力控产品在传统制造业锅炉运行分析及能源管理系统中的应用

一、概述

1. 行业背景

传统制造业中,工业锅炉设备举足轻重。长期以来,锅炉设备的运行中普遍存在“大马拉小车”的现象,大部分的锅炉都处在低负荷状态下运行,一方面由于用户和设计部门在选择锅炉时,考虑到日后的发展和需要等因素,所以在选择锅炉数量和容量时经常会出现超过实际需求量的现象;另一方面,锅炉运行中负荷会随着用热负荷、用气的变化在一定范围内波动,造成大部分锅炉长期处在低负荷状态下运行。

同时我国燃煤锅炉的控制水平偏低,并且通常使用的是PID或多位式,无法根据外界的变化调节锅炉的运行情况,缺少可以显示出锅炉运行的参数界面。运行管理人员在调整时,经常会出现缺少数据,无法准确对锅炉运行状况作出判断,无法在锅炉运行和燃烧工况发生变化时,采取相应的调整措施,使锅炉处在最优状态下运行。 

2. 现状及需求

清远市某公司,是属于传统的皮革制造企业,公司大部分生产设备是依靠锅炉提供生产所需的热能。但是,传统锅炉管理方式,能耗记录依靠人为手工走访式登记出错率高、资料保存困难生产设备利用率不高管理不及时等一系列的问题,因此对于锅炉的管理系统进行升级改造,就变的迫在眉捷。

该公司2厂,共7个锅炉需要进行升级改造。针对锅炉设备的改造,需要采集8台流量计,4台PLC控制器,12个智能电表、若干温度仪表的数据。其中

1) 流量计主要采集温度热能耗数据,用于温度的实时曲线显示查询并以热能耗数据为基础进行能源统计分析;

2) PLC控制器主要采集用煤量,数据用于能源统计分析;

3) 智能电表主要采集电流和用电量,用于电流实时曲线显示查询功能用电量数据用于能源统计分析

因此,建设目标为:

1) 实时监控生产过程的重要数据,并能够生成相关报表

2) 对锅炉所涉及到的用电量、用煤量和热能耗进行分类分项统计,并生成相关曲线和报表

3) 对生产中的报警信息能够及时提醒和可实现历史追溯

4) 系统需具备实用性,安全性,可靠性,稳定性及可扩展性等性能 

二、方案设计

1. 系统架构图  




2. 架构介绍

该系统一共有两台服务器,一台做数据采集服务器,用于生产过程数据的采集;一台是能管平台服务器,用于能耗数据的统计分析;两厂布置若干操作站,方便管理者查看生产信息。两厂一共4台S7-200 PLC采集生产过程的用煤量和电能数据,用网线的连接方式,通过交换机将数据传输到数据采集服务器。两厂的流量计数据,先用屏蔽两绞线连接到上海卓岚的串口服务器,以保证数据传输的稳定性,再用网线的连接方式,通过交换机将数据传输到数据采集服务器。两厂由于相隔比较远,所以采用光纤的连接方式,将整个系统连接起来。

三、系统功能

1. 锅炉运行分析管理

1.1. 设备运行监控

1) 可以了解到每台锅炉每天早晚班的用电量、用煤量和热能耗,以及可以自动计算出每台锅炉每天用煤的燃烧值。

2) 可以实时查看每台锅炉的出入口油温和排烟温度变化的曲线图,并可以通过设置时间,查看到关于温度的历史曲线和报表,同时还具有导出EXCEL格式的报表、打印报表等功能。 



1.2. 燃烧值查看

可直查看昨每台锅炉的燃烧值。根据日期进行查询,可以查看每台锅炉燃烧值历史数据的曲线变化情况和历史报表,并通过导出功能,直接导出报表数据。 



1.3. 电流查看

可查看每台锅炉三相电流的实时数据。按时间查询的方式,可以查看每台锅炉电流历史数据的曲线变化情况和报表。



2. 能源管理

2.1 能耗分类分项统计

其中左上角显示站点信息,左下角显示指标信息,中间显示所选指标当前统计周期能耗数值信息及该指标下级指标之间的能耗比率,右侧显示该指标下级指标的能耗数值信息,以柱状图的形式展现,下侧显示该指标及下级指标近期的趋势曲线及数值信息。该分析功能提供5 个统计周期可供查看,分别是天、周、月、季、年。

1) 用电分类分项  



2) 用煤分类分项 



3) 用热能分类分项 



2.2 能耗趋势分析

其中左下角显示站点信息,下侧显示指标信息,当选择某个指标后(图标变红),会在当前曲线上添加一条曲线,曲线信息为近期该指标能耗趋势,当再次选择另外一个指标后(图标变红),会在当前曲线上再次添加一条趋势曲线(柱状图),柱状图信息为当前所选指标,以此类推;另外,当再次点击刚才所选指标(图标恢复原样),该指标的曲线就会删除,以此类推。同样的,该分析功能提供5 个统计周期可供查看,分别是天、周、月、季、年。



2.3 能耗同比分析

分为历史同/环比趋势图和历史同/环比增长率,其中趋势图默认统计周期为年,可以单击该柱状图改变统计周期,比如单击后该柱状图后,统计周期会由年变成月,以此类推。 



2.4 能耗对比分析

其中能耗对比分析主要有图表和表格两中表现方式,可选择多个指标进行分析对比,查询的时间范围可以自由设置。另外图表分为曲线和柱状图,表格提供导出和打印功能。 



2.5 实时分项分析 



2.6 实时趋势分析 



2.7 实时对比分析 



2.8 能源计划

对所处的管理领域的功能对象进行能源计划的制定,能源计划包括年计划、月计划和日计划。一旦在运行过程中某些使用对象超出了计划中的下限或上限,则会标记预警或危险状态。



3. 报警

对超限额、设备通信故障等情况进行预警和报警。 



四、

锅炉运行分析及能源管理系统可高效管理工业锅炉设备,对其进行实时监控分析,加之通过对能耗数据进行分类分项研究,管理者能够有针对性的制定出更加行之有效的能源管理制度,优化排产方案,提高设备利用率和生产效率,减少劳动力的支出和不必要的浪费,降低企业运营成本。