化工企業能源在線監測系統的開發應用探討

劉朝霞

內蒙古自治區工業節能監察保障中心，內蒙古呼和浩特，010100

0 引言

現代化工企業在開展化工生產活動時，應借助有效措施，控制產值能耗與產品能耗，保持更高的能源利用率，升級產品結構，優化生產工藝，完善管理體系，以此來達成結構節能與技術節能的發展目標。能源在線監測系統綜合運用分布式控制技術、通信技術、計算機技術等多種科技手段，能夠實現對化工企業能源使用情況的實時反映與監管，現對該系統的開發以及應用情況展開研究。

1 化工企業能源消耗現狀

化工企業雖然在當前能源相關政策的指引下，調整了生產系統，通過技術創新來解決能耗高的問題，但是在能源管理方面仍舊存在不少問題。計量能源消耗情況時，所采用的計量器具存在問題，未能對能耗情況實施完全計量，部分計量裝置陳舊老化，亟需升級?；て髽I在建立能源管理制度，尤其是定額考核制度以及能源統計、計量與采購制度時，需要結合能源相關數據，原有的制度與當前的生產體系已經出現了不匹配的情況，主要是因為制度制定缺乏必要的數據作為依據，導致制度的可行性較差，難以真正在實際的能源管理工作中落實[1]?；て髽I的供配電系統因監測不到位，長期存在線路不合理與設備陳舊老化的問題，生產系統中的設備管理水平低，設備亟需更新與升級。部分生產工序中運用了節能技術與其他的新工藝，但是技術的使用情況未得到及時反饋。

化工企業的耗能問題來源于線路、設備、制度與技術等多方面，在解決這一系列能耗問題時，化工企業必須采用科學的應對方法，最為關鍵的就是應有數據與技術作為支持?；て髽I必須建立支持數據化管理與動態監控功能的新型在線監測系統，以此為設備管理、制度調整以及技術革新等工作提供可靠的數據支持，減少能源管控系統優化過程中的盲目行為。

2 化工企業建設能源在線監測系統的必要性

化工企業的能耗管理工作是當前“能耗雙控”政策下的重點工作，化工企業本身屬于高耗能行業，按照國家低碳節能發展要求，必須切實轉變發展思路，在管理能源的過程中，有效控制能耗?；て髽I是工業經濟體系的重要組成部分，應當積極依靠物聯網、云計算以及大數據等主流科技手段，為能耗管理工作賦能，打造并運用智能化、數字化的能源監測系統，使能耗使用過程更加透明化。國家能源局、發展改革委等也鼓勵企業探索全新能源監管模式，提高內部能源消耗監測的技術水平。能源在線監測系統的有效應用，有助于化工企業把控能耗產生與控制的整個過程，也滿足了企業當前集中監管的客觀需求，增強了能耗數據的可視化程度。利用系統數據處理功能，不僅可以保存海量能耗數據，還能夠實時分析數據，助力化工企業挖掘數據價值，提高對數據的利用率。

3 化工企業能源在線監測系統的整體架構

在線監測系統中所用的現場設備包括多功能儀表、物聯網儀表與智能網關。多功能儀表采用了先進的模塊化設計理念，能夠監測電能質量、統計電能數據，實現全電量的測量目標，支持輸入、輸出模擬量以及開關量，安裝方式可選擇導軌安裝或者開孔安裝。物聯網儀表需要測量現場低壓網絡系統的三相有功電能，支持無線通信功能，用戶能夠以便捷的方式來管理、采集、監測用電情況，可將其安裝到配電箱之中，以此對各種負荷與各個區域的分項電能進行統計、計量以及分析。另外，物聯網儀表還需滿足測量諧波、不平衡度、相角、功率因數、功率、電流以及電壓等需求。智能網關使用功能嵌入式系統，通過身份認證以及加密技術滿足安全保障需求，提供斷點續傳與壓縮上傳的功能。

4 化工企業能源在線監測系統的基本功能

4.1 數據監測與圖形監測

能源在線監測系統可以通過實時監視的方式，全面監管各種能源介質以及化工生產系統的設備的實際運行參數，進而確保問題在形成之初就能夠被發現，化工企業也能夠直接進行干預，科學開展能源調度與生產優化工作[2]。系統綜合采用管網圖、表格、趨勢發展圖以及流程圖等形式從多個角度呈現監控情況，監控范圍涵蓋企業內部、生產車間、主要工序以及各類設備，監控對象包括化工企業的風、汽、電、水、煤氣以及固體燃料等，同時還支持監控畫面組合功能。

能源監控模塊是該系統最為重要的功能模塊，其采用多種分類方式，可按照蒸汽、水、壓縮空氣、氧氣、天然氣與電等化工企業的常見能源介質分類；按照化工企業各個生產區域提供分層監控的功能，呈現單體畫面、區域畫面與整廠畫面；按照實際操作用途進行分類顯示，可呈現報警畫面、系統實時操作畫面以及生產過程的畫面；支持生產現場控制以及就地控制等控制方式；依照能源使用對應的基本流程，提供分環節監控的功能，具體包括能源使用環節、能源輸配環節、能源轉換環節。

4.2 能源分析與管理

該系統對生產設備以及化工企業其他方面的重點能效以及單耗指標進行分析時，主要依照化工行業標準以及國家標準。針對企業內各個區域形成的設備能效、裝置設施能效以及廠級能效等實時能耗情況實施多層級式監視與管理，以全方位、多角度的方式展現化工企業在當前時段的能耗水平，管理人員即可借此判斷能耗是否出現異常[3]。系統在監管的基礎上，還能夠提供企業能源使用報表，在對能源消耗情況進行反映時，能夠滿足及時、精準與全面等多重要求，系統的報表生成功能可為管理者提供對外、對內能源報表以及能源平衡報表，工作人員以報表為依據，定期向上匯報化工產品生產狀況以及能耗控制情況，組織報表時主要以時間為準，如年度報表、季度報表、月度報表以及日報表，工作人員可自定義報表的形成樣式。其他部門進行報表編制時同樣需要從該監測系統中獲取所需的數據。

4.3 能源使用情況考核管理

化工企業需要針對能源使用情況落實考核工作，以此督促各個部門重視能源消耗情況。用能單元是化工考核中最主要的考核對象，工序形成的生產能效與化工產品對應的單耗為重點考察內容。在系統中科學選擇優秀值、標準值與限定值，實現考核目標。系統可以直接依照化工企業預設的能效指標與能源使用方案，參照具體的指標，從定額、計劃等方面開展分析工作，輔助化工企業對所有員工、各班組、各部門以及各個分廠進行考核。在系統的支持下，考核結果能夠更貼合實際情況，也更具有客觀性，同時能夠確保能耗控制工作落實到個人，避免能耗控制產生形式化的問題，符合精細化管理理念。

4.4 能耗警報提示

警報提示是在線監測系統的重要功能，結合具體能源介質的情況，針對生產系統以及其他各處的監測點，設置合適的警報限值與安全限值。一旦有能源在使用期間產生超過限值的情況，系統將會自動提示警報信息，引起管理人員的關注，對相應的工序或者設備進行調整，進而恢復用能系統的節能性與安全性。警報功能包括瞬時量警報、累積量警報、指標超限警報、指標范圍內警報以及下/上限警報等。監測系統的數據中心能夠按照使用者發送的通信指令，獨立設置不同的警報參數。若系統獲取警報數據，將會運用多種不同的方式將警報信號輸送到管理者處，具體有APP提示、短信提示與日志記錄等方式。警報周期也并非固定的，可以按照使用需求進行設定；系統具備較高的智能化水平，可智能精準地區分呈現連續狀態的警報情況，若警報已經被消除，系統也能夠在最短的時間內做出相應的反應，恢復至正常運行狀態。

4.5 設備管控

在線監測系統的功能還包括管控設備，系統的管理設備功能模塊和管理者的智能移動設備中的APP連接，僅通過手機、IPAD等智能移動設備就可以了解各個設備的使用情況與主要信息，同時還能夠查詢設備相關的巡檢報告、工作記錄以及巡檢方案等[4]。系統支持電子化設備巡檢功能，巡檢工作人員在巡檢環節中，抵達具體設備所在位置后，對設備進行檢查，完成檢查任務后，對設備表面粘貼的二維碼進行掃描，則可錄入此次巡檢信息。系統獲取并處理設備養護維修記錄、更換記錄、運行情況等數據之后，可為各個設備定制專門的運維方案，并且以數字化的方式來管理運維期間形成的電子文檔、運維數據以及運維流程，提高設備調度工作的科學化水平。

5 化工企業能源在線監測系統的應用情況

5.1 實時跟蹤重點裝置

應用在線監測系統，能夠直接對設備、裝置的實際工況變化情況進行反映，管理人員可以以此為依據，有針對性地提升能源使用率。系統能夠追蹤能耗較高的重點設備的運行情況，還能夠自動將實時運行數據與歷史數據進行對比，分析設備的能耗表現，管理人員借助系統提供的能耗數據可更加高效地解決設備問題。若出現異常的能耗使用情況，系統能夠以最快的速度發送警報信息，技術人員也能夠在第一時間前往現場處理問題，避免問題長期停留在化工生產系統中，朝著嚴重化的方向發展，通過及時處理來實現化工企業的節能提效的發展目標。在線監測系統對化工企業的氣、水以及電等能源消耗展開精準計量時，可針對同一顆粒度條件下的能耗情況進行對比分析，管理者可對不同介質獨有的能耗規律進行了解，并為其進行科學排名，確定能源使用環節中的管理短板與不合理之處，改變原本的能源分配方案，控制能源浪費。

5.2 構建閉環管理體系

化工企業原本的能耗管理工作中，受到技術、理念等方面的影響，往往采用事后處理的方式，即在已經產生能耗問題后，才對存在問題的設備進行調整，這種處理方式的經濟性較差[5]。而在線監測系統體現出了全過程管控理念，兼顧了事前、事中以及事后三個階段的管理需求，為化工企業構建了閉環式的先進管理體系。系統全方位提供統計能源功能、管理能源使用實績功能以及最終的考核評價功能，全方位覆蓋前期計劃制定、中期調度操作以及后期管理考核等多方面管理需求?；て髽I聯合運用數據分析挖掘技術與該監測系統，能夠精準細化能耗指標，系統為其提供可靠的數據來源，全面展示各個工序的主要能耗情況。以此推動現有能耗管理流程不斷優化，制定最優能耗、設備管理流程，采用有實效的設備節能舉措?；て髽I的管理人員運用在線監測系統可以統計并分析氣、水、電等主要能源在指定周期范圍內所形成的費用，從而掌握能源費用分布狀況，再對不同考核區間形成的能源成本實施比較與分析，根據分析結果來落實日常性的能耗管理以及績效獎懲實施工作。

5.3 建立集成化的監控系統

該系統助力化工企業構建綜合化、集成化、全面化的能源監控中心，集中監控耗電設備、耗能設備、固體燃料、生產運行、動力介質以及計量裝置等的相應情況。在線監測系統還能夠和化工企業所用的其他系統進行連接與集成，實現和SCADA、DCS、PLC、MES等信息管理系統的實時數據傳輸與其他方面的交互，消除化工企業潛在的信息孤島問題?；て髽I可借此構建數據共享機制，實現產供銷數據、化工生產數據以及能源數據的相互聯動與對接，更好地挖掘與利用各種數據資源，把握生產與能耗之間的平衡，提高生產管理水平[6]。

6 結論

化工企業落實能源管理工作刻不容緩，面對能耗管理在技術、制度等方面的問題，企業應充分認識到在線監測系統的重要性與必要性。在線監測系統的能源數據檢測、圖形監控、統計分析、能耗警報以及設備管理等功能對于能源科學管理與合理使用均有重大意義。隨著化工企業能源消耗結構不斷變化，數據量持續增加，應繼續升級在線監測系統，強化其數據分析功能，以此來充分挖掘化工類企業的節能潛力，強化其在化工領域中的綜合競爭力。