劉朝霞

內(nèi)蒙古自治區(qū)工業(yè)節(jié)能監(jiān)察保障中心，內(nèi)蒙古呼和浩特，010100

0 引言

現(xiàn)代化工企業(yè)在開展化工生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)，應(yīng)借助有效措施，控制產(chǎn)值能耗與產(chǎn)品能耗，保持更高的能源利用率，升級(jí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，完善管理體系，以此來達(dá)成結(jié)構(gòu)節(jié)能與技術(shù)節(jié)能的發(fā)展目標(biāo)。能源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)綜合運(yùn)用分布式控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種科技手段，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)化工企業(yè)能源使用情況的實(shí)時(shí)反映與監(jiān)管，現(xiàn)對(duì)該系統(tǒng)的開發(fā)以及應(yīng)用情況展開研究。

1 化工企業(yè)能源消耗現(xiàn)狀

化工企業(yè)雖然在當(dāng)前能源相關(guān)政策的指引下，調(diào)整了生產(chǎn)系統(tǒng)，通過技術(shù)創(chuàng)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(jì)量能源消耗情況時(shí)，所采用的計(jì)量器具存在問題，未能對(duì)能耗情況實(shí)施完全計(jì)量，部分計(jì)量裝置陳舊老化，亟需升級(jí)。化工企業(yè)在建立能源管理制度，尤其是定額考核制度以及能源統(tǒng)計(jì)、計(jì)量與采購(gòu)制度時(shí)，需要結(jié)合能源相關(guān)數(shù)據(jù)，原有的制度與當(dāng)前的生產(chǎn)體系已經(jīng)出現(xiàn)了不匹配的情況，主要是因?yàn)橹贫戎贫ㄈ狈Ρ匾臄?shù)據(jù)作為依據(jù)，導(dǎo)致制度的可行性較差，難以真正在實(shí)際的能源管理工作中落實(shí)[1]。化工企業(yè)的供配電系統(tǒng)因監(jiān)測(cè)不到位，長(zhǎng)期存在線路不合理與設(shè)備陳舊老化的問題，生產(chǎn)系統(tǒng)中的設(shè)備管理水平低，設(shè)備亟需更新與升級(jí)。部分生產(chǎn)工序中運(yùn)用了節(jié)能技術(shù)與其他的新工藝，但是技術(shù)的使用情況未得到及時(shí)反饋。

化工企業(yè)的耗能問題來源于線路、設(shè)備、制度與技術(shù)等多方面，在解決這一系列能耗問題時(shí)，化工企業(yè)必須采用科學(xué)的應(yīng)對(duì)方法，最為關(guān)鍵的就是應(yīng)有數(shù)據(jù)與技術(shù)作為支持?；て髽I(yè)必須建立支持?jǐn)?shù)據(jù)化管理與動(dòng)態(tài)監(jiān)控功能的新型在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以此為設(shè)備管理、制度調(diào)整以及技術(shù)革新等工作提供可靠的數(shù)據(jù)支持，減少能源管控系統(tǒng)優(yōu)化過程中的盲目行為。

2 化工企業(yè)建設(shè)能源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的必要性

化工企業(yè)的能耗管理工作是當(dāng)前“能耗雙控”政策下的重點(diǎn)工作，化工企業(yè)本身屬于高耗能行業(yè)，按照國(guó)家低碳節(jié)能發(fā)展要求，必須切實(shí)轉(zhuǎn)變發(fā)展思路，在管理能源的過程中，有效控制能耗?；て髽I(yè)是工業(yè)經(jīng)濟(jì)體系的重要組成部分，應(yīng)當(dāng)積極依靠物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)等主流科技手段，為能耗管理工作賦能，打造并運(yùn)用智能化、數(shù)字化的能源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使能耗使用過程更加透明化。國(guó)家能源局、發(fā)展改革委等也鼓勵(lì)企業(yè)探索全新能源監(jiān)管模式，提高內(nèi)部能源消耗監(jiān)測(cè)的技術(shù)水平。能源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有效應(yīng)用，有助于化工企業(yè)把控能耗產(chǎn)生與控制的整個(gè)過程，也滿足了企業(yè)當(dāng)前集中監(jiān)管的客觀需求，增強(qiáng)了能耗數(shù)據(jù)的可視化程度。利用系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理功能，不僅可以保存海量能耗數(shù)據(jù)，還能夠?qū)崟r(shí)分析數(shù)據(jù)，助力化工企業(yè)挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，提高對(duì)數(shù)據(jù)的利用率。

3 化工企業(yè)能源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的整體架構(gòu)

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中所用的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括多功能儀表、物聯(lián)網(wǎng)儀表與智能網(wǎng)關(guān)。多功能儀表采用了先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)理念，能夠監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量、統(tǒng)計(jì)電能數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)全電量的測(cè)量目標(biāo)，支持輸入、輸出模擬量以及開關(guān)量，安裝方式可選擇導(dǎo)軌安裝或者開孔安裝。物聯(lián)網(wǎng)儀表需要測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)低壓網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)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(jiān)測(cè)用電情況，可將其安裝到配電箱之中，以此對(duì)各種負(fù)荷與各個(gè)區(qū)域的分項(xiàng)電能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、計(jì)量以及分析。另外，物聯(lián)網(wǎng)儀表還需滿足測(cè)量諧波、不平衡度、相角、功率因數(shù)、功率、電流以及電壓等需求。智能網(wǎng)關(guān)使用功能嵌入式系統(tǒng)，通過身份認(rèn)證以及加密技術(shù)滿足安全保障需求，提供斷點(diǎn)續(xù)傳與壓縮上傳的功能。

4 化工企業(yè)能源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本功能

4.1 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與圖形監(jiān)測(cè)

能源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)視的方式，全面監(jiān)管各種能源介質(zhì)以及化工生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)而確保問題在形成之初就能夠被發(fā)現(xiàn)，化工企業(yè)也能夠直接進(jìn)行干預(yù)，科學(xué)開展能源調(diào)度與生產(chǎn)優(yōu)化工作[2]。系統(tǒng)綜合采用管網(wǎng)圖、表格、趨勢(shì)發(fā)展圖以及流程圖等形式從多個(gè)角度呈現(xiàn)監(jiān)控情況，監(jiān)控范圍涵蓋企業(yè)內(nèi)部、生產(chǎn)車間、主要工序以及各類設(shè)備，監(jiān)控對(duì)象包括化工企業(yè)的風(fēng)、汽、電、水、煤氣以及固體燃料等，同時(shí)還支持監(jiān)控畫面組合功能。

能源監(jiān)控模塊是該系統(tǒng)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(yè)的常見能源介質(zhì)分類；按照化工企業(yè)各個(gè)生產(chǎn)區(qū)域提供分層監(jiān)控的功能，呈現(xiàn)單體畫面、區(qū)域畫面與整廠畫面；按照實(shí)際操作用途進(jìn)行分類顯示，可呈現(xiàn)報(bào)警畫面、系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作畫面以及生產(chǎn)過程的畫面；支持生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制以及就地控制等控制方式；依照能源使用對(duì)應(yīng)的基本流程，提供分環(huán)節(jié)監(jiān)控的功能，具體包括能源使用環(huán)節(jié)、能源輸配環(huán)節(jié)、能源轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。

4.2 能源分析與管理

該系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備以及化工企業(yè)其他方面的重點(diǎn)能效以及單耗指標(biāo)進(jìn)行分析時(shí)，主要依照化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)企業(yè)內(nèi)各個(gè)區(qū)域形成的設(shè)備能效、裝置設(shè)施能效以及廠級(jí)能效等實(shí)時(shí)能耗情況實(shí)施多層級(jí)式監(jiān)視與管理，以全方位、多角度的方式展現(xiàn)化工企業(yè)在當(dāng)前時(shí)段的能耗水平，管理人員即可借此判斷能耗是否出現(xiàn)異常[3]。系統(tǒng)在監(jiān)管的基礎(chǔ)上，還能夠提供企業(yè)能源使用報(bào)表，在對(duì)能源消耗情況進(jìn)行反映時(shí)，能夠滿足及時(shí)、精準(zhǔn)與全面等多重要求，系統(tǒng)的報(bào)表生成功能可為管理者提供對(duì)外、對(duì)內(nèi)能源報(bào)表以及能源平衡報(bào)表，工作人員以報(bào)表為依據(jù)，定期向上匯報(bào)化工產(chǎn)品生產(chǎn)狀況以及能耗控制情況，組織報(bào)表時(shí)主要以時(shí)間為準(zhǔn)，如年度報(bào)表、季度報(bào)表、月度報(bào)表以及日?qǐng)?bào)表，工作人員可自定義報(bào)表的形成樣式。其他部門進(jìn)行報(bào)表編制時(shí)同樣需要從該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中獲取所需的數(shù)據(jù)。

4.3 能源使用情況考核管理

化工企業(yè)需要針對(duì)能源使用情況落實(shí)考核工作，以此督促各個(gè)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(duì)象，工序形成的生產(chǎn)能效與化工產(chǎn)品對(duì)應(yīng)的單耗為重點(diǎn)考察內(nèi)容。在系統(tǒng)中科學(xué)選擇優(yōu)秀值、標(biāo)準(zhǔn)值與限定值，實(shí)現(xiàn)考核目標(biāo)。系統(tǒng)可以直接依照化工企業(yè)預(yù)設(shè)的能效指標(biāo)與能源使用方案，參照具體的指標(biāo)，從定額、計(jì)劃等方面開展分析工作，輔助化工企業(yè)對(duì)所有員工、各班組、各部門以及各個(gè)分廠進(jìn)行考核。在系統(tǒng)的支持下，考核結(jié)果能夠更貼合實(shí)際情況，也更具有客觀性，同時(shí)能夠確保能耗控制工作落實(shí)到個(gè)人，避免能耗控制產(chǎn)生形式化的問題，符合精細(xì)化管理理念。

4.4 能耗警報(bào)提示

警報(bào)提示是在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要功能，結(jié)合具體能源介質(zhì)的情況，針對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)以及其他各處的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，設(shè)置合適的警報(bào)限值與安全限值。一旦有能源在使用期間產(chǎn)生超過限值的情況，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)提示警報(bào)信息，引起管理人員的關(guān)注，對(duì)相應(yīng)的工序或者設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而恢復(fù)用能系統(tǒng)的節(jié)能性與安全性。警報(bào)功能包括瞬時(shí)量警報(bào)、累積量警報(bào)、指標(biāo)超限警報(bào)、指標(biāo)范圍內(nèi)警報(bào)以及下/上限警報(bào)等。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心能夠按照使用者發(fā)送的通信指令，獨(dú)立設(shè)置不同的警報(bào)參數(shù)。若系統(tǒng)獲取警報(bào)數(shù)據(jù)，將會(huì)運(yùn)用多種不同的方式將警報(bào)信號(hào)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(bào)周期也并非固定的，可以按照使用需求進(jìn)行設(shè)定；系統(tǒng)具備較高的智能化水平，可智能精準(zhǔn)地區(qū)分呈現(xiàn)連續(xù)狀態(tài)的警報(bào)情況，若警報(bào)已經(jīng)被消除，系統(tǒng)也能夠在最短的時(shí)間內(nèi)做出相應(yīng)的反應(yīng)，恢復(fù)至正常運(yùn)行狀態(tài)。

4.5 設(shè)備管控

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能還包括管控設(shè)備，系統(tǒng)的管理設(shè)備功能模塊和管理者的智能移動(dòng)設(shè)備中的APP連接，僅通過手機(jī)、IPAD等智能移動(dòng)設(shè)備就可以了解各個(gè)設(shè)備的使用情況與主要信息，同時(shí)還能夠查詢?cè)O(shè)備相關(guān)的巡檢報(bào)告、工作記錄以及巡檢方案等[4]。系統(tǒng)支持電子化設(shè)備巡檢功能，巡檢工作人員在巡檢環(huán)節(jié)中，抵達(dá)具體設(shè)備所在位置后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，完成檢查任務(wù)后，對(duì)設(shè)備表面粘貼的二維碼進(jìn)行掃描，則可錄入此次巡檢信息。系統(tǒng)獲取并處理設(shè)備養(yǎng)護(hù)維修記錄、更換記錄、運(yùn)行情況等數(shù)據(jù)之后，可為各個(gè)設(shè)備定制專門的運(yùn)維方案，并且以數(shù)字化的方式來管理運(yùn)維期間形成的電子文檔、運(yùn)維數(shù)據(jù)以及運(yùn)維流程，提高設(shè)備調(diào)度工作的科學(xué)化水平。

5 化工企業(yè)能源在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用情況

5.1 實(shí)時(shí)跟蹤重點(diǎn)裝置

應(yīng)用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠直接對(duì)設(shè)備、裝置的實(shí)際工況變化情況進(jìn)行反映，管理人員可以以此為依據(jù)，有針對(duì)性地提升能源使用率。系統(tǒng)能夠追蹤能耗較高的重點(diǎn)設(shè)備的運(yùn)行情況，還能夠自動(dòng)將實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，分析設(shè)備的能耗表現(xiàn)，管理人員借助系統(tǒng)提供的能耗數(shù)據(jù)可更加高效地解決設(shè)備問題。若出現(xiàn)異常的能耗使用情況，系統(tǒng)能夠以最快的速度發(fā)送警報(bào)信息，技術(shù)人員也能夠在第一時(shí)間前往現(xiàn)場(chǎng)處理問題，避免問題長(zhǎng)期停留在化工生產(chǎn)系統(tǒng)中，朝著嚴(yán)重化的方向發(fā)展，通過及時(shí)處理來實(shí)現(xiàn)化工企業(yè)的節(jié)能提效的發(fā)展目標(biāo)。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)化工企業(yè)的氣、水以及電等能源消耗展開精準(zhǔn)計(jì)量時(shí)，可針對(duì)同一顆粒度條件下的能耗情況進(jìn)行對(duì)比分析，管理者可對(duì)不同介質(zhì)獨(dú)有的能耗規(guī)律進(jìn)行了解，并為其進(jìn)行科學(xué)排名，確定能源使用環(huán)節(jié)中的管理短板與不合理之處，改變?cè)镜哪茉捶峙浞桨福刂颇茉蠢速M(fèi)。

5.2 構(gòu)建閉環(huán)管理體系

化工企業(yè)原本的能耗管理工作中，受到技術(shù)、理念等方面的影響，往往采用事后處理的方式，即在已經(jīng)產(chǎn)生能耗問題后，才對(duì)存在問題的設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，這種處理方式的經(jīng)濟(jì)性較差[5]。而在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)體現(xiàn)出了全過程管控理念，兼顧了事前、事中以及事后三個(gè)階段的管理需求，為化工企業(yè)構(gòu)建了閉環(huán)式的先進(jìn)管理體系。系統(tǒng)全方位提供統(tǒng)計(jì)能源功能、管理能源使用實(shí)績(jī)功能以及最終的考核評(píng)價(jià)功能，全方位覆蓋前期計(jì)劃制定、中期調(diào)度操作以及后期管理考核等多方面管理需求?；て髽I(yè)聯(lián)合運(yùn)用數(shù)據(jù)分析挖掘技術(shù)與該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠精準(zhǔn)細(xì)化能耗指標(biāo)，系統(tǒng)為其提供可靠的數(shù)據(jù)來源，全面展示各個(gè)工序的主要能耗情況。以此推動(dòng)現(xiàn)有能耗管理流程不斷優(yōu)化，制定最優(yōu)能耗、設(shè)備管理流程，采用有實(shí)效的設(shè)備節(jié)能舉措?；て髽I(yè)的管理人員運(yùn)用在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)并分析氣、水、電等主要能源在指定周期范圍內(nèi)所形成的費(fèi)用，從而掌握能源費(fèi)用分布狀況，再對(duì)不同考核區(qū)間形成的能源成本實(shí)施比較與分析，根據(jù)分析結(jié)果來落實(shí)日常性的能耗管理以及績(jī)效獎(jiǎng)懲實(shí)施工作。

5.3 建立集成化的監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)助力化工企業(yè)構(gòu)建綜合化、集成化、全面化的能源監(jiān)控中心，集中監(jiān)控耗電設(shè)備、耗能設(shè)備、固體燃料、生產(chǎn)運(yùn)行、動(dòng)力介質(zhì)以及計(jì)量裝置等的相應(yīng)情況。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還能夠和化工企業(yè)所用的其他系統(tǒng)進(jìn)行連接與集成，實(shí)現(xiàn)和SCADA、DCS、PLC、MES等信息管理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸與其他方面的交互，消除化工企業(yè)潛在的信息孤島問題?；て髽I(yè)可借此構(gòu)建數(shù)據(jù)共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)供銷數(shù)據(jù)、化工生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及能源數(shù)據(jù)的相互聯(lián)動(dòng)與對(duì)接，更好地挖掘與利用各種數(shù)據(jù)資源，把握生產(chǎn)與能耗之間的平衡，提高生產(chǎn)管理水平[6]。

6 結(jié)論

化工企業(yè)落實(shí)能源管理工作刻不容緩，面對(duì)能耗管理在技術(shù)、制度等方面的問題，企業(yè)應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要性與必要性。在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的能源數(shù)據(jù)檢測(cè)、圖形監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)分析、能耗警報(bào)以及設(shè)備管理等功能對(duì)于能源科學(xué)管理與合理使用均有重大意義。隨著化工企業(yè)能源消耗結(jié)構(gòu)不斷變化，數(shù)據(jù)量持續(xù)增加，應(yīng)繼續(xù)升級(jí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，強(qiáng)化其數(shù)據(jù)分析功能，以此來充分挖掘化工類企業(yè)的節(jié)能潛力，強(qiáng)化其在化工領(lǐng)域中的綜合競(jìng)爭(zhēng)力。