Resumo:As empresas de cimento são uma das indústrias de alto consumo de energia da China e sempre foram objeto de controle do governo para promover o trabalho de redução de emissões de poupança de energia. Estabelecer um sistema de gerenciamento de energia empresarial para alcançar a automação e a gestão científica de todo o processo a partir da captação de fatores de energia, monitoramento de processos e controle de gerenciamento de consumo de energia. Aumentar o uso racional da energia e reduzir o consumo de energia tem um papel fundamental no desenvolvimento das empresas de cimento.

Palavras-chave:Gestão de energia Fatores energéticos Design de sistemas Arquitetura de sistemas

1 Visão geral

As empresas de cimento são uma das indústrias de alto consumo de energia que eu ignorei e sempre foram objeto de controle do governo para promover a redução de emissões de energia. A produção de cimento é altamente dependente de energia, seu consumo de energia representa 40% -60% dos custos de produção, representando 7% -8% do consumo total de energia. A construção de um sistema de gerenciamento de energia centralizado e unificado permite a coleta, o cálculo, a análise e o processamento on-line de dados energéticos, de modo a otimizar a integração do equilíbrio de materiais energéticos, agendamento e otimização, operação e gerenciamento de equipamentos energéticos. Aumentar o uso racionalizado da energia, reduzir o consumo de energia e alcançar o papel de melhorar a eficiência do uso de energia desempenham um papel importante na realização da economia de energia e redução de emissões das empresas de cimento.

Para o desenvolvimento das empresas de cimento, transformação e atualização dos níveis de processo existentes, poupança de energia e redução de emissões, redução do consumo de energia, aumento do uso racionalizado da energia, construção de um melhor sistema de gestão pode tornar-se o problema comum enfrentado pela grande maioria das empresas de cimento.

Nos últimos anos, a China emitiu GB / T22336 2008 "Normas Gerais de Preparação do Sistema de Economia de Energia das Empresas" e GB / T23331-2009 "Requisitos do Sistema de Gestão de Energia", indicando a direção para a indústria do cimento estabelecer um sistema de gestão de energia, desenvolver uma economia de baixo carbono e alcançar a produção verde. Sua função principal é estabelecer um sistema de gerenciamento de energia no âmbito da empresa, usar integralmente os recursos da empresa vertebral, desenvolver a economia circular, alcançar a produção limpa da empresa e manter a melhoria contínua da empresa com o desenvolvimento tecnológico e a inovação, permitindo que as empresas alcancem os objetivos de redução de custos, poupança de energia e redução de emissões e criação de empresas de produção verde.

2 Consumo de energia no processo de produção de cimento

A produção de cimento é um processo de produção grande e complexo, que contém inúmeros níveis de produção, em todos os principais níveis de produção da produção de cimento, o consumo de energia integrado é composto por duas partes. Um é o consumo de carvão do cimento e o outro é o consumo de eletricidade do cimento. O início do consumo de energia é a entrada da matéria-prima na fábrica, o processo é todo o processo de produção do cimento. A composição do consumo de energia integrado da produção de cimento inclui, respectivamente, a quebragem e a uniformização de matérias-primas, a preparação de matérias-primas, a uniformização de matérias-primas, a decomposição pré-aquecida, a queima de cozinhas, o moído de cimento, o consumo de energia da embalagem de cimento e outros consumos de energia. A composição do consumo energético do cimento é mostrada na Figura 1.

3 Identificação de fatores energéticos

A aplicação do sistema de gerenciamento de energia é destinada a reduzir a energia, o consumo silencioso e a melhorar a eficiência do uso da energia, e a identificação, análise e controle dos fatores energéticos são o núcleo fundamental do sistema de gerenciamento de energia. A linha principal do funcionamento do sistema de gestão de energia é o controle de energia (controle de processos operacionais), com base na identificação e análise de fatores energéticos. Os fatores energéticos estão intimamente relacionados ao processo de produção da empresa. De acordo com as características do processo de produção, identificar os fatores de energia que afetam o consumo de energia em cada fase de produção, analisar o grau de impacto dos fatores de energia, identificar os fatores controláveis ​​e implementar o controle operacional dos fatores de energia controláveis. Os fatores energéticos que afetam o consumo de energia na produção de cimento existem principalmente nos seguintes níveis de produção:

(1) fatores energéticos no processo de preparação de matérias-primas do moinho de matérias-primas: incluindo a facilidade de desgaste das matérias-primas, o tamanho de partículas das matérias-primas de desgaste, a umidade das matérias-primas de desgaste, a finura das matérias-primas / combustíveis, etc.;

(2) fatores energéticos no processo de preparação de pó de carvão: incluindo a facilidade de desgaste do carvão, o tamanho de partículas do combustível de desgaste humano e a umidade do combustível de desgaste;

(3) fatores energéticos do processo de queima de cozinha de forno rotativo: inflamabilidade da matéria prima, valor da taxa de matéria prima, composição da matéria prima do forno humano, umidade da matéria prima no forno, tipo de combustível, valor térmico do combustível, tamanho da linha de produção;

(4) fatores energéticos no processo de moagem de cimento: propriedades de cozinha, variedade e quantidade de mistura, umidade de matéria-prima, tipo de moinho (sistema de moinho de bola, sistema de pré-moagem de prensa de rolos, sistema de moagem final de rolos), finura do produto acabado de cimento, etc.;

(5) Equipamento de processo e fatores de energia relacionados com a operação: cabeça do forno e queimador de cauda do forno, sistema de forno de decomposição do pré-aquecedor de cauda do forno, nível de operação do refrigerador de cabeça do forno, recuperação de calor residual, vazamento de ar do sistema, nível de equipamento e barreiras de equipamento, etc.

Além disso, a perda de energia, o tipo de energia, a qualidade e a proporção e a razoabilidade do cronograma de energia também são os principais fatores de energia que afetam o consumo de energia na produção de cimento.

4 Funções do sistema de gestão de energia

O sistema de gestão de energia EMS (sistema de gestão de energia) é uma parte importante do sistema de informação da empresa, as empresas querem ser capazes de adotar a automação, tecnologia da informação para estabelecer um sistema de gestão de energia, analisar, coletar, processar e processar fatores de energia controláveis, alcançar a automação e a gestão científica de todo o processo de captação de fatores de energia, monitoramento de processos, análise de consumo de energia, controle de gerenciamento de consumo de energia e outros. Assim, o equipamento energético, o planejamento energético, o equilíbrio energético, o desempenho energético e a previsão energética são combinados organicamente para que possam ser reparados usando a tecnologia de processamento e análise de dados para a análise e gerenciamento de produção offline. Utilização eficaz da energia, redução do consumo de energia, melhoria da qualidade ambiental, alcance o objetivo de poupar energia e reduzir o consumo, melhorar o nível geral de gestão de energia da empresa. Realizar funções como gerenciamento de controle de coordenação de energia, gerenciamento de análise de desempenho, gerenciamento de planos de indicadores de energia e gerenciamento de operações de equilíbrio de energia. As principais funções do sistema de gestão de energia são mostradas na Figura 2.

5 Desenho de sistemas de gestão de energia

Atualmente, o projeto e o desenvolvimento de aplicações de sistemas de gerenciamento de energia foram transformados de sistemas especializados para o desenvolvimento combinado com a direção de controle baseado em modelos. A otimização da operação é realizada ao mesmo tempo que a operação é automatizada. Análise, gerenciamento e controle dos dados de informação energética do sistema através da melhoria da conexão entre os aplicativos e os bancos de dados do sistema de gerenciamento de energia.

5.1 Princípios de design

(1) Desenho de sistemas de automação para sistemas de gerenciamento de energia:

(2) Realizar o controle descentralizado e a gestão centralizada do sistema energético;

Melhorar a coleta, armazenamento, gestão e utilização de informações energéticas;

(4) Otimizar o processo de gestão de energia; estabelecer um sistema de avaliação da gestão de energia;

(5) Estabelecer sistemas de comando de energia, deslocamento e equilíbrio, economizar energia e reduzir o consumo de produção;

(6) Acelerar o tratamento de falhas e anomalias do sistema de energia e melhorar a capacidade de resposta a acidentes energéticos em toda a planta.

5.2 Desenho de conteúdo

A função básica do sistema de gestão de energia é a coleta, classificação e agregação de dados, o processamento de uma grande quantidade de dados de informação energética, planejamento, previsão e análise através do sistema de gestão de energia, dados de energia (incluindo estatísticas e dados de previsão) são centralizados e relatados em tempo real, dando resultados estatísticos do consumo de energia, resultados de previsão e tendências de desenvolvimento do consumo de energia.

Responda rapidamente à tela de forma intuitiva, como tabelas de consulta de dados, escalas de dados, gráficos históricos e gráficos de tendência de previsão. Mostra a distribuição da quantidade de energia em cada estação, fornecendo a liderança empresarial ou gerenciamento para planejamento coordenado e controle gerencial. Promover a poupança de energia das empresas, a ciência da energia e da gestão. Realizar gerenciamento de controle coordenado de energia, gerenciamento de análise de desempenho, gerenciamento de planos de indicadores de energia, gerenciamento de operações de equilíbrio energético, etc. O projeto do sistema de gestão de energia abrange os seguintes subsistemas:

(1) Sistemas de rede de gestão de energia e sistemas de plataforma de software e hardware;

(2) Sistemas de coleta de dados em todos os locais do sistema energético;

(3) redundância do equipamento, sistema de teste de segurança;

4) Sistemas de armazenamento e análise de dados;

(5) Interface homem-máquina e sistema de exibição de tela grande.

6 Implementação de sistemas de gestão de energia

6.1 Arquitetura do sistema

A arquitetura típica do sistema de gerenciamento de energia inclui uma estrutura física de seis níveis, a camada de usuário, a camada de desempenho, a camada de aplicação, a camada de dados, a camada de comunicação de rede e a camada de coleta remota de dados (como mostrado na Figura 3).

Com base nos princípios do desenvolvimento da automação básica para a construção informatizada, a combinação de comunicações em rede, bancos de dados em tempo real e tecnologia Cliente / Servidor e software de plataforma de gerenciamento integrada SCADA, cria um conjunto de sistemas de gerenciamento de energia com o sistema SCADA como núcleo, que cumpre as funções de gerenciamento de energia em tempo real e fornece interfaces externas. Utilize o software SCADA para estabelecer funções de servidor de dados em tempo real do Servidor de E/S e estabelecer comunicações com bancos de dados relacionais para monitorar diagramas de fluxo dinâmicos, tabelas de parâmetros, curvas de tendência e outros recursos através da aquisição de dados on-line.

Como uma arquitetura, ela se caracteriza pela capacidade de aproveitar os pontos fortes de ambientes bilaterais não de software, organizando o trabalho de forma ordenada para o cliente e o servidor, aliviando a carga da transmissão de informações em todo o sistema.

No lado cliente, o usuário usa o aplicativo do cliente para realizar suas operações de acordo com suas definições e necessidades. Em seguida, a solicitação é enviada pelo aplicativo cliente para o servidor. Responde a solicitações enviadas de diferentes clientes através de aplicativos do lado do servidor. Neste momento, diferentes modos de processamento podem ser realizados, dependendo da configuração do servidor e do design do aplicativo do lado do servidor. Permite processar simultaneamente solicitações enviadas por vários clientes. Melhore significativamente a velocidade de resposta entre o cliente e o servidor, para que a transferência de dados e comandos seja mais rápida e oportuna.

6.2 Recolha de dados

Para construir um sistema de gerenciamento de energia empresarial, primeiro considere a coleta de informações energéticas e agrege e classifique uma grande quantidade de dados complexos de informações energéticas no processo de produção de cimento. Correspondê-los a diferentes etapas de produção para facilitar a nossa coleta. Em seguida, de acordo com os pontos de consumo de energia planejados na tabela de pacotes de consumo de energia, os dados de campo distribuídos em diferentes oficinas e pontos importantes são coletados e processados em tempo real e armazenados no sistema de controle DCS através da interface relevante para uso pelo sistema de gerenciamento de energia.

A coleta de informações é o processo de integração de dados de bancos de dados heterogêneos, a implementação do processo de integração de dados heterogêneos é dividida em duas etapas: primeiro, a coleta de dados de energia em tempo real do dispositivo de consumo de energia, ou seja, o projeto do sistema de controle distribuído (DCS), FCS, controlador programável (PLC) e outros sistemas de automação para o programa de interface do banco de dados em tempo real, integrando os dados de energia coletados em tempo real no banco de dados em tempo real. Estes dados incluem principalmente informações sobre o consumo de energia, a troca de energia e a perda de energia na linha de produção, bem como o consumo de energia dos principais equipamentos. A maioria dessas informações é obtida diretamente de sistemas de automação como DCS, FCS e PLC através de interfaces como OPC (OLE para Controle de Processo) e DDE (Dynamic Data Exchange). A integração de dados heterogêneros permite a conexão e compartilhamento automáticos de dados, mantendo a atualidade dos dados em tempo real.

Em seguida, os dados de energia e consumo coletados são transferidos para o sistema de gerenciamento de energia para processamento, onde o usuário pode realizar as operações correspondentes diretamente através da interface do banco de dados. Os sistemas de gerenciamento de energia incluem exibição de dados de consumo de energia, previsão de tendências e análise de informações energéticas no processo de produção. Os dados de energia do banco de dados podem ser consultados e chamados por categoria e hora a qualquer momento.

6.3 Redes de comunicação

Adote um switch Ethernet de classe industrial. Crie uma rede de anel redundante subregional. Os switches Ethernet industriais de anel em tempo real possuem a tecnologia Real-time RingTM, que permite uma redundância rápida de rede de anel tolerante a erros, com funções de administração de rede de alto nível, como configuração de portas, espelhagem de portas e priorização, para garantir a troca de informações em tempo real e precisão. A conexão entre aneis e aneis é feita por meio de uma topologia de acoplamento, criando uma rede de comunicação de coleta de dados de energia proprietária de alta confiabilidade.

6.4 Controle da Energia

O Controle de Serviço de Energia é um sistema de gerenciamento de informações de computador que combina análise de redução de dados, monitoramento de processos, gerenciamento de energia, equilíbrio de agendamento e otimização analítica. Os dados coletados são sintetizados, analisados e organizados, combinando os dados do plano de produção para o gerenciamento de energia. Inclui gerenciamento de análise de realidade energética, gerenciamento de qualidade energética, equilíbrio energético, gerenciamento de suporte operacional de sistemas de energia (incluindo gerenciamento de ordens de tarefas e análise de tendências).

O sistema é composto por um servidor de dados de E/S, um servidor de banco de dados relacional Oracle, um servidor Web e uma estação de trabalho. O servidor de dados de E/S é responsável pela coleta em tempo real de dados de medição brutos, armazenamento de compressão de histórico, cálculo secundário e fornecimento de dados em tempo real para monitoramento de problemas; O servidor de banco de dados Oracle é responsável pela coleta e armazenamento de estatísticas de medição como banco de dados de gerenciamento de estatísticas de medição de energia; O servidor da Web publica as imagens de detecção de dados em tempo real e curvas dinâmicas na forma de páginas da Web na Web da empresa, para consulta on-line dos departamentos relevantes, e fornece o sistema e os usuários para uma variedade de comunidades humanas e computadoras. Execute o software do sistema de monitoramento e gerenciamento de dados de medição na estação de trabalho para processamento analítico de dados de medição, gerenciamento de equipamentos, atribuição de permissões e muito mais.

7 Introdução ao Sistema de Gestão de Energia Empresarial da Angkor

O sistema de gerenciamento de energia empresarial da Angkor utiliza automação, tecnologia da informação e modelo de gerenciamento centralizado para implementar monitoramento dinâmico centralizado e gerenciamento de dados para a produção, distribuição e consumo das empresas, monitorando o consumo de energia de vários tipos de energia, como eletricidade, água, gás, vapor e ar comprimido. Através da análise de dados, mineração e análise de tendências, ajuda as empresas a realizar estatísticas de consumo de energia, análise interacional, análise de custos de energia, previsão de uso de energia, análise de emissões de carbono para melhorar a gestão de energia, melhorar a eficiência do uso de energia, explorar o potencial de poupança de energia e avaliar a poupança de energia.

7.1 Estrutura do sistema

7.2 Aplicações

Aço, petroquímica, metalurgia, metais não ferrosos, mineração, medicina, cimento, carvão, logística, ferrovias, aviação, madeira, matérias-primas químicas e equipamentos mecânicos e elétricos, produtos elétricos, fabricação de ferramentas, etc.

7.3 Funções do sistema

7.3.1 Visualização

Exibir o consumo total de energia das empresas, os valores de desconto, os custos de energia, as tendências de consumo de energia, a proporção de consumo de energia de subitens, a comparação regional de consumo de energia, bem como as condições climáticas atuais, a poluição e a dinâmica do consumo de energia de processos ou segmentos importantes da empresa em 3D.

7.3.2 Monitoramento em tempo real

Monitoramento em tempo real do uso de energia, alarmes e outras situações em todos os pontos da empresa. Para que os usuários corporativos possam monitorar o funcionamento de cada ponto em tempo real e, ao mesmo tempo, controlar os alarmes do ponto de forma mais rápida e eficaz.

7.3.3 Monitoramento do transformador

Mostrar a situação de carga de cada tensor, de modo que o planejamento científico e razoável para a situação do transformador pode ser feito. Descubra os melhores padrões de funcionamento através da análise comparativa do desempenho elétrico em vários estados de parâmetros operacionais. Ajuste a carga de acordo com o melhor modo de funcionamento para reduzir o consumo de energia e reduzir a perda de energia.

7.3.4 Estatísticas de energia

A partir do tipo de uso de energia, área de monitoramento, processo de produção / período de trabalho, subitens e outras dimensões, usando curvas, gráficos de torta, histogramas, gráficos acumulativos, tabelas digitais e outros métodos para as estatísticas de uso de energia das empresas, análise anual, análise cíclica, análise de desempenho, comparação de ofertas de desconto, consumo de energia por unidade de produto, estatísticas de consumo de energia por unidade de valor de produção, para identificar as lacunas no processo de uso de energia e lugares irracionais, ajustando assim a estratégia de distribuição de energia e reduzindo o desperdício no processo de uso de energia.

7.3.5 Consumo único do produto/valor de produção

Conectando-se ao sistema MES corporativo, a produção do produto e os dados de consumo de energia coletados pelo sistema geram gráficos de tendências de consumo único do produto em um único consumo de produto e realizam análises comparativas e de ciclo. Para que as empresas possam ajustar o processo de produção de acordo com o consumo individual do produto, reduzindo assim o consumo de energia.

7.3.6 Análise do desempenho

As estatísticas de desempenho de todos os tipos de uso de energia, consumo, conversão, por turno, região, linha de produção, período de trabalho, etc. são realizadas de acordo com os indicadores de desempenho do plano de energia ou quotas, para ajudar as empresas a entender os níveis internos de eficiência energética e o potencial de poupança de energia.

7.3.7 Previsões de consumo de energia

Analisando o uso de energia dos processos de produção empresariais, equipamentos de produção, etc., crie um modelo de cálculo do consumo de energia e corrija os dados e modelos de acordo com os algoritmos de inteligência artificial para fornecer uma base eficaz para a tomada de decisões de economia de energia.

7.3.8 Monitoramento operacional

O sistema coleta dados sobre a área, o segmento de trabalho, o consumo de energia do equipamento, monitora o estado operacional do equipamento e do processo, como temperatura, umidade, fluxo, pressão, velocidade, etc., e suporta o monitoramento operacional do sistema de distribuição de energia variável. Os dados gerenciados de consumo de energia podem ser navegados rapidamente diretamente do plano de monitoramento dinâmico, permitindo consultar o consumo de energia relevante por tipo de energia, oficina, período de trabalho, tempo e outras dimensões.

7.3.9 Análise do relatório

Anualmente, mensalmente e diariamente, a análise estatística multifacetada do uso de energia da empresa, a perda de linha, a operação do equipamento, a operação de manutenção, etc., permite que os usuários entendam o funcionamento do sistema em vários aspectos e forneçam aos usuários uma base de dados para que os usuários possam descobrir anormalidades no equipamento, identificar pontos de melhoria e explorar o potencial de poupança de energia para a situação de uso de energia.

7.3.10 Alerta de incidentes

Monitore continuamente o funcionamento do equipamento e do sistema para alertar sobre falhas de comunicação, anomalias de dados, excedimentos de quotas, excedimentos de parâmetros de processo, anomalias ou falhas do equipamento, alertar a empresa e encontrar problemas e formar um registro de alarme.

7.3.11 Suporte para dispositivos móveis

O aplicativo suporta o sistema operacional Android e iOS, facilitando que os usuários dominem o consumo de energia empresarial, a análise de eficiência, a análise de comparação de ano a ano, o desconto de consumo de energia, a previsão do uso de energia, o monitoramento operacional, o alarme anormal, etc., por categoria de energia, região, oficina, processo, grupo, dispositivo e outras dimensões.

7.4 Selecção de equipamentos de campo

8 Conclusão

Os sistemas de gestão de energia visam reduzir o consumo de energia e melhorar a eficiência do uso de energia. As plataformas de gerenciamento de informações e comunicações em rede são o núcleo do sistema de gerenciamento de energia, baseado na identificação, coleta e avaliação dos fatores energéticos. Os sistemas de gerenciamento de energia podem reduzir eficazmente o consumo de energia de produção das empresas através da análise de dados de consumo de energia, juntamente com estratégias racionais de poupança de energia e sistemas de monitoramento de consumo de energia. O sistema de gerenciamento de energia é aplicado à produção de empresas de cimento, que pode efetivamente melhorar a eficiência do uso de energia das empresas de produção de cimento, reduzir os custos de produção de cimento e melhorar a competitividade das empresas de cimento. As empresas produtoras de cimento não só aumentaram a eficiência econômica, mas também promoveram o desenvolvimento da economia circular. A implementação do sistema de gerenciamento de energia aplicado pelas empresas para alcançar a harmonia entre os benefícios empresariais e os benefícios sociais é a responsabilidade social da empresa e a necessidade intrínseca do desenvolvimento da própria empresa.