PDF《能源监测—让您的能源消耗更加透明》

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cnim.cn 能源是人类活动的物质基础. 在某种意义上讲, 人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源 技术的使用. 能源 这一术语, 过去人们谈论得很 少, 正是两次石油危机使它成为人们议论的热点. 能 源已经成为整个世界发展和经济增长的最基本的驱动 力, 是人类赖以生存的基础.

1 流程行业中能源消耗的现状 能源有其多样性, 但在流程工业中, 我们一般 将其分为5大类. 分别是 W.A.G.E.S 薪金 ― 水Water, 空气Air, 气体Gas, 电Electricity, 蒸汽 Steam. 正是在这5大能源的驱动下, 一个工厂才可以 将其投入的原料以及人力资源, 转化为相应的产品. 图1所示为流程行业投入、 能耗和产出. 人力 原材料 水 空气 气体 电 蒸汽 产品 热辐射/ CO

2 排出 图1 流程行业投入、 能耗和产出 产品的生产依赖于原料以及人力资源的投入, 同 时也依赖于能源的消耗. 所以对于生产能力以及生产 效率的提高可以从两方面来实现: 其一, 提高原材料 以及人力资源的利用率, 这就需要我们对生产工艺、 产品结构等方面做较大程度的改革;

其二, 就是对于 能源使用率的提高. 这不仅是企业发展, 降低成本, 邱唯力 丁一平 (上海恩德斯豪斯自动化设备有限公司, 上海

200241 ) 摘要: 能源管理已经成为当今企业生产经营中最重要 的话题之一. 但是对于什么是流程行业中的能 源, 如何对提供的能源进行监控, 进而对采集 的能源数据进行分析, 然后制定出各级管理部 门所需的报表, 从而对企业在能源消耗以及 管理上提出改进计划, 做了系统的阐述. 并且 指出能源监控是最基本也是最重要的一个环 节, 以及如何搭建一个全自动的能源监控架 构. 关键词: 能源监控 测量 流程 Abstract: Energy management has been one of the most important topics for a company operation. But there are still many questions and confusions about what the energy is, how to monitor and analysis the energy consumption, how to do energy reporting and provide a proposal for whole energy saving solution. In this text, it gives a clear picture to describe the importance of Energy monitoring and how to build up an automatic and systematic structure of Energy monitoring. Key words: Energy monitoring Measurement Process 能源监测―让您的能源消耗更加透明 Energy Monitoring C Makes Your Energy Consumption More Transparent 2009-12.indd

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37 中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION 2009年第12期 节能减排 本期主题 www.cnim.cn 提高自身竞争力的表现, 同时这也是我国节能减排政 策的趋势. 据不完全统计, 化工行业成本投入比大致为原 材料35%, 资金成本20%, 人力成本10%以及35%的 能源消耗.在流程行业, 能耗一般占生产总成本的 20% ~50%. 可见能源效率在这个行业的重要性. 而且很多中国的企业(约有140

0 0多家)都申请了 ISO14001的环境管理体系的认证, 在欧盟则是EMAS 的认证, 这更加规定了企业必须对整个能源的流向、 效率、 损耗等做系统的记录和管理. 在欧洲, 德国电气电子协会(ZVEI) 在2008年就 已经发布了能源效率白皮书, 其目的就是如何有效的 生产、 输送和使用能源;

推广高能效的技术, 电子产品 和自动化系统. 在此白皮书中指出: 在欧盟, 如果采用高能效的 技术和电气产品, 每年将节约2660亿kW的电力, 相 当于整个欧盟能源消耗的10%, 同时将会减少1.15亿t 的CO2的排放. 由电机驱动的动力系统 (比如: 各种风 机、 泵、 压缩机系统等)消耗了2/3的电力能源, 相当 于20%总的能源消耗. 而且在B.4.1章节, 重点描述了 过程和生产自动化 的节能方案, 比如如果采用智 能自动化技术, 可以为企业节约10%~15%的能耗. 在 德国, 可以每年节约100亿kW的电力, 以及减少600万t 的CO2的排放. 在中国, 对于大多数的国内流程行业的用户, 节能 意识大大增强, 但是缺乏实际的节能降耗的措施, 更 或者不知道如何推进. 很多的客户虽然已经采用了各种能源管理的系 统, 但还是存在以下问题: (1) 采集的数据不够系统、 全面;

(2) 由于未采用正确的测量技术, 数据的准确性 不能保证;

(3)数据没有系统的分析, 只起到上传、 显示的 作用, 无法显示与生产之间的关联;

(4)没有符合各级 监 控和管理要求的报告系 统. 从而造成很多节能的项目耗费了大量的人力财 力, 但是效果欠佳, 最终导致有名无实.

2 能源监控的流程 对于整个能源监控的流程来讲, 大致可以分成4 个阶段: 能源数据的收集、 能耗的分析、 能源报告以及 系统的优化. 能源数据的收集: 就是把各个生产单位、 区域、 装置中测量能源的数据, 通过准确的测量仪表进行数 据的采集和传输. 能耗的分析: 对于所计算的能源, 按照区域、 产能、 效率等指标进行合理性分析. 能源报告: 形成按照各级管理部门不同需求的能 源报告. 系统优化: 客户有了各种能源的报告, 就可以对整 个工厂的能源系统做优化: 比如设备的更新、 管路的 改造、 生产工序的优化以及各种人员节约规范. 由Endress+Hauser公司研发生产的能源监控系 统能够客观的对流程设备的能源消耗和设备效率进 行评估. 根据经验, 仅透明的显示能源消耗一项措施 就可以节约10%~15%的能源. 该软件为用户提供了独 到设置和监控能源消耗指标(KPI关键效益指标) 的 可能性, 以便有针对性的采取节能措施.

3 eSight 能源监控系统 3.1 以可靠的数据检测为基础 这一系统中最重要的组成部分是合适的、 准确 的和长时间稳定的各种检测技术.检测仪器安装位 置不良或者在使用燃气和蒸汽时没有采用合适的压 力、 温度补偿, 都会带来错误的检测数据, 偏差最大 可达10%. 准确率很低的检测数据导致错误的流程 控制和错误的费用计算或者错误的能源指标数据. Endress+Hauser公司为用户提供了适合在多种生产领 域中应用的整体能源监控方案. 例如Proline t-mass 65型流量计能够在能源供应系统中对压缩空气能源 的泄露进行监控. 对于其他类型的能源, 例如工业煤 气或者蒸汽, 这种泄露识别也是令人非常感兴趣的事 情. 以压缩空气测量为例, 根据美国能源部2003的数 据, 我们不难看出, 流程行业消耗了大约80%以上的 2009-12.indd

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38 CHINA INSTRUMENTATION 2009年第12期 节能减排 本期主题 www.cnim.cn 压缩空气电能. 图2所示为流程行业中压缩空气电能 消耗比例. 压缩空气系统的节能 行业压缩空气电能 消耗% 化工 石化和煤化工 运输设备 橡胶/塑料制品 冶金材料 食品饮料 纺织印染 所有制造行业 数据来源:美国能源部

2003 10.0 7.2 4.5 8.3 10.9 14.0 15.9 20.1 图2 流程行业中压缩空气电能消耗 如果使用传统的孔板测量方式, 存在以下问题: (1) 一般没有温压补偿, 测量精度差;

(2) 量程比小;

(3) 压力损失大;

(4) 维修量大. 为此, 我们可以改用新型的Proline t-mass 65热 式质量流量计, 其特点如下: (1) 质量流量测量, 不需要温压补偿;

(2) 大量程比;

(3) 没有压损;

(4) 没有维护量. 通过理论计算与实际测试, 发现新的测量方式比 传统的差压流量测量, 就测量元件本身的能源消耗就 降低了60%以上, 实际使用精度也有20%以上提高. 对于此能源监控系统, Endresser+Hauser公司 不仅仅提供了先进的现场过程参数测量, 还提供了 HART、 Profibus、 FF、 Modbus等各类信号传输方式 和流量积算仪、 数据传输终端、 工业网关等信号传输 部件, 为集中的数据监控提供了基础. 3.2 以集中的数据监控为依托 企业希望能够集中地、 自动地和快速透明地了解 整个工厂能源消耗的情况. 在实践中, 采集整个企业 能源的信息往往要在整个厂区内进行, 而且不能实现 数字化. 更困难的是有关蒸汽和压缩空气的数据是 用不同的方法进行保存和记录的. 很多情况下它们是 手写 记录下来的. 这样的工作过程一方面耗费时 间, 另一方面也容易出错. 因此, 在检测数据的传输过 程中也有着进一步优化的潜力. 在Endresser+Hauser 公司的能源监控方案中使用了大量的元器件将检测点 采集到的能源检测数据灵活地传输到能源监控系统 中. 经这样的自动化能源监控, 能够实现所有检测数 据每半小时更新一次, 从而使得用户能够不断地在显 示屏上得到企业最新的能源消耗信息. 软件中的数据 分析模块结合专业的技术措施能够实现进一步的节 能. 能源监控软件安装在一个监控室内, 通过互联网 或者企业内部网络可以非常简单地实现能源监控系统 的跨地域登录控制. 这样一来, 能源管理员就可以针 对某一特殊的能源消耗进行集中的管理控制, 对企业 整个能源系统进行总体水平的调整、 控制. 非常灵活、 易于操作使用的软件可以让企业根据实际需要设定特 殊的能源分析参数. 其开放式的结构也提供了自动和 手动输入数据的可能性. 因此, 这一能源监控系统非 常适合于作为企业能源管理员的日常工具使用. 对于如此纷繁的各式现场能源数据, 如何对其 进行全面的分析与有效报告就显得异常地重要. 为此 Endresser+Hauser公司又提供了eSight 鹰眼 的能源 监控软件. 图3为能源监控系统架构图. 15min to 30min 数据收集软件 Data Access Scheduler 终........