利于企业经济效益也有利于国家实现“碳达峰、碳中和”的目标。计量将为公司生产经营、成本核算、节能减排提供可靠的数据支持，便于公司节能减排管理和措施效果评价，使节约能源、合理利用能源真正落到实处。京唐公司计量专业管理按照体系思维完善计量管理流程，强化数据“不落地”，着力打造以数据为中心能源计量管理体系。

1.强化数据管理，保证能源计量数据准确

京唐公司建厂初期由于GB17167-2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》尚未下发，因此在设计时只着重考虑公司进出厂计量，即用能单位各种能源量计量器具配备，而对于主要次级用能单位及主要用能区域、主要用能设备能源计量配备考虑不全面，部分计量检测点存在没有按通则要求配备计量器具的现象。另一方面，公司投产后，能源计量管理只是负责到各作业部门的能源计量数据。随着生产和管理的需要，公司进一步细化职责，能源消耗统计到区域，涉及主要用能设备能耗统计。

能源计量数据稳定、准确、可靠是计量专业工作重心。京唐公司计量专业管理从仪表选型、仪表安装、仪表上传到PLC中逻辑算法（温度、压力补偿等算法），每个细节都严格把关，保证能源计量数据质量。

1.1 制定完善的数据管理制度

重构专业制度体系，按照自主设计流程制度分析的9步标准方法梳理重构能源计量管理流程和制度，夯实能源计量管理基础。新建及修订5个专业制度，增补完善管理缺漏，规范管理行为和建立管理标准。联合运营规划部开展流程的专项审查，重点审核管理职责与系统授权、业务管理与系统流程的一致性，开展业务标准与系统约束规则的一致性审核。

推进测量系统分析，深度融合测量与质量体系。充分结合产品质量管理的特殊特性需求，创新数据分析和过程控制同步机制，实施测量系统分析（MSA）10大类共55项。构建测量系统分析系统，为规范测量系统分析提供标准化作业平台，将测量体系管理能力由结果管控向过程管控拓展。拓展专业自主能力，推进计量标准实验室建设。与对标企业开展关于计量标准实验室建设调研，推进标准设备采购、标准文件制定、实验室功能区优化等环境的建设。同时充分依托计量操作人员人才培养计划，自主培育包含操作人员和管理人员的检校队伍，节约投入成本的同时，提升计量专业人员技能水平。

1.2 强化数据分析

加强能源计量数据质量的管理，我们结合公司能源计量管理实际需求制定了全公司的《计量数据管理办法》，在公司能源数据的流转传递和能源成本结算过程中，能源计量PES系统负责收集各单位仪表原始数据，汇总生成数据项目，分别抛送给产销能源管理模块和投料PES系统。每月报旨在通过客观数据对系统接收的现场采集数据和抛出的数据项目进行准确性评价。

2022年3月份能源计量PES系统当月共计接收PI数据库周期数据6693490条，生成原始数据25201条；当月共计发生采集中断事件345起，如图1所示，垃圾数据事件1810起；数据异常事件导致系统接收异常周期数据398588条，如图2所示，异常占比5.95%；异常周期数据导致系统生成异常原始数据612条，异常占比2.43%。

图1 数据采集异常事件历史曲线图

图2 数据采集异常事件影响历史曲线图

加强能源产、用总量平衡分析，能源动力的供应和使用单位需提供设备运行、开动时间及放散时间和铭牌参数等相关数据，产用量的比例应稳定并符合实际。在实际分析中，通过比对图表、曲线等方式的应用有力地保证了数据的准确性，查出了计量设施问题及其他人为问题，提升了管理水平。我们要做好数据分析，必须深入现场，了解工艺实际，充分了解计量设备特性，并同设备结合；根据不同工艺、计量介质采用不同的分析方法，持之以恒，精细为本。

1.3 规范程序的逻辑算法

钢铁企业中能源介质主要包括风、水、电、气。由于气体的可压缩性，决定了流量计量的复杂性，气体的测量不仅与仪表测信号有关还与管道中能源介质的压力和温度有关。京唐公司气体计量主要选用差压类测量设备，厂家按照能源介质压力、温度、流量范围计算出差压量程。为此，我们规范了气体计量必须按照厂家提供的计算书来编写程序，同时规范了对于同一能源介质采用标准立方米的状态下进行统一，便于数据统一与分析。

2.加快计量设施的完善

计量设备的完善是能源计量的前提和保证，是企业精细管理基础，为此，京唐公司加大了在能源计量方面的投入。根据GB17167-2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》的要求完善计量仪表的配备，仪表配备后数据上传到PLC，通过PI采集系统上传能源计量PES中，保证能源计量数据不落地。

（1）依据GB17167-2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》及公司的计量管理办法，完善能源计量设备配备。计量专业通过能源用能审批流程，监控作业部新增用能点能源计量设备配备情况，从源头管理能源配备，保证能源计量器具配备符合要求，如表1所示[1]。

表1 能源计量器具配备率

能源计量器具配备率按下式计算：

式中：Rp—能源计量器具配备率，%；

Ns—能源计量器具实际的安装配备数量；

N1—能源计量器具理论需要量。

主要次级用能单位（各作业部）、主要用能设备需要配备能源计量仪表。

用能量大于或等于表2中一种或多种能源消耗量限定值的作业部为主要用能作业部。

表2 主要次级用能（作业部）单位能源消耗量限定值

（2）规范能源计量设备选型。京唐公司自投产以来，新增、改建、扩建项目中，能源介质管网安装了各种各样的计量设备，仪表的选型过于杂乱，有的仪表选型不适合京唐公司的能源介质的工况，导致计量的数据误差过大，无法满足公司精细化管理的要求，无法为对标找差，无法为能耗指标提供准确的数据。为此，京唐公司对新增计量设备严格把关，按照公司能源介质的特点选择测量设备，便于仪表检定及维护。

（3）能源介质仪表配备应与仪表信号采集统筹考虑。为了能源介质的测量数据实时监控，保证数据“不落地”，在仪表选型设计时，同时规划仪表的信号采集，京唐公司仪表测量数据通过PI系统实时采集PLC系统中数据，并上传到能源计量PES，在能源计量PES中进行汇总，并发送给财务的投料系统和能源PES系统。

3.精心维护设备，确保测量设备的数据稳定准确

只有计量设备稳定、可靠运行才能保证测量数据稳定、准确。仪表维护人员定期巡检设备，定期维护设备，同时对测量设备周期检定，才能保证计量设备不失控，测量数据不失真。

3.1 利用信息化手段监控仪表运行状态

通过信息化手段监控测量数据波动范围进而推断测量设备的运行情况。在京唐公司能源计量数据的流转传递和能源成本结算过程中，能源计量PES系统负责收集各单位仪表原始数据，汇总生成数据项目，分别抛送给产销能源管理模块和投料PES系统。能源计量PES能自动的统计抛出的日数据项目条数和异常数据条数对异常数据进行分类，推断导致异常数据原因，很快判断是否是仪表问题，为仪表维护人员提供便利，节约时间。

3.2 加强巡检力度，确保测量设备计量设备的硬维护和软维护相结合

钢铁企业水系统大部分选用电磁流量计，液体计量由于受温度、压力影响不大，仪表维护量较小。气体计量大部分选用差压类测量设备，差压类仪表由一次传感器、导压管和差压变送器组成，信号上传到PLC中，还需要温度、压力补偿，环节较多，维护量较大，每个细节未发现问题，导致计量数据波动较大。为此，维护人员需加大巡检力度，不定期检查一次原件取压孔是否堵塞，取压管是否漏气，差压变送器零点是否漂移，量程范围是否准确等环节，发现问题及时处理，保证仪表运行状态良好才能保证仪表准确、稳定运行。

3.3 加强技术交流，完善仪表校准方法

目前，气体测量设备的检定工作主要包括差压变送器、压力变送器、热电偶（温度变送器），对安装在管道上的一次传感器没有好的校准方案，特别是针对煤气系统（管径较大）测量设备，以及无法拆卸的计量设备，京唐公司计量专业积极与仪表厂家，计量院研究探讨，采用标准设备对比的方式进行校对，通过测量数据计算修正参数提高测量设备准确度。