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能源系统监控、信息管理与节能

随着全球能源供应的日趋紧张,各种能源费用都呈上升趋势,成为企业成本的重要组成部分,在今后企业的发展和生存中将成为一个决定性因素。另外能源动力系统的安全运行,是企业正常生产、经营的重要保证。因此,建立企业能源动力系统的综合监控,在保证能源动力供给安全可靠的基础上,通过对能源动力系统的自动化监控、信息化管理,降低产品能源成本,对企业的经营发展和提高经济效益具有重要意义;通过节能技术的引进,大幅度降低企业能源消耗,不仅具有经济意义,而且具有更大的社会效益。
根据我公司在电力自动化、工业自动化及节能技术领域的研究和多年工程实践,开发设计了INT-eEMS企业能源动力监控与信息管理系统,提出一系列相关的节能技术。

INT-eEMS系统总体规划

根据企业情况在合适位置设立能源监控中心,通过骨干通讯网络连接配电监控子系统、锅炉及蒸汽监控子系统、水泵房及供水监控子系统、空压站及压缩空气监控子系统等,每个子系统包含能源信息监控子网和安防信息监控子网。在能源动力监控层上建立能源信息管理层。系统总体结构示意图如下:

INT-eEMS系统软件规划

软件系统可以分为三个层次:智能控制层、实时监控层和信息管理层。通过实时数据库和历史数据库将其有机联接起来。
智能控制层:是系统的最底层,主要完成各子系统的自动控制。如果用户的一些子系统已经实现自动控制,软件设计的主要任务是通信接口开发;对于新上或需要改造的子系统,智能控制层软件首先要完成子系统设备的自动化控制,保证系统安全、稳定、经济运行,同时完成与监控层通信功能。
实时监控层:是系统的中间层,实现集中监控、远程操作的主要功能层。监控中心设备通过网络与智能控制子系统通信获得实时数据,监控软件以实时数据库为基础,完成整体能源动力系统的实时图形监控、状态监测、趋势图、报警和安防监控。并可根据能源信息管理层分析的结果,进行系统协调优化控制,降低能源消耗、提高设备运行效率。
能源信息管理层:是系统的最高层,主要完成各种能源信息的统计、分析。软件功能包括能原计量与统计考核、经济运行分析、综合报表管理、数据查询及远程发布、设备信息管理和用户管理等。

系统特点

● 电力能源监控:
采用自主研发的高性能IDM系列智能数字仪表、PA系列微机保护装置和INT-SCADA集成化监控系统软件包,实现变配电系统的综合自动化监控。
● 非电类能源监控:
采用国内外先进的过程仪表和控制器,实现对锅炉及蒸汽系统、空压站及压缩空气系统、水泵房及供水系统、换热站、空调系统的智能控制、工艺流程监控、运行状态监控、故障报警、历史数据记录等功能。
● 安防监控:
建立完善的安防监控系统,在重要设备或部门设置视频监控、红外线探测报警、门禁等设备,可以提供重要设备实时的、直观的视频监控,对重要部门或设备布防,有效阻止非法人员的闯入,采用数字化视频技术将安防系统与能源管理信息系统联网,支持管理者在网络上任何站点浏览和监控。
● 分层分布式网络结构:
采用分层分布式网络结构,监控管理层采用先进的冗余光纤环网结构,便于将分散在企业各处的水、电、汽、气等子系统集成为一体,现地监控层各子系统采用现场总线与各种检测仪表和智能装置连接,具有良好的适应能力和强大的扩展能力。
● 能源计量与统计考核:
通过能源动力监控系统实时采集各种能源信息,取代手工抄表、人工统计、手工录入、计算机打印报表的落后模式,自动完成记录、计量、统计、考核等功能。
● 经济运行分析:
通过对动力设备运行状态信息的采集、记录、统计,分析设备运行效率,自动控制系统负荷和工况的转换,实现动力系统优化运行。
● 能源决策分析:
通过一定时间的数据累积,从不同角度对能源消耗进行分析预测,提供防止能源浪费、降低能源消耗、合理规划使用能源的决策支持。
● 系统管理与信息发布:
能源信息管理系统,可以全面提供实时、可靠、有效的各种能源信息,支持WEB发布,可以通过企业信息管理网络实现能源信息的浏览和查询。

节能技术

除了通过能源动力监控与能源信息管理系统实现能源系统的节能运行外,还可以通过各种节能技术的应用达到节能目的。企业可以通过节能技术改造达到大幅节能效果,以下是我公司近期重点研究和推广的节能技术:

● 变频节能技术
还有许多企业在进行系统设计时,为了保证生产的可靠性,各种生产机械在设计配用动力时,都留有一定的富余量。这时如果采用变频调速技术,使电机输出功率与负载匹配,就可以达到节能目的。
特别是水泵、风机类变转矩设备,电机功率消耗与转速的3次方成正比,所以通过变频技术节能非常有效。考虑减速后效率下降和调速装置的附加损耗,通过实践的统计,风机泵类通过调速控制可节能20%~50%,有些风机负载节能比例达60%以上。

● 电力系统优化节能技术
公司在多年电力自动化系统研发、设计和工程实施的基础上,推出一系列用于企业供配电系统的优化节能技术,目前,我们重点研究推广的主要节能技术如下:
○ 动态无功补偿SVC:基于TCR技术,采用DSP/CPLD/FPGA全数字化控制系统,可以实现供配电系统的动态无功补偿、抑制谐波、消除三相不平衡,保证电气设备安全运行,减少对弱电设备的干扰,从而达到优化供电质量、节能降耗的目的。
○ 变压器经济运行:在传输电量相同的条件下,通过择优选取最佳运行方式和调整负载,使变压器电能损失最低。我们根据变压器运行的这一特点,开发了变压器经济运行分析软件,能够对变压器器的运行效率进行实时分析、跟踪,并可以根据分析结果自动控制变压器的投切,使系统尽可能运行在高效率状态,从而达到节约电能、降低能源成本的目的。

● 空调系统优化节能技术
我们认为一个建筑物只有一个特定的空调系统能满足它的要求(最舒适、最节能),而不是所有类型的空调系统都能满足它的要求。在进行空调系统设计时要根据当地能源结构、经济政策、建筑物周边自然环境、管理方式和使用者的需求,采用合理节能技术手段,才能达到节能与节约能源成本的目的。

目前,我们重点研究推广的主要节能技术如下:
○ 温湿度独立(控制)技术;
○ 新风余热回收及CO2浓度控制技术;
○ 复式水泵应用及采暖水泵
○ 最低单位制冷成本控制
○ 趋势化预测控制
○ 专家诊断系统


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