和利時能源管理系統在神馬尼龍化工項目中的應用

杭州和利時自動化有限公司 潘 毅

和利時能源管理系統在神馬尼龍化工項目中的應用

杭州和利時自動化有限公司 潘 毅

1 項目背景

2012年2月，由平煤集團節能環保部向省工信廳申報2012年工業企業能源管理中心建設示范項目，申報單位平煤神馬集團，投資主體尼龍化工公司，2012年12月獲批復，國家資金930萬元同步下達到集團帳戶。尼龍化工公司依照項目申報內容開始全面建設并于2015年3月完成項目安裝、調試，目前正在穩定運行。

神馬尼龍建設的能源管理中心系統（簡稱EMS）是一個集監控、能源管理、能源調度、視頻監控為一體的公司級管控一體化計算機系統。監控管理的能源介質主要有：電力、原煤、白煤、焦炭、氫氣、蒸汽、生產水、生活水等。能源中心的建立對神馬尼龍能源系統的統一調度、優化能源平衡、提高環保質量，降低原煤消耗，提高勞動生產率和能源管理水平將起到十分重要的促進作用。

建設神馬尼龍能源管理中心系統的基本目的是要在提高能源系統的運行、管理效率的同時，為企業提供一個成熟的、有效的、方便的能源系統整體管控一體化方案；一套先進的、可靠的、安全的能源系統運行、操作和管理平臺。完善能源信息的采集、存儲、管理和利用；減少能源管理環節，優化能源管理流程，建立客觀能源消耗評價體系；減少能源系統運行管理成本，提高勞動生產率；通過優化能源調度和平衡指揮系統，節約能源和改善環境。

2 項目目標與原則

中國平煤神馬能源化工集團公司2012年能源管理中心建設示范項目是針對化工行業特點，構建的安全生產—能源管理一體化管控系統。通過本項目的實施，將尼龍化工公司能源管理中心建設示范項目建設成為切合公司實際要求、具有鮮明特點、核心技術領先、在國內化工行業具有很強示范性的能源管理中心。

和利時從企業的實際情況出發，充分利用管控一體化的方法和具體技術，根據實用性與先進性相結合的原則，實現目標要求，在項目的設計與實施過程中，嚴格遵守系統的安全性、可靠性、開放性、實用性、先進性、可維護性、規范性、穩定性、可擴展性原則，保證實施的質量。

3 項目實施與功能實現

3.1 項目建設情況

（1）建設規模

項目建設包括各個職能科室（主要包括生產技術部、調度室、企管部）業務功能應用，各分廠（主要包括儀表、電氣、硝酸、制氫、電廠、己二酸、精苯、環己醇等）數據采集及監控。

（2）建設內容

能源管理中心的建設，管控一體化能源調度管理平臺（計算機硬件及軟件平臺）及現場工業網絡系統，包括各種小型機、集中存儲系統、服務器、監控管理計算機、各種交換機等，調度大屏幕系統建設、機房服務器柜、UPS電源建設、其他光纖網絡等輔助設備，以及各種數據庫、監控軟件等。（和利時承建）

生產過程中自動化控制系統升級改造，包括DCS系統、PLC控制系統、網絡保護裝置、電力系統改造、水系統改造、能源計量信息采集及電動控制閥門、自動調節閥等等。（部分和利時承建）

儀表計量系統，包括一、二、三級用能計量及熱工儀表參數計量。（和利時承建）

視頻監控，包括數字視頻監控軟件、視頻管理服務器、視頻切換矩陣、網絡視頻編碼器、攝像機、控制臺計算機等設備。（部分和利時承建）

電力綜合保護及監控系統，包括電力綜合保護控制器、電流變送器、電壓變送器等。

安全監控報警系統，包括攝像機、云臺、數字硬盤錄像主機、監視器等。

大屏幕系統，包括60寸超窄邊DID液晶屏、視頻矩陣、RGA矩陣、操作控制臺、UPS電源、視頻矩陣、視頻解碼器等。（部分和利時承建）

（3）建設進度

和利時于2014年2月成立項目組，負責該項目的實施工作。項目組在河南神馬尼龍化工有限責任公司的密切配合下，完成了工程聯絡會、系統方案設計、軟件組態、系統培訓、系統集成、廠內調試和出廠檢驗，根據項目需要分批發貨到現場，最終所有物資于2015年3月12日和利時按時向河南神馬尼龍化工有限責任公司交付了該項目的全部硬件、軟件和技術文檔資料。EMS系統設備進入現場后，河南神馬尼龍化工有限責任公司技術人員與和利時技術人員對系統進行安裝和調試工作，并為甲方技術人員進行了EMS系統操作和維護培訓。

2015年5月31日，EMS系統進入連續的試運行階段，EMS系統硬件及軟件運行正常，畫面顯示、報警和趨勢日志查詢等功能正常，操作正常；軟件功能符合項目設計要求，整體運行情況良好。

3.2 項目功能實現

（1）能源實時監控、調度

· 將公司能源（水、電、汽、風）由能源流向、消耗、轉變繪制出能源總貌圖、通過現場數據采集設備、信息傳輸網絡，直觀、數據化地將各類能源的流向、轉換量、消耗量、展示在能源大廳，做到能源消耗數據的實時監控；

· 各類能源消耗量，預置上限并設有報警功能，隨時監控能源異?，F象，做到能源消耗的實時監控。

（2）能源規劃、計劃管理

· 公司根據年度生產計劃和上年度產品能源單位消耗，預測下年度各類能源消耗，制定能源消耗計劃；

· 根據年度目標分解節能任務，將年度節能任務分解到分廠，如圖1所示。

（3）能源計量、平衡、能源實績

· 通過采集數據和個別手工錄入數據（無法自動采集），進行能源計量；

· 通過設置的網絡平衡圖和平衡規則，進行能源平衡；

· 通過平衡的數據和錄入的生產數據相結合，形成能源實績，作為后續數據分析的基礎。

（4）歷史記錄、能效對比、分析

圖1 節能任務分解到分廠操作界面

· 通過對實時數據庫的歷史數據分析，可進行能源消耗的歷史追溯，進行能效分析；

· 通過實時、歷史數據進行消耗對比，分析裝置能源利用率的變化，分析裝置狀況，制定技改措施；

· 監控重點用能設備運行情況，能源消耗情況，分析設備能效和能源利用效率，如圖2所示。

圖2 分析圖

（5）工藝管理

· 通過對工藝臺帳管理以及對生產工藝指標的監控，實現對重要工藝數據的實時監控、超限報警和統計分析，為生產裝置運行周期內運行性能監控以及工藝技術指標不斷調整與優化提供支撐；

· 通過自動采集重要工藝參數，根據積分原則自動統計每個工藝指標是否達到公司合格指標，是否超標，以及超標嚴重度。

4 項目特點及創新

（1）實現公司能源管理由粗放管理向精益化管理轉變。能源供需平衡功能，實現在線統一監控和調整調度；工序能源消耗實績、主要能源管理指標每日跟蹤，能源消耗實績結算報表自動生成。

（2）實現能源管理由事后管理向事前管理轉變。編制能源供需計劃，按計劃組織能源生產。根據計劃安排能源設備運轉、檢修計劃。預測能源消耗指標，制定能源管理措施。實現能源計劃精細管理。

（3）實現能源管理由單體節能管理向系統節能管理轉變。通過調度中心優化能源供需平衡，通過煤氣、蒸汽、電力相互轉換，實現能源最優化使用。通過系統功能將能源管理體系的各個環節有機聯系起來。能源計劃制定，能源平衡、能源預測、計劃與實績跟蹤，能源指標統計、用能管理等業務功能，加強了信息的準確性和信息共享的實時性。

（4）實現能源管理由經驗化管理向科學定量化管理轉變。

（5）實現能源管理的流程控制，提高能源管理的規范性。通過統一的能源管控系統平臺實現數據共享，加快了能源管理與技術人員溝通的及時性和準確性，使管理效率得以大幅度提高和改善。

（6）能源管理中心建成后與公司現有的生產DCS控制系統整合在一起，通過能源管控系統和DCS共同作用，優化工藝，使產量、消耗做到同步優化。

（7）通過在能源管理大廳使用先進的四屏顯示技術，極大地方便了調度人員和能源管理人員針對各個方面的集中調度和管理。

5 項目實施過程中的難點

（1）用戶需求不夠明朗。對于能源管理中心的目標不明確，在具體需求方面不能提供詳細的要求，此種情況下，和利時安排經驗豐富的項目經理前往用戶現場深入調研，充分溝通，確定需求，再進行施工設計，然后進行項目實施。

（2）首次使用的四屏顯示技術，由于之前沒有經驗，一時間沒找到正確的思路。后來經過詢問和查找資料，最終圓滿完成此技術的實現。

（3）項目涉及的軟硬件較多，采購和設計過程較長，影響了項目的工期。但經過項目實施調整，壓縮時間和優選搭配，最終按照工期完成項目。

6 節能量估算

（1）能源平衡節能。通過能源平衡，發現了原來系統中的許多跑冒滴漏，節約了直接排出能量。

（2）能源績效考核節能。由于有了每天的統計，各個班組的單位產品能耗狀況可以隨時了解。通過績效考核，督促操作人員采用優秀的操作方法，最大限度地減少能耗，從而從管理上節能降耗。

（3）預警與處理措施節能。通過能耗的預警，及時采取措施，減少故障發生，從而減少能源的浪費；同時，對于正發生的一些故障，提供原因分析，指導操作人員快速有效地進行處理，使同樣的故障，浪費更少的能源。

通過系統提供手段，采取以上措施，實現了良好的節能效果。項目申報節能量為30011噸標準煤/年，可減排CO2約75028噸，SO2約495噸。項目建成實現能源統一管理，經河南省冶金研究所對項目節能量測算，實際節能量為29357.6噸標準煤/年，項目節能效益明顯，對化工行業有很大的示范效應，對整個尼龍行業有積極的指導意義。

7 效益分析

能源管理項目的效益主要體現在兩個方面：

（1）管理效益

能源管控信息網絡已遍布全公司各區域，系統運行后，工藝、設備、生產、調度等管理人員在各自的網絡客戶端位置上成為生產人員的監督者，工藝和能源管理部門通過系統的集成，可以實現對能源相關問題的快速分析和診斷，并做出快速地調整，指令立即下達到現場，從而實現事前預測、事中控制和事后分析；管理系統的建成，也成為調度人員的重要參考工具，成為日常調度不可缺少的系統；每天的能源情況，水電汽風的消耗情況，能源的成本都可以自動計算出來，為領導提供重要的生產經營決策依據。

（2）節能降耗

一方面提高能源的利用效率，降低生產成本：系統運行后，單位產品的能耗信息能夠及時反映出來，通過統計分析，可以找到最佳的操作實踐，在保證產品質量前提下，降低產品的能源成本。另一方面，降低裝置單耗、能耗：系統中的生產裝置的單耗和能耗分析運行后，能及時了解和降低各生產裝置的生產成本，降低原輔材料和能源單耗，實現實時統計核算及績效分析，找出降低單能耗的關鍵工藝點，指導生產運營等業務過程。第三，通過對標管理，發現裝置的節能空間，為企業節能提供方向。平煤神馬尼龍化工公司EMS項目的成功投運，意味著和利時在化工行業的能源管理系統已形成較為實用的管理系統，并為用戶參觀考察提供了一個樣板。該項目為和利時提供了能源管理系統項目的經驗。

精彩對話

杭州和利時自動化有限公司專用產品項目部經理兼MES項目部經理朱剛國

《自動化博覽》：和利時的能源管理解決方案主要針對哪些行業？涉及哪些產品？

朱剛國：和利時能源管理涉及化工、建材、電力、冶金、制藥等多個行業，尤其在化工行業，應用最為廣泛。涉及的產品主要有能源管理系統（EMS）平臺、實時數據庫，以及基于能源管理平臺的數據采集、實時監視、能源管理體系、能源計劃、能源預測、能源計量、能源平衡、能源對標、統計分析等多個功能模塊，在平臺及模塊的基礎上，針對不同行業的不同特點，我們開發出不同行業的軟件應用包，以支撐不同的應用需求。

《自動化博覽》：和利時的能源管理解決方案的主要特點和優勢是什么？

朱剛國：和利時從2000年開始發展企業信息化業務，到目前為止在全國有超過400多項工程案例，近年來更是承接了近20個工信部審批的能源管理項目，在企業能源管理項目的管理、策劃、設計、實施中有豐富的經驗。另外，和利時作為一個自動化的綜合企業，可以提供給客戶從DCS改造，儀表的改造、設計、選型、安裝及調試，到能源管理系統的一體化解決方案，為客戶提供一站式的服務。和利時能源管理系統為自主研發，擁有強大的工程開發能力和完善的項目流程，在滿足客戶基本需求的同時，可以提供客戶個性化需求的定制開發服務，能有效降低項目風險和保護客戶的投資。如今，和利時在全國各大省會城市均設有工程服務中心，可以為客戶提供便捷、持續的售后服務。

《自動化博覽》：您如何看待能源管理在用戶工廠中的作用？

朱剛國：首先，對傳統化工企業來說，在產品的成本構成中，能源消耗的比例基本都在20%以上，但是企業的經驗利潤通常只有15%左右，通過對企業能源使用的精細化管理，對降低企業成本，提高經驗利潤和產品的市場競爭力有顯著效果。

其次，在企業的日常管理中，有效地管理能源一直是企業不斷努力的目標，但卻缺乏良好的管理手段。推行能源管理，我們首先會從建立企業的能源管理體系入手，幫助企業建立一整套的能源管理制度及考核機制，然后通過采集能耗數據、對能耗進行實時監測和分析，幫助企業發現能源使用過程中的跑冒滴漏現象；通過對標和考核，提高員工積極性；通過周期性的審計來對企業的能源管理水平做出評價；通過系統智能分析，為領導決策提供依據。通過能源的精細化管理，提高企業能源管理水平，降低生產成本，向“管理”要“利潤”。

《自動化博覽》：您認為實施能源管理項目的關鍵是什么？

朱剛國：很多客戶在實施能源管理系統之后，應用的效果并不是很理想。究其原因，并不是因為能源管理系統做得不夠好，而是在項目的實施過程中存在問題。

管理類信息系統的實施，不僅要關注軟件的部署、安裝及培訓使用，最主要的實施部分應該是管理理念在企業中的推廣及貫徹。在能源管理的項目實施中，我們應該把較大的精力分配在管理理念的推行上，使客戶理解并認可系統的管理理念，并能夠落實到系統的應用上，其中首先需要改變的是客戶的管理習慣，但這往往也是最難的一關，更是我們在能源管理項目實施中的重中之重。