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能源管理系统在鞍钢鲅鱼圈生产中的应用作者姓名：任长春黄玉彬潘杰梅蜀妍作者单位及通讯地址：(辽宁省鞍山市鞍钢股份计量厂114002)1、引言2、概述3、能源管理系统功能分析4、系统运行效果目录1、引言随着钢铁冶炼新技术的发展，产品质量及钢铁市场的用户要求也越来越苛刻。市场竞争逼迫传统流程的钢铁企业必须提高效率、降低成本以提高产品竞争力，而能源消耗占总成本的20-30%。纵观国内外先进的钢铁企业，为了实现高效低耗的目标，必须建立一个强有力的综合一体化的管理系统，集中调度、管理全厂的物流、能源和生产组织。鞍钢鲅鱼圈厂区生产规模日益扩大，对能源数据的检测、监视与调度势在必行。水、电、煤气、蒸汽、氧气、氮气、压缩空气等能源介质是企业的核心动力，在企业的生产等方面发挥着不可替代的作用，鞍钢鲅鱼圈生产管控中心将在整个能源系统的合理开发、高效利用、优化配置方面起到重要作用。加强能源，建立资源调度与管理，从根本上解决各种能源资源浪费与短缺问题，必须实现信息化带动产业化整个能源管理控制中心的信息管理系统，完成对钢铁企业能源数据的宏观和微观上的调度，从而提高企业生产效率和增强企业竞争力。生产管控中心充分考虑现有资源使用与分布情况，在尽量保护现有系统、考虑项目投资的前提下，构建经济、适用、安全、可靠的能源中心，满足用户各种不同程度的生产与信息需求。通过能源管理控制中心实现各种能源控制自动化，及时了解和掌握各种能源的生产、使用和运行工况，做到科学决策，正确指挥，确保安全、可靠、经济、优质运行，实现从经验型到分析型调度职能的转变。2、概述能源管理系统是以计算机为核心并采用流行的、可靠的网络构成的分布式数据采集监控分析管理系统。全厂区设置一个集中的能源管控中心，该中心通过网络从各信息采集站中获取能源数据，实现能源数据集中监控和管理，并统一发布调度指令。实现了能源数据的集中管理和归档，并在能源管理部门范围内的数据发布；能源管控中心和各信息采集站通过工厂光纤主干网络和能源专用网络，并将两套网络有机的结合在一起构成一个完整的系统。能源网络负责承载能源系统和供电系统的管理和控制，因此，能源网络的可靠性、高性能是整个设计中最为重要的技术点。能源网络采用标准的层次化网络架构，由核心层、分布层、工业以太网三个主要层次构成环网，采取数据集中的原则，单独设置一个数据中心区域。通过现场以太网采集现场控制层的数据，对采集到的实时数据分别存入实时数据库与关系数据库，用户使用客户端/服务器访问方式，通过管理信息网查看监控画面和实时数据。工业以太网ERP电力子系统防火墙工业交换机服务器图例:终端机防火墙烧结区域环境能源部客户机调度大厅光纤双绞线客户机CiscoWS-C2960G-24TC-L焦化区域炼铁区域动力区域转炉区域连铸区域厚板区域1580区域CiscoWS-C2960G-24TC-L防火墙CiscoASA5520-K8历史服务器IBMX3850应用Web服务器IBMP555AIBMP555A磁盘阵列IBMDS4700光纤交换机IBM2005-B16IBMX3950IBMX3950磁盘阵列IBMDS4700光纤交换机IBM2005-B16IBMX3950IBMX3950磁盘阵列IBMDS3400实时服务器接口服务器交换机CiscoWS-C4948-S交换机CiscoWS-C4948-S管控中心二楼能源机房CiscoWS-C3750G-12S-S二级交换机控制系统各区域接入交换机设备保障部客户机焦化部客户机CiscoWS-C2960G-24TC-L炼铁部客户机炼钢部客户机热轧部客户机CiscoWS-C2960G-24TC-L厚板部客户机交换机CiscoWS-C2960G-24TC-LCiscoWS-C2960G-24TC-LCiscoWS-C2960G-24TC-LCiscoWS-C2960G-24TC-LCiscoWS-C2960G-24TC-LCiscoWS-C2960G-24TC-LCisco4507R18光口24电口Cisco4507R18光口能源PLC管控中心焦化办公楼图1能源管理系统网络拓扑图3、能源管理系统功能分析3.1管理范围鞍钢鲅鱼圈厂区的配备从原料、冶炼到成品轧制及公辅设施，为满足全厂能源的消耗、回收，优化供需平衡，减少放散的需要，本系统覆盖了全部的生产工艺装备及公辅设施，主要包括原料场、焦炉、高炉、转炉、板坯连铸机、热轧及、高炉煤气发电、高炉、焦炉、转炉煤气柜、煤气加压站、变电所、鼓风机站、储水池、污水处理站、空压站、锅炉等，管理的能源介质主要有电、水、煤气、氧气、氮气、氩气、压缩空气、蒸汽等。3.2主要功能在能源管理系统的功能设置方面坚持“先进、适用”的原则，其特点主要包括：能源数据采集满足在线实时性的要求；按工序进行能耗分析，满足工序成本核算要求；与公司ERP系统建立无缝连接；在保证能源设施运行安全的前提下，适度设置能源系统无人站所远程监控范围；实现能源负荷及能耗分析预测；逐步实现能源动态平衡及优化调度；具备较强的故障分析能力，形成快速反映的应急预案；适应生产、动力、电力、环保调度大屏幕集中设置管理的需要；实现能源管理过程无纸化。能源管理系统功能总体上分为两大部分，一是能源/电力介质监视与远程控制；二是能源管理，其主要功能包括能源计划管理、运行支持、能源实绩管理、能源设备管理、能源质量管理、环保信息管理、大屏幕显示等。3.2.1能源/电力介质监视能源/电力介质监视主要功能包括能源/电力介质数据及相关公辅设施运行状态的在线实时采集、处理分析，实时显示，空气环境质量、噪声的在线监测等。根据采集信息的性质，将采集信息划分为周期、状态、事件三种类型进行不同处理，周期采集信息包括能源介质的温度、压力、流量等，为保证累计量精度并减少网络负荷，有关累计量处理由区域前置PLC完成；状态信息包括公辅设施的起、停，各种阀门开、关等；事件信息主要为重要报警信息等。3.2.2能源/电力远程控制能源/电力远程控制主要针对煤气柜、煤气放散塔、混合加压站、各变电所区域的重要设备运行的远程控制，其在原有控制原理的基础之上进行权限变更以及控制转移，并通过各种行之有效的诊断保护，成功实现现场控制操作到远程控制操作的交接。此功能开启了钢铁企业运行设备状态远程在线实时监测、故障诊断及远程控制的先河，并可为实现无人值守提供核心技术。3.2.3能源计划管理能源管理系统接受来自公司ERP系统的生产计划、检修计划、生产实绩等信息，并向ERP系统发送综合能耗，各工序能耗，成本分析等能源管理实绩。本系统根据生产计划（包括工序排产计划等）、检修计划，制订能源年度计划和月计划，能源计划按能源预计划和能源计划步骤编制。能源管理系统同时提供计划查询、报表等功能。3.2.4运行支持本系统为能源调度提供能源生产运行调度支持，主要包括：能源介质实际值、能源设施运行状态的显示与查询；能源介质实际分析曲线；煤气柜位分析预测；能源动态平衡分析；故障分析及应急预案。3.2.5能源实绩管理能源实绩管理主要完成能源介质发生量和各工序使用量的管理以及能源供需平衡实际、能源成本消耗管理等功能，主要包括：收集能源介质实际数据（含二次能源发生量、各工序能耗），能源供需平衡计算，能源单耗，综合能耗以及工序能耗计算，能源实绩的显示、查询，生成能源报表，包括能耗月报表、能源供需报表、能源实绩平衡表以及向上级管理部门呈报的有关报表。3.2.6设备管理能源设备管理包括能源设备运转效率计算；能源设备数据归档，维修过程追踪等管理内容，本系统将根据能源设备的设计参数、实际参数及实际运行情况，提供能源设施运行极限值、能源介质的流量、压力、温度、热值等使用运行标准的修正指导信息。能源设备管理还具有维修日志管理，故障日志管理，以及相应信息查询、打印等功能。3.2.7质量管理能源质量管理主要包括全厂水、煤气、氧氮氩等能源介质的质量标准和检验信息的管理。在本系统中，建有国家、行业、鞍钢能源质量管理标准信息库，本系统根据来自ERP系统的化检验实际数据，进行水、煤气、氧氮氩等能源介质质量判定分析。3.2.8环保信息管理环保信息管理主要功能包括鲅鱼圈厂区废气污染源(烟囱)、大气环境质量、环境噪声及排放水的实际数据在线监测；污染物浓度在线排放超标报警；环保数据对标分析等。3.2.9系统维护及用户权限管理针对能源管理信息量大、信息种类多、信息量变化频繁等特点，为保证本系统有效正确的使用运行，本系统提供了管理功能强大的系统维护及用户权限管理功能，主要包括模块结构维护、功能信息维护、用户及用户组信息维护、测点及测点组信息维护、报警点及报警组信息维护、用户及用户组授权、报警点及报警组授权等功能，根据操作人员的职责、监控信息的性质以及报警信息来动态的进行信息维护和权限管理。3.3能源管理系统信息流根据能源管理系统需求以及所确定的主要功能，从自动化系统层次结构角度分析，本系统既综合了基础自动化（L1）、过程自动化（L2）、生产管理控制系统（L3）三个层次的功能，又具有管理信息涉足鲅鱼圈整个厂区的特点，因此，本系统信息流分析显得尤为重要。在信息流分析设计方面，我们首先考虑了信息共享问题，即充分利用鲅鱼圈厂区各自动化系统现有的信息资源，实现信息共享，节省工程投资，例如，能源介质量，设备运行状态利用各产线L1系统数据；电量信息与电力自动化调度系统通信获得；生产计划信息来自ERP系统等，二是合理分配数据处理负荷，减少网络负担，避免出现信息流瓶颈，三是保证远程控制指令信息的响应时间和可靠性。有关信息流处理过程，参见图2能源管理系统信息流概略图。图2能源管理系统信息流程概略图3.4系统架构3.4.1能源管理系统硬件及网络架构能源管理系统采用C/S、B/S相结合的系统架构，以满足管理和实时监控的需要，系统主要设备包括历史数据库服务器、时实数据库服务器、应用服务器（含Web服务）、I/O服务器、HMI、PLC、网络交换机等。参见图3能源管理系统架构图。图3能源管理系统架构图3.4.2能源管理系统软件架构能源管理系统软件架构采用数据库技术、集群技术、中间件技术、组件技术、分布式对象技术、INTERNET/XML技术。应用软件开发按照一体化系统的设计思想，使其成为先进、开放、可扩展、稳定可靠的钢铁企业能源管理软件。本系统为鲅鱼圈分公司机关、各事业部机关技术管理人员等提供WEB方式访问；为生产调度，操作人员提供客户端软件访问，即通过本系统设置的专用操作站访问。参见图4能源管理系统软件架构图。图4能源管理系统软件架构图4、系统运行效果能源管理系统作为鲅鱼圈钢铁项目能源管理的重要工具，已经在能源介质及设备运行集中监视管理、能耗在线数据实时分析、减少能源管理环节等方面表现出积极的支持作用，随着系统的持续运行、完善和数据积累挖掘，必将为提高能源管理水平，节能降耗提供更多的便利条件，收到更显著的效果。