Tóm tắt:Từ quan điểm đo lường và quản lý năng lượng, thành phần cơ bản và chức năng của hệ thống quản lý đo lường năng lượng của nhà máy sản xuất thép được thảo luận. Việc thành lập hệ thống này sẽ làm cho công việc quản lý đo lường môi trường năng lượng của nhà máy sản xuất thép thực hiện thu thập tự động, giám sát tức thời, báo động lỗi, giám sát dòng năng lượng; Hoàn thành các chức năng như thống kê báo cáo, đầu vào ngoại tuyến, phân tích chi phí, tham khảo dự báo, v.v. Cải thiện mức độ và sức mạnh của công việc quản lý đo lường, cân bằng và ổn định sản xuất cho nhà máy sản xuất thép, cố gắng cân bằng áp lực và tải của mạng lưới đường ống của công ty, quyết định sản xuất trong nhà máy và sắp xếp, lập kế hoạch và điều chỉnh, tiết kiệm và tối ưu hóa sử dụng năng lượng, đảm bảo lợi ích tổng thể của toàn bộ nhà máy có ý nghĩa hướng dẫn quan trọng.

Từ khóa:năng lượng, đo lường, quản lý, nhà máy sản xuất thép, quản lý năng lượng

Các doanh nghiệp thép là những người tiêu thụ năng lượng lớn, liên tục nâng cao mức độ tiết kiệm năng lượng và giảm tiêu thụ của các doanh nghiệp thép là mục tiêu mà các doanh nghiệp thép luôn theo đuổi. Nhà máy sản xuất thép là một phần quan trọng của các công ty thép, việc sử dụng năng lượng và tình trạng xảy ra của nó có đặc điểm riêng, đo lường, phát hiện và quản lý năng lượng có yêu cầu cao, mức độ sử dụng năng lượng, đo lường và quản lý tái chế có liên quan trực tiếp đến sự cân bằng hợp lý và hoạt động hiệu quả của mạng lưới năng lượng tổng thể của công ty, nhưng hiện nay các nhà máy sản xuất thép của các công ty thép ở Trung Quốc về cơ bản không có hệ thống quản lý đo lường năng lượng riêng, làm cho việc sử dụng và tái chế năng lượng trong sản xuất ở các mức độ khác nhau không hợp lý. Do đó, càng sớm càng tốt để thiết lập hệ thống quản lý đo lường năng lượng tương đối hoàn chỉnh và chính xác của nhà máy sản xuất, có thể bù đắp hiệu quả cho việc sử dụng và quản lý môi trường năng lượng của nhà máy sản xuất, đáp ứng nhu cầu đo lường, phát hiện và quản lý môi trường năng lượng bên trong nhà máy sản xuất thép, để nó có thể làm rõ việc sử dụng và tiêu thụ môi trường năng lượng trong công việc và sản xuất trong tương lai, tạo điều kiện cho việc hoàn thiện dữ liệu, phân tích tiêu thụ năng lượng và lập kế hoạch sản xuất và điều chỉnh, cải thiện việc sử dụng môi trường năng lượng và tính kinh tế và tính hợp lý. Bài viết này lấy một nhà máy sản xuất thép của một tập đoàn thép làm ví dụ, giới thiệu thiết kế, thành phần của hệ thống quản lý đo năng lượng và chức năng của nó, có giá trị tham khảo nhất định cho các nhà máy sản xuất thép khác.

1 Giới thiệu về quy trình công nghệ của nhà máy sản xuất thép

Tình hình quy trình công nghệ của nhà máy sản xuất thép trực thuộc tập đoàn thép này về cơ bản như sau: một lượng lớn sắt nóng chảy nhiệt độ cao được sản xuất bởi lò cao của nhà máy sản xuất sắt, được gửi đến nhà máy sản xuất thép thông qua xe trộn sắt được bảo quản tốt, trước tiên vào phòng khử lưu huỳnh của nhà máy sản xuất thép để xử lý trước, sau đó chuyển đến trạm đổ, và sắt nóng chảy sau đó được trộn vào lò chuyển, được nấu chảy cùng với thép phế liệu được nạp vào lò chuyển sau khi cân theo kế hoạch lập kế hoạch. Công việc nấu chảy lò chuyển đổi được điều khiển và tính toán tĩnh bằng máy tính quá trình, tự động hoàn thành toàn bộ quá trình sản xuất thép. Thép nóng chảy ra lò theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể của các loại thép khác nhau, tiến hành tinh luyện lần thứ hai bên ngoài lò, sau đó lần lượt qua dây chuyền sản xuất đúc liên tục hoặc đúc khuôn sản xuất ra sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất thép - phôi liên tục hoặc phôi thép đúc. Quy trình sản xuất chính của nó được thể hiện trong Hình 1.

Các phương tiện năng lượng chính được tiêu thụ bởi các nhà máy sản xuất thép là: oxy, nitơ, argon, khí than cốc, hơi nước, điện, nước, v.v., và các phương tiện năng lượng phục hồi là: khí chuyển đổi và hơi nước.

2 Nội dung cơ bản của hệ thống quản lý đo lường năng lượng

2.1 Đo lường, phát hiện môi trường năng lượng

Hệ thống đo lường và kiểm tra năng lượng hiện có của nhà máy sản xuất thép này chủ yếu bao gồm ba phần:

(1) Dữ liệu phương tiện truyền thông năng lượng khác nhau được thu thập thống nhất bởi trung tâm năng lượng;

(2) một số quy trình, thiết bị tiêu thụ dữ liệu phương tiện truyền thông năng lượng được thu thập bằng máy tính hoặc tính toán (ví dụ như đúc liên tục, vv);

(3) Một số quy trình, thiết bị tiêu thụ năng lượng phương tiện truyền thông dữ liệu được đọc bằng tay (chẳng hạn như RH, vv).

Nguồn dữ liệu tương đối nhiều, một số dữ liệu do giao thoa mạng lưới đường ống vẫn cần xử lý tính toán thứ cấp bằng tay, làm cho công việc thống kê dữ liệu cuối tháng phức tạp, dễ xảy ra lỗi, ngay cả khi dữ liệu xảy ra vấn đề, cũng không dễ tìm ra nguyên nhân. Hơn nữa, sự cố mạng lưới ống trong sản xuất và sự bất thường rất khó phát hiện, không thể kịp thời loại bỏ tai họa ngầm.

Vì vậy, hãy giải quyết vấn đề cơ bản. Trong mạng lưới ống truyền thông năng lượng ban đầu của nhà máy sản xuất thép, để kiểm soát nhu cầu sản xuất và đo lường, lắp đặt một số lượng lớn các loại dụng cụ đo lường và van điều khiển điện, để phát hiện và đo lưu lượng, áp suất và nhiệt độ của các phương tiện truyền thông năng lượng khác nhau. Hầu hết các thiết bị này là bảng điều khiển mô phỏng, trong đó có một số ít số lượng điều khiển quá trình được hiển thị trong máy quá trình. Hệ thống này trên cơ sở các thiết bị đo lường hiện có của mạng lưới đường ống, từ quan điểm sử dụng, an toàn và quản lý để hoàn thiện hơn nữa cấu hình hệ thống, bổ sung các yêu cầu đo lường, quản lý và các điểm đo lường mà hệ thống ban đầu không có, thay thế hệ thống ban đầu đã có nhưng không thể đáp ứng các yêu cầu sử dụng trong tương lai, do đó mạng lưới đường ống hệ thống trên phần cứng đầu tiên đáp ứng các yêu cầu đo lường, phát hiện và quản lý máy tính. Cấu trúc chức năng của hệ thống được thể hiện trong Hình 2.

2.1.1 Thu thập và xử lý dữ liệu

(1) Sau khi tập trung số lượng tương tự trên mỗi điểm đo phân tán vào máy tính, sau khi chống nhiễu, khuếch đại cách ly, bộ lọc, bộ chuyển đổi điện áp hiện tại và A/D được chuyển đổi thành số lượng kỹ thuật số, và theo yêu cầu nhất định hình thành trung bình 1s, trung bình 1min, trung bình 1h.

b) Thông qua hệ thống kết nối mạng cự ly dài và hệ thống quản lý thông tin liên lạc, gửi từng dữ liệu đến máy chủ mạng, từ đó thực hiện chia sẻ dữ liệu.

2.1.2 Cảnh báo lỗi và giám sát

Máy tính tiến hành đánh giá giới hạn trên và dưới của mỗi dữ liệu thu thập được, lưu dữ liệu 1-5 phút trước và sau tín hiệu báo động và gửi đến màn hình báo động theo quy định mạng để hiển thị và in tự động. Thực hiện theo dõi các thông số báo động chính, theo nội dung ghi âm báo động và đường cong xu hướng, phán đoán chính xác nguyên nhân xảy ra sự cố.

2.1.3 Hiển thị biểu đồ dòng chảy

Thiết kế một bộ hình ảnh động của quá trình, hiển thị biểu đồ quy trình của các phương tiện năng lượng khác nhau, bao gồm hiển thị giá trị tức thời của từng điểm lấy mẫu, hiển thị giá trị tích lũy của dữ liệu thu thập tại các điểm đo, v.v.

Sau khi đạt được các chức năng trên, bạn có thể dễ dàng có được các dữ liệu khác nhau về tiêu thụ môi trường năng lượng, tái chế trực tuyến, nắm bắt tình trạng hoạt động và tiêu thụ năng lượng của các quy trình và thiết bị chính bất cứ lúc nào, tự động theo dõi thời gian hoạt động của mạng lưới đường ống, dự đoán trước sự cố và phòng ngừa sự cố có thể xảy ra.

2.2 Quản lý năng lượng

Tiêu thụ phương tiện truyền thông năng lượng ban đầu và tình hình tái chế của nhà máy sản xuất thép đều dựa vào thống kê nhân tạo, tính toán, lặp lại công việc, dữ liệu phức tạp, hiệu quả không cao, dễ bị lỗi, không phù hợp với quản lý hiện đại và nhịp độ sản xuất. Báo cáo thống kê, hạt nhân chi phí, v. v. cũng do nhân công tiến hành, tính hệ thống, tính quy phạm kém. Hệ thống quản lý đo lường năng lượng có thể dễ dàng thực hiện các chức năng như thống kê nhanh, báo cáo tự động, phân tích chuyên gia, v.v., thay vì lao động bằng máy tính, đạt được độ chính xác và hiệu quả lý tưởng.

2.2.1 Thống kê báo cáo

Thông qua phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu, tự động tạo ra tất cả các loại tiêu thụ năng lượng hàng ngày, báo cáo hàng tháng, báo cáo hàng năm và các đường cong tiêu thụ năng lượng khác nhau, để thống kê dữ liệu, hoàn thiện từ nhân tạo ban đầu để máy tính hóa, nâng cao hiệu quả và độ chính xác của công việc.

2.2.2 Nhập dữ liệu offline

Cải thiện khả năng thích ứng và khả năng mở rộng của hệ thống với một bộ phần mềm hỗ trợ hệ thống có thể nhập các thông số không thể đo lường và các thông số biến đổi như báo động trên, giới hạn dưới, v.v.

2.2.3 Phân tích chi phí

Nắm bắt tình trạng tiêu thụ năng lượng của từng quy trình và thiết bị chính trong thời gian thực, đánh giá toàn diện mức tiêu thụ năng lượng của các loại và thông số kỹ thuật khác nhau, phân tích thống kê chi phí năng lượng theo ca và quản lý chi phí năng lượng. Tiến hành phân tích và đánh giá mức tiêu thụ năng lượng và chi phí của quy trình, hoàn thành việc truyền tải và trao đổi thông tin giữa nhà máy sản xuất thép và trung tâm năng lượng, v.v.

2.2.4 Giám sát xu hướng

Thông qua hình ảnh CRT, có thể dễ dàng nhận ra các biểu đồ quy trình của các phương tiện năng lượng khác nhau, tự động tạo ra các đường cong xu hướng hoặc biểu đồ tần xuất, luôn nắm bắt trạng thái hoạt động của từng thiết bị chính và tiêu thụ và xảy ra, tái chế môi trường năng lượng, thuận tiện cho việc lập kế hoạch sản xuất và điều chỉnh.

2.2.5 Dự đoán

Sử dụng dữ liệu thống kê và cơ sở kiến thức chuyên gia để dự đoán nhu cầu và kế hoạch và biện pháp cung cấp phương tiện năng lượng trong năm tới.

Việc thực hiện các chức năng trên cho phép tăng cường đáng kể chức năng quản lý dữ liệu và tình trạng tiêu thụ, tái chế môi trường năng lượng, cung cấp tài liệu tham khảo trực tuyến cho các quyết định sản xuất, lập kế hoạch và điều chỉnh.

3 Giới thiệu về hệ thống quản lý đo lường năng lượng công nghiệp ANCORI

Hệ thống quản lý đo lường năng lượng công nghiệp Anchory sử dụng công nghệ tự động hóa, thông tin hóa và mô hình quản lý tập trung, thực hiện giám sát động và quản lý dữ liệu hóa tập trung và phẳng đối với các liên kết sản xuất, truyền tải và tiêu thụ của doanh nghiệp, giám sát việc tiêu thụ các loại năng lượng khác nhau như điện, nước, khí đốt, hơi nước và khí nén của doanh nghiệp, thông qua phân tích dữ liệu, khai thác và phân tích xu hướng, giúp doanh nghiệp thống kê tiêu thụ năng lượng cho các nhu cầu năng lượng khác nhau và tình hình sử dụng năng lượng, chất lượng năng lượng, tiêu thụ năng lượng đơn của sản phẩm, tiêu thụ năng lượng theo từng quy trình, sử dụng năng lượng của các thiết bị tiêu thụ năng lượng lớn, v.v., phân tích tỷ số đồng vòng, phân tích chi phí năng lượng, dự báo sử dụng năng lượng, phân tích khí thải carbon, tăng cường quản lý năng lượng cho doanh nghiệp, nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, khai thác tiềm năng tiết kiệm năng, đánh giá tiết kiệm năng lượng, cung cấp dữ liệu cơ bản và hỗ trợ Không.

3.1 Cấu trúc hệ thống

3.2 Địa điểm ứng dụng

Thép, hóa dầu, luyện kim, kim loại màu, khai thác mỏ, y học, xi măng, than đá, hậu cần, đường sắt, công nghiệp hàng không, gỗ, nguyên liệu hóa học cũng như thiết bị cơ điện, sản phẩm điện, sản xuất dụng cụ, v.v.

3.3 Chức năng hệ thống

3.3.1 Trình bày trực quan

Hiển thị tổng lượng tiêu thụ năng lượng của tất cả các loại doanh nghiệp, giá trị chiết khấu, chi phí năng lượng, xu hướng tiêu thụ năng lượng, tỷ lệ tiêu thụ năng lượng phụ, so sánh tiêu thụ năng lượng khu vực, cũng như tình hình thời tiết hiện tại, tình hình ô nhiễm, và hiển thị ba chiều động lực tiêu thụ năng lượng của các quy trình hoặc phần quan trọng của doanh nghiệp.

3.3.2 Thống kê năng lượng

Từ các kích thước như loại sử dụng năng lượng, khu vực giám sát, thời gian quy trình/giai đoạn sản xuất, phụ, v.v., sử dụng đường cong, biểu đồ tròn, biểu đồ tần xuất, biểu đồ tích lũy, bảng số và các phương pháp khác để thống kê sử dụng năng lượng của doanh nghiệp, hàng năm, phân tích tỷ lệ vòng, phân tích hiệu suất, so sánh chiết khấu, tiêu thụ năng lượng trên một đơn vị sản phẩm, thống kê tiêu thụ năng lượng sản xuất đơn vị, tìm ra lỗ hổng và những nơi không hợp lý trong quá trình sử dụng năng lượng, do đó điều chỉnh chiến lược phân phối năng lượng và giảm lãng phí trong quá trình sử dụng năng lượng.

3.3.3 Sản phẩm/giá trị sản xuất

Kết nối với hệ thống MES của doanh nghiệp để tạo ra biểu đồ xu hướng tiêu thụ sản phẩm đơn lẻ trong tiêu thụ sản phẩm thông qua sản lượng sản phẩm cũng như dữ liệu tiêu thụ năng lượng được thu thập bởi hệ thống, với phân tích hàng năm và hàng tuần. Để doanh nghiệp có thể điều chỉnh quy trình sản xuất theo mức tiêu thụ đơn lẻ của sản phẩm, do đó giảm tiêu thụ năng lượng.

3.3.4 Phân tích hiệu suất

Đối với tất cả các loại sử dụng năng lượng, tiêu thụ, chuyển đổi, theo nhóm ca, khu vực, dây chuyền sản xuất, công đoạn, v.v., thống kê hiệu suất hàng ngày, hàng tuần, hàng tháng, hàng năm, * thời gian theo kế hoạch năng lượng hoặc chỉ số hiệu suất được xây dựng định mức để tiến hành đánh giá so sánh KPI, giúp doanh nghiệp hiểu mức độ hiệu quả năng lượng nội bộ và tiềm năng tiết kiệm năng lượng.

3.3.5 Dự báo tiêu thụ năng lượng

Bằng cách phân tích việc sử dụng năng lượng của các quy trình sản xuất, thiết bị sản xuất của doanh nghiệp, xây dựng mô hình tính toán mức tiêu thụ năng lượng, sửa đổi dữ liệu và mô hình theo thuật toán AI, cung cấp cơ sở quyết định hiệu quả để tiết kiệm năng lượng.

3.3.6 Giám sát hoạt động

Hệ thống thu thập dữ liệu về khu vực, bộ phận, mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị, theo dõi tình trạng hoạt động của thiết bị và quy trình, chẳng hạn như nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng, áp suất, tốc độ, v.v., và hỗ trợ hệ thống phân phối thay đổi hoạt động theo dõi một lần. Nó có thể nhanh chóng duyệt qua dữ liệu tiêu thụ năng lượng được quản lý trực tiếp từ kế hoạch sàn giám sát động, hỗ trợ truy vấn mức tiêu thụ năng lượng liên quan theo các kích thước như loại năng lượng, xưởng, phần, thời gian, v.v.

3.7 Báo cáo phân tích

Với năm, tháng, ngày để sử dụng năng lượng của doanh nghiệp, tình hình mất đường dây, tình hình vận hành thiết bị, tình hình vận hành và bảo trì và phân tích thống kê nhiều mặt khác, để người dùng hiểu được tình hình hoạt động của hệ thống và cung cấp cho người dùng cơ sở dữ liệu, để người dùng dễ dàng phát hiện ra sự bất thường của thiết bị, do đó tìm ra điểm cải thiện, cũng như khai thác tiềm năng tiết kiệm năng lượng cho tình hình sử dụng.

3.8 Báo động sự cố

Liên tục theo dõi hoạt động của thiết bị và hệ thống, báo động về thất bại truyền thông, dữ liệu bất thường, vượt quá định mức, giới hạn bất thường của các thông số quy trình, bất thường của thiết bị hoặc lỗi, cảnh báo doanh nghiệp về sự chú ý và tìm kiếm vấn đề và tạo nhật ký báo động.

3.3.9 Hỗ trợ di động

APP hỗ trợ hệ điều hành Android, iOS, thuận tiện cho người dùng để nắm bắt mức tiêu thụ năng lượng của doanh nghiệp, phân tích hiệu quả, phân tích tỷ lệ vòng tương tự, giảm tiêu thụ năng lượng, dự báo sử dụng năng lượng, giám sát hoạt động, báo động bất thường, v.v. theo các kích thước khác nhau của phân loại năng lượng, khu vực, hội thảo, quy trình, đội ngũ và thiết bị.

3.4 Lựa chọn thiết bị hiện trường

4 Kết luận

Việc thành lập hệ thống quản lý đo lường năng lượng của nhà máy sản xuất thép, cho phép đo lường, phát hiện tự động phương tiện truyền thông năng lượng của nhà máy sản xuất thép, nhận ra việc thu thập tự động, giám sát tức thời, báo động lỗi, giám sát dòng năng lượng; Nâng cao trình độ và cường độ công tác quản lý, hoàn thành các chức năng như thống kê báo cáo, nhập ngoại tuyến, phân tích chi phí, tham khảo dự báo...... Đối với nhà máy sản xuất thép cân bằng và ổn định sản xuất, cố gắng cân bằng áp lực và tải của mạng lưới đường ống của công ty, quyết định sản xuất trong nhà máy và sắp xếp, lập kế hoạch và điều chỉnh, tiết kiệm và tối ưu hóa sử dụng năng lượng, đảm bảo lợi ích tổng thể của toàn bộ nhà máy có ý nghĩa hướng dẫn quan trọng.

Hệ thống này có giá trị tham khảo rộng rãi và vai trò tham khảo cho các nhà máy sản xuất thép cùng loại.