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工业企业能源计量管理问题信息化分析及系统介绍

发布时间: 2022-04-19  点击次数: 44次
王晶晶
安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:文章首先介绍了我国工业企业能源计量中存在的一系列问题,包括工业企业能源计量工作效率低下、工业企业能源计量使用的器具老旧、工业企业能源计量工作的信息集成度较低。其次,分析了工业企业能源计量管理信息化的必要性。文末提出了工业企业的能源计量管理信息化系统的设计与初步实现,主要内容包括工业企业的能源计量管理信息化系统的目的与目标;工业企业的能源计量管理信息化系统的组成;工业企业的能源计量管理信息化系统主要的功能模块;工业企业的能源计量管理信息化系统的亮点。
关键词:工业企业;能源计量;计量管理;管理问题;信息化分析
1我国工业企业能源计量中存在的一系列问题
1.1工业企业能源计量工作效率低下
  工业企业能源计量工作依旧使用着过去的人力模式进行采集信息以及分析汇总工作,这种人力工作模式相对比工业企业能源计量管理信息化模式,存在着效率低下、容易出现人工失误等不足。在一定程度上限制了能源计量信息的有效性、准确性、及时性。
1.2工业企业能源计量使用的器具老旧
  老旧的能源计量器具不适用于复杂的环境,器具使用的后期维护成本高。并且老旧的能源计量器具传输的是模拟信号,它的精度和抗干/扰/能力都比较差,系统可靠性也不高。
1.3工业企业能源计量工作的信息集成度较低
  工业企业能源计量工作的信息集成度较低,不能有效体现能源计量器具的失误,更加无法判断其失误的实际原因。相关工作人员不能根据工业企业能源计量工作收集到的信息进行实时分析。
2工业企业能源计量管理信息化的必要性
  随着社会的不断发展,国家对于工业企业能源的开发和使用提出了具体的要求,需要工业企业相关工作人员在运营过程中重视节约能源。工业企业在日常的运营中消耗了大量的能源资源,合理有效控制工业企业的能源消耗就可以在一定程度上控制整个社会的能源消耗。随着网络技术的不断发展,信息化运用到了各种各样的行业生产流程中,对提高行业的生产效率以及管理效率有着很明显的积极影响。工业企业将信息化运用到能源计量管理上,可以有效地促进工业企业能源计量管理工作的快速发展。例如,广东韶钢集团重视信息化计量管理,投资超3100×104元建成了“计量数据釆集管理系统",系统供不同部门使用后,吨钢年耗费水电的成本节约了7649×104元,吨钢年耗费氧气成本节约了1405×104元,通过能源计量管理信息化系统改进生产工艺,取得的间接效益每年也超过了1×108元。
信息化的能源计量管理工作模式,在一定程度上会促进工业企业的信息化管理,将企业从过去传统的人力能源计量管理模式转变为信息化,提高了能源计量管理工作的工作质量以及工作效率,带动了工业企业走向无纸化的能源计量管理工作模式。
信息化的能源计量管理工作模式,还可以有效地帮助工业企业实现能源资源的合理控制,减少能源资源的浪费。传统的工业企业能源计量管理工作模式仅仅只是针对于工业企业生产过程中的能源计量工作,没有对工业企业整个系统的能源计量进行辐射,存在着部分生产环节能源计量的遗忘或者忽视情况,能源计量管理的整体性缺乏。所以,传统的工业企业能源计量管理工作模式不能够有效地体现出工业企业的实际能源使用具体情况。信息化的能源计量管理工作模式可以有效地改善传统能源计量管理工作模式存在的不足之处,借助于信息网络技术,有效改善能源计量管理工作中存在的组织机构问题以及管理制度建设问题,如图1。
不仅如此,信息化的能源计量管理工作模式还可以有效地收集工业企业日常运行中产生的数据信息,对这些数据信息进行有效地分析利用,整理归纳后,得出一系列工业企业日常运行中能源计量管理工作的结论。针对结论中存在的问题,找到影响能源计量管理工作中存在的组织机构问题的影响因素,以及管理制度建设问题的影响因素,结合先进的管理技术以及科学的制度建设,对工业企业的能源使用工作进行有效地改进,优化工业企业的能源消耗流程,实现工业企业的能源合理控制。
 
图1信息化计量数据处理工作模式
3工业企业的能源计量管理信息化系统的设计与初步实现
3.1工业企业能源计量管理信息化系统的目的与目标
  工业企业能源计量管理信息化系统的目的与目标,主要在于保证工业企业的能源计量管理工作水平,以及能源计量的检定监督工作的有效落实。具体来说,就是保证工业企业的能源计量结果的准确性、真实性、代表性,可以帮助工业企业进行贸易结算,辅助工业企业发现自身在能源使用过程中的不足之处,为高效使用能源资源保驾护航。
工业企业的能源计量管理信息化系统可以更好地帮助相关工作人员管理能源计量的相关机械设备,将工业企业的全部能源计量工作有效落实,做到不遗漏、不错记,在一定程度上,加大相关监督管理工作人员对于工业企业能源消耗的监督管理工作力度,避免能源计量机械设备的质量问题导致的工艺波动,避免工业企业发生安全事故。
3.2工业企业的能源计量管理信息化系统的组成
  工业企业的能源计量管理信息化系统的主要组成部分就是现场器具检定系统、器具扫码查看系统以及计量器具管理系统。现场器具检定系统主要的工作任务就是送检器具通过扫描设备入检;原始校验数据录入;填写检定信息;把数据录入计量管理系统。器具扫码查看系统的主要工作任务,就是辅助相关现场操作施工人员使用先进的数码仪器,对计量现场的仪表器具进行扫码处理。通过器具扫码查看系统运行,可以及时查看有效日期、检定日期以及技术信息等内容。计量器具管理系统的主要工作任务,就是负责查看工业企业的能源计量器具台账,器具到期提醒检定等信息,保证有计划地送检,提前预警相关工作人员。
3.3工业企业的能源计量管理信息化系统主要的功能模块
  工业企业的能源计量管理信息化系统主要的功能模块包括登录权限功能模块、通讯录功能模块、数据分析功能模块、器具检定功能模块、器具管理功能模块、资产管理功能模块、组织结构功能模块、信息发布功能模块。登录权限功能模块的主要功能体现在辅助相关工作人员进行修改密码等简单的登录操作。通讯录功能模块的主要功能体现在为工作人员提供通讯录查询功能。数据分析功能模块的主要功能包括任务统计、器具备件统计和器具统计。器具检定功能模块的主要功能体现在扫码设备以及检定验收。器具管理功能模块的主要功能体现在数据处理、到期漏检、器具台账以及计量网络。资产管理功能模块的主要功能体现在相关机械器具的采购、入库和出库。组织结构功能模块的主要功能体现在器具归属地的查看、添加器具以及组织机构。信息发布功能模块主要功能体现在计量管理手册和管理制度、通知和通告的发布和执行、发布与计量相关的政策法规。
4安科瑞企业能源管理平台
4.1平台概述
  安科瑞企业能源管理平台采用自动化、信息化技术和集中管理模式,对企业的生产、输配和消耗环节实行集中扁平化的动态监控和数据化管理,监测企业电、水、燃气、蒸汽及压缩空气等各类能源的消耗情况,通过数据分析、挖掘和趋势分析,帮助企业针对各种能源需求及用能情况、能源质量、产品能源单耗、各工序能耗、重大能耗设备的能源利用情况等进行能耗统计、同环比分析、能源成本分析、用能预测、碳排分析,为企业加强能源管理,提高能源利用效率、挖掘节能潜力、节能评估提供基础数据和支持。
4.2应用场所
  钢铁、石化、冶金、有色金属、采矿、医药、水泥、煤炭、物流、铁路、航空工业、木材、化学原料以及机电设备、电器产品、工器具制造等。
4.3平台结构
图2平台结构
4.4平台主要功能
4.4.1首页
  首页通过展示企业各类能耗总量、折标值、能源成本、能源消耗趋势、分项能耗占比、区域能源消耗对比,并三维展示企业重要工艺或设备的能源消耗动态,可直观了解企业当前用能。
4.4.2运行监控
  能源管理系统的动态显示对企业使用的各种能源(电、水、蒸汽)进行实时监控,并提供从概貌到具体的动态图形显示,并提供区域数据监控,在工厂平面图或者某个车间的平面图快速浏览到所管理的能耗数据。系统提供对能源管理系统运行状态的实时监视功能,实现对能源系统运行过程中关键的用能状态参数的变化趋势、耗能设备的运行状态以及系统运行报警事件进行实时监视,确保整个能源供给、转换和消耗过程的安全、可靠和稳定。系统提供图形化工具,不仅可以组态出数字化的监控界面,还具有实时趋势显示。
(1)变配电系统的电气主接线图展示,实现对全电量参数以及开关断路器状态的实时监视,如电压、电流、频率、功率、功率因数、三相不平衡度、谐波等参数。
(2)水、燃气、压缩空气等系统各分支管道分布示意图以及流量、压力、温度等参数状态的实时监视;
(3)重点用能设备系统(如压机等)的运行状态以及用能参数的实时监视;
(4)过压、过流、欠压等保护信号报警、系统通信中断、电量、非电量参数越限、能耗超标预警等实时事件报警监视。
(5)工艺流程图展示重点关注工艺各设备运行参量以及能耗情况
4.4.3变压器监控
  展示各变压器负载情况,从而可以为变压器配备情况进行科学合理的规划。通过各种运行参数状态下用电效能的对比,测算变压器损耗,找出变压器经济运行区间。根据变压器经济运行区间,调整负载,从而降低变压器损耗,节约电量。
4.4.4用能统计
  系统支持为企业不同的计量监测对象,提供快速查询显示日、周、月、季、年的企业用能情况同比环比、产品单耗、产品折标对比、能耗排名等。数据通过棒图,饼图,直方图等形式,实现对系统中耗电量、耗水量、耗气量等能耗数据的统计分析。大到整个企业,小到单个设备或车间,通过对这些区域的计量节点能耗数据查询分析,实现整个企业能耗数据的统计分析,满足用户实现对任意时段内区域、车间、工艺和设备类型等的能耗数据查询要求。通过对比不同区域等的能耗数据情况,了解不同对象区域等的能耗规律,自动对这些对象进行能耗排名,找出能源使用过程中的漏洞和不合理地方,从而调整能源分配策略,减少能源使用过程中的浪费。
4.4.5分项用能
  系统提供对企业分项用能的分项统计。根据分项,用柱状图以及饼图,展示各分项用能情况,直观,清晰。通过用能趋势,及时掌握企业分项用能趋势情况。对于分项用能异常,能即时发现,调整策略,改善用能,节约能源。
4.4.6产品/产值单耗
  系统可以与企业MES系统对接,导入产品产量。对不能导入的数据提供人工录入功能。通过系统采集的能耗数据,结合产品产量,计算产品单耗,生成产品单耗趋势图,并进行同比和环比分析。以便企业能够根据产品单耗情况来调整生产工艺,从而降低能耗。
4.4.7用能成本分析
  系统支持为企业整体以及车间等各个需要单独进行能耗考核的对象提供各种能源消耗的总费用成本的统计对比功能。可提供电、水、气等各种能源类型在统计周期中的消耗量以及对应的费用数据,并且可以将各种能源的费用进行百分比占比统计和对比,以了解整个企业能源费用成本的详细分布情况。同时支持对单位成本费用进行分析。用户可选择多个考核区域进行耗能成本的对比分析,为用户建立有效的绩效奖惩机制和日常管理提供真实、可靠的数据依据。
4.4.8用能成本预/测/分/析
  系统支持为企业以及需要单独考核计量的区域提供能源成本预算管理功能,允许用户录入能源成本的详细预算计划,通过对比能源实际费用和预算费用进行预算执行管理,可以直观的了解到每月或者每年能源成本是否超出预算,方便用户及时的进行预算的调整和干预。此外,系统还支持按照指/定的预测算法进行能源成本的成本预测,根据历史的预算执行情况和实际耗能的数据预测后续的几个月的能源成本费用,帮助用户进行有效的成本计划管理。
4.4.9绩效分析
  对各类能源使用、消耗、转换,按班组、区域、车间,产线、工段、设备等进行日、周、月、年、指/定时段绩效统计按照能源计划或定额制定的绩效指标进行KPI比较考核,帮助企业了解内部能效水平和节能潜力。
4.4.10能耗预测
  通过对企业车间、生产工艺、生产设备等的能耗使用情况进行分析,建立能耗计算模型,根据人工智能算法对数据和模型进行修正,对未来企业能耗趋势进行预/测/分/析,为节能提供有效的决策依据。
4.4.11运行监测
  系统的设备运行监测功能专门针对重点耗能设备提供全/方/位的管理,主要包括设备运行状态及关键参数监视、设备台账管理、设备能耗统计分析以及设备维护管理。通过对设备工作状态参数以及工况参数的实时采集和监视可及时判断设备的运行工况是否正常;设备能耗统计分析可提供针对设备对象的实时耗能量以及历史耗能趋势的分析和对比;设备台账管理以及维护管理可建立全面的设备基本信息档案,可快速实现对于设备各种特性参数的查询和统计分类,对设备及其主要零配件的检修、更换历史记录进行信息化管理,并可提供设备计划检修到期提醒以及逾期检修告警等功能,便于为每一个重要设备建立经济运行档案,确保设备的安全、稳定、经济运行。
4.4.12能源平衡及损耗分析
  能源平衡及损耗统计分析主要为企业的电、水、气等能源在转换、运输、使用过程中的各个环节提供能量平衡分析,及时的发现能量在使用过程中的跑冒滴漏和异常用能等浪费的问题,提醒用户及时进行干预。通过分别统计重要用能环节的能源供给量和能源消耗量并计算两者之间的差值损耗量,来评估个各环节的用能损耗程度。比如对用水系统的干管计量和各个车间支管的计量消耗量之和进行损耗分析,有利于及时发现是否存在水管漏水或者违规用水的情况;对用电系统的低压进线计量和各馈线回路的计量消耗量之和进行损耗分析,来评估判断是否存在违规用电、窃电等异常用电现场,帮助用户发现并纠正能源使用过程中的能源浪费问题,降低能源综合运行成本。
4.4.13节能分析
  节能分析主要是为企业在实施节能措施后,具体节能效果的分析,通过录入节能措施,对比分析实施节能措施前与实施节能措施后的用能情况,以此来评判节能措施的实施效果,为企业节能提供帮助,提高经济效益。
4.4.14分析报告
  系统提供的用户分析报告主要是为企业的中、高层管理人员提供有关企业的能耗数据统计结果汇总和分析结论展示,注重整体能耗状况和变化趋势的说明。一般包括企业的能源利用情况、线路损耗情况、设备运行情况、运维情况,用能趋势排名,重点能耗排名,综合能耗排名等。通过丰富多样的图形化组件组态成为一份用户分析报告,让用户全面了解系统的运行情况,方便用户发现设备异常,从而找出改善点,以及针对用能情况挖掘节能潜力。
4.4.15事件记录
  事件报警分析主要是为系统的异常运行状态或故障原因诊断分析提供依据和分析手段。系统运行过程中所产生的各种报警时间均会被自动记录和存储,通过对事件的发生时间、范围对象、事件的类型、事件的等级以及事件描述关键字搜索查询,即可快速的实现对目标事件的查询和分类。
4.4.16自定义报表
  用户可通过自定义报表头与列,灵活生成各种报表,从各种能耗数据及费用比较,到电力峰谷平报表;从碳排放报告到系统能耗评估,从能耗指标到能耗预算等等,使用者无需繁琐的编辑,只需要简单操作就能生成精美的报表。
4.4.17移动端支持
  APP支持Android、iOS操作系统,方便用户按能源分类、区域、车间、工序、班组、设备等不同维度掌握企业能源消耗、效率分析、同环比分析、能耗折标、用能预测、运行监视、异常报警等。
4.4.18运行环境
(1)浏览器运行设备
(2)台式电脑,手机、平板等移动端设备
(3)浏览器运行环境
(4)支持谷/歌、火狐、搜狗、360等主流浏览器访问
(5)客户端运行设备
(6)安卓系统移动设备(android5.0以上),苹果ios系统
 
4.5推荐现场设备选型(根据实际需求选配)
 
5总结
  工业企业能源计量管理问题信息化处理可为相关工作人员提供更方便、快捷、准确的能源计量结果。利用信息化的能源计量管理系统,可以得到更多、更全面、更详细的工业企业能源消耗的实际情况。工业企业在生产的各个环节中有效地落实能源计量管理标准化处理,可以在一定程度上提高工业企业的能源计量管理的工作水平,以及企业的能源使用的监督考核力度,有效促进工业企业提升自身的能源计量管理的工作质量以及工作效率。
 
【参考文献】
[1]郑有为,刁祥瑞,许继远,张国玉.互联网+在能源计量管理当中的应用[J].中国金属通报,2019(04):143-144.
[2]郭云德,任时朝.工业企业能源计量管理问题信息化分析[J].大众标准化,2020(20):228-229.
[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2020.06版


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