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      能源管理中心在天鐵集團的應用

      2014-03-21 06:13:20
      中國設備工程 2014年4期
      關鍵詞:天鐵子站管理中心

      (天津天鐵冶金集團,河北 涉縣 056404)

      能源管理中心在天鐵集團的應用

      劉樹青

      (天津天鐵冶金集團,河北 涉縣 056404)

      天鐵集團通過建設能源管理中心(簡稱EMS),實現(xiàn)系統(tǒng)性節(jié)能降耗,提高企業(yè)競爭力,對同類型企業(yè)有很好的借鑒作用。

      能源管理中心;節(jié)能減排;降耗

      鋼鐵工業(yè)是耗能大戶,其所耗能量占我國總能耗的11%左右。我國鋼鐵企業(yè)的噸鋼能耗遠高于世界先進水平,重點鋼鐵企業(yè)的噸鋼能耗比國外先進水平高出10%。數(shù)據(jù)顯示,目前在鋼鐵生產(chǎn)總成本中,能耗費用占總成本的20%~35%。

      當前,鋼鐵行業(yè)經(jīng)營狀況嚴峻,傳統(tǒng)的粗放型發(fā)展模式已難以為繼,迫切要求企業(yè)以節(jié)能減排為抓手,積極轉(zhuǎn)變發(fā)展方式,利用高新技術和信息化技術改造、提升行業(yè)技術管理水平,走科技含量高、經(jīng)濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少的新型工業(yè)化道路。

      企業(yè)能源管理中心(簡稱EMS)借助于完善的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡獲取生產(chǎn)過程的重要參數(shù)和相關能源數(shù)據(jù),經(jīng)過處理、分析并結(jié)合對生產(chǎn)工藝過程評估,實時提供在線能源系統(tǒng)平衡信息,確保能源系統(tǒng)平衡調(diào)整的科學性、及時性和合理性,從而提高能源利用水平,實現(xiàn)生產(chǎn)工序用能的優(yōu)化分配及供應,保證生產(chǎn)及動力工藝系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性,并最終實現(xiàn)提高整體能源利用效率的目的。

      一、天鐵能源管理中心介紹

      天鐵是鋼鐵行業(yè)耗能大戶,以EMS為支撐,建立現(xiàn)代化的能源管理體系(能源中心),做好節(jié)能、減排工作既是天鐵自身發(fā)展的需要和國家環(huán)保的要求,同時也是天鐵所肩負的社會責任。

      天鐵集團作為大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè),其能源系統(tǒng)非常龐大。能源系統(tǒng)包括供配電站點、動力站點、燃氣站點、水站點,負責供應全廠風、水、電 、汽(氣)。EMS采用高速工業(yè)以太網(wǎng)和千兆中央以太網(wǎng)的兩層結(jié)構(gòu)、C/ S和B/S混合模式。

      1.工業(yè)以太網(wǎng)

      EMS工業(yè)網(wǎng)絡涉及全廠各個生產(chǎn)單元,點多面廣,實時監(jiān)控全廠能源設施、能源介質(zhì)的生產(chǎn)運行狀況,因此需遵循EMS環(huán)網(wǎng)單獨成網(wǎng)但可借主干路由的原則設計并新建EMS工業(yè)環(huán)網(wǎng)。其工業(yè)主環(huán)網(wǎng)按1 000M設計,分支網(wǎng)按100M設計。

      EMS工業(yè)以太網(wǎng)采用工業(yè)級交換機,用于連接所有現(xiàn)場設備(PLC、通信管理機、RTU)及I/O服務器。

      2.中央以太網(wǎng)

      中央以太網(wǎng)用于連接I/O服務器、WEB服務器、實時數(shù)據(jù)庫服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器、備份服務器、操作站、工程師站、能源管理站、激光打印機、防火墻等。

      3.EMS應用功能

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      通過上述的兩級網(wǎng)絡,EMS能夠?qū)崿F(xiàn)多種功能,總體上分為能源綜合監(jiān)控系統(tǒng)(在線)和基礎能源管理系統(tǒng)(離線),如圖1所示。

      圖1 能源管理系統(tǒng)應用功能

      天鐵能源管理中心在建設的過程中,采用當今成熟并具有良好發(fā)展前景的新技術、新設備,使各子系統(tǒng)在較長的生命周期內(nèi),保持技術先進和安全穩(wěn)定,既能滿足當前天鐵的需要,又能適應企業(yè)未來的發(fā)展需要。

      二、通信網(wǎng)關在EMS中的應用

      作為整個企業(yè)的能源管理系統(tǒng),需要采集和能源相關的大量數(shù)據(jù),包括各級能源計量數(shù)據(jù)、重要工序數(shù)據(jù)、環(huán)保信號等。這些信號通常分布在各個不同的控制系統(tǒng)中,EMS需要和它們分別通信。

      以天鐵為例,按系統(tǒng)類型可分為PLC控制系統(tǒng)、DCS控制系統(tǒng)、傳統(tǒng)儀表盤控制系統(tǒng)及變電站綜保系統(tǒng)等。按數(shù)據(jù)傳輸類型可分為以太網(wǎng)、串口和各種總線。支持包括TCP/IP、OPC、Modbus、IEC104、DLT645等通用規(guī)約和大量廠家自有規(guī)約。在天鐵EMS項目實施的過程中,采用了一種新的通信方案:使用RTU網(wǎng)關采集各種控制系統(tǒng)的信號,再轉(zhuǎn)發(fā)給上位機。

      1.RTU網(wǎng)關簡介

      RTU網(wǎng)關的核心是一個脫離于具體硬件設備的接口通信服務平臺,依據(jù)其開放的實時數(shù)據(jù)庫,簡化系統(tǒng)中不同協(xié)議的轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)過程,不同協(xié)議可轉(zhuǎn)換為標準協(xié)議(如Modbus或OPC方式),并且轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡中。

      2.RTU通信方案介紹

      選用8網(wǎng)口8串口RTU網(wǎng)關,其中1個網(wǎng)口用來上聯(lián),其他網(wǎng)口和串口都用來連接現(xiàn)場設備。該方案的架構(gòu)如圖2所示。

      圖2 RTU采集現(xiàn)場設備方案

      現(xiàn)場各種設備接入RTU的網(wǎng)口或者串口,然后轉(zhuǎn)發(fā)至工業(yè)環(huán)網(wǎng)。該方案在天鐵EMS建設中大規(guī)模使用,一共使用了20余個RTU網(wǎng)關,完成了全廠數(shù)十個崗位設備的接入,包括高爐、轉(zhuǎn)爐、焦爐、TRT、除塵、鍋爐、風機房、空壓站、汽輪機、水站、制氧站等。

      3.方案優(yōu)點

      (1)節(jié)約投資,最大限度地保留了現(xiàn)場原有控制系統(tǒng)架構(gòu)。

      (2)降低現(xiàn)場施工改造的工作量,編程調(diào)試方便,縮短工期。

      (3)系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,故障率低,擴展性好,后期維護方便。

      三、EMS建設中的變電站改造

      天鐵電系統(tǒng)包括69個變電站,電壓等級有110kV、35kV、10kV和6kV,負責向全廠提供電力。變電站綜保和后臺的廠家很多,包括南自、南瑞、紫光、四方、中德等十幾個廠家。除少量地理位置過于偏遠的站點以外,其余站點按照區(qū)域集中的原則,設立15個集控站,集控站對下屬子站進行全面監(jiān)控,集控站新增通信管理機,由國內(nèi)知名廠家負責建設,子站新增或者利用原有通信管理機,通過光纜(或RJ45網(wǎng)線)接入集控站內(nèi)后臺,集控站同時負責將需要的信號通過網(wǎng)絡傳輸至能源中心。集控站和子站的網(wǎng)絡連接如圖3、4所示。

      圖3 電集控改造方案網(wǎng)絡連接圖

      圖4 子站網(wǎng)絡連接圖

      對每個站點進行改造:子站新增或升級通信管理機,計量回路新增或增加電度表,將四遙信號(遙測、遙信、遙控、遙脈)接入通信管理機;集控站新增后臺和客戶端;通信管理機和站內(nèi)后臺、通信管理機和能源管理中心服務器都通過網(wǎng)絡連接,通信規(guī)約為IEC60870-5-104規(guī)約,遵循國家標準。

      通過改造,實現(xiàn)了對變電站的集中控制,并且同時將數(shù)據(jù)上傳至EMS,滿足了企業(yè)能源管理的需要。而且這一改造具有擴展性,為今后變電站進一步集中做了準備。

      四、結(jié)語

      能源管理中心的建設,提高了現(xiàn)場基礎自動化的水平,而且實現(xiàn)了集中管理,值班站點大幅減少。通過減少值班站點的數(shù)量,實現(xiàn)勞動生產(chǎn)率的提高,節(jié)約了人力成本,增強了企業(yè)的競爭力。

      [1]魏海明.冶金能源管理系統(tǒng)的發(fā)展[J].寶鋼技術,2007(5):28-34.

      [2]田莉.EMS助力鋼鐵企業(yè)的節(jié)能減排[J].辦公自動化,2012(14):36-37.

      TK01+8

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      1671-0711(2014)04-0012-02

      2014-02-11)

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