從能源計(jì)量和管理的角度,論述了煉鋼廠的能源計(jì)量管理系統(tǒng)的基本組成及功能。該系統(tǒng)的建立,將使煉鋼廠能源介質(zhì)的計(jì)量管理工作實(shí)現(xiàn)自動采集、瞬時(shí)監(jiān)測、故障報(bào)警、能流jian視;完成報(bào)表統(tǒng)計(jì)、離線輸入、成本分析、預(yù)測參考等功能。提高了計(jì)量管理工作的層次和力度,對煉鋼廠均衡、穩(wěn)定生產(chǎn),盡量平衡公司管網(wǎng)的壓力和負(fù)荷,廠內(nèi)生產(chǎn)決策和安排、調(diào)度和調(diào)整,節(jié)約優(yōu)化用能,保證全廠整體利益都有重要的指導(dǎo)意義。
鋼鐵企業(yè)是耗能大戶,不斷提高鋼鐵企業(yè)自身節(jié)能降耗水平是鋼鐵企業(yè)始終追求的目標(biāo)。煉鋼廠是鋼鐵公司的重要組成部分,其能源的使用和發(fā)生狀況具有自身特點(diǎn),對能源的計(jì)量、檢測及管理有較高的要求,其能源使用、回收的計(jì)量和管理水平又直接關(guān)系到公司整體能源網(wǎng)絡(luò)的合理平衡和有效運(yùn)行,但目前我國各鋼鐵公司的煉鋼廠基本沒有自己的能源計(jì)量管理體系,使得生產(chǎn)中能源的使用和回收存在不同程度的不合理性。
因此,盡快建立煉鋼廠自身較為完整和準(zhǔn)確的能源計(jì)量管理系統(tǒng),可以有效地彌補(bǔ)生產(chǎn)廠本身在能源介質(zhì)使用及管理上的欠缺,滿足煉鋼廠內(nèi)部能源介質(zhì)的計(jì)量、檢測及管理需要,使其能在未來的工作和生產(chǎn)中明確能源介質(zhì)的使用和消耗狀況,便于其進(jìn)行數(shù)據(jù)整理、能耗分析及生產(chǎn)調(diào)度和調(diào)整,提高能源介質(zhì)的利用率及用能經(jīng)濟(jì)性和合理性。本文以某鋼鐵集團(tuán)公司煉鋼廠為例,介紹了能源計(jì)量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、組成及其功能,對其它煉鋼廠具有一定參考價(jià)值。
1 煉鋼廠工藝流程簡介
該鋼鐵集團(tuán)公司下屬煉鋼廠的工藝流程情況基本如下:由煉鐵廠高爐生產(chǎn)出的大量高溫鐵水,通過保溫良好的yu雷形混鐵車送至煉鋼廠,首先進(jìn)入煉鋼廠的脫硫間進(jìn)行預(yù)處理,再由yu雷車運(yùn)至倒罐站,鐵水扒渣后兌入轉(zhuǎn)爐,與經(jīng)調(diào)度計(jì)劃稱量后先裝入轉(zhuǎn)爐的廢鋼等一起進(jìn)行冶煉。轉(zhuǎn)爐冶煉作業(yè)由過程計(jì)算機(jī)進(jìn)行靜態(tài)控制和計(jì)算,自動完成全部煉鋼過程。熔煉出爐的鋼水根據(jù)不同鋼種的具體技術(shù)要求,進(jìn)行爐外二次精煉,然后分別經(jīng)連鑄或模鑄生產(chǎn)線產(chǎn)出煉鋼工序最終產(chǎn)品———連鑄坯或鑄鋼坯。其主要生產(chǎn)流程如圖1所示。
煉鋼廠消耗的主要能源介質(zhì)有:氧氣、氮?dú)狻鍤狻⒔範(fàn)t煤氣、蒸汽、電力、水等,回收的能源介質(zhì)有:轉(zhuǎn)爐煤氣和蒸汽。
2 能源計(jì)量管理系統(tǒng)基本內(nèi)容
2.1 能源介質(zhì)的計(jì)量、檢測
該煉鋼廠現(xiàn)有的能源計(jì)量、檢測系統(tǒng)主要由三部分組成:(1)各種進(jìn)廠能源介質(zhì)數(shù)據(jù)由能源中心統(tǒng)一采集;(2)部分工序、設(shè)備消耗能源介質(zhì)數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)采集或計(jì)算(如連鑄等);(3)部分工序、設(shè)備消耗能源介質(zhì)數(shù)據(jù)由人工抄表(如RH等)。
數(shù)據(jù)來源較多,有些數(shù)據(jù)因管網(wǎng)交叉尚需人工進(jìn)行二次計(jì)算處理,使得月末數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作復(fù)雜,容易發(fā)生錯誤,即使數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題,也不易查找原因。而且生產(chǎn)中管網(wǎng)故障及異常很難察覺,無法及時(shí)消除隱患。
因此,必須從根本上解決問題。在煉鋼廠原有的能源介質(zhì)管網(wǎng)上,為控制生產(chǎn)和計(jì)量需要,安裝有大量的各類計(jì)量儀表和動力控制閥門,對各種能源介質(zhì)的流量、壓力、溫度等量進(jìn)行檢測和計(jì)量。這些儀表大多是模擬儀表盤,其中有少部分控制工藝的量在過程機(jī)中有顯示。
本系統(tǒng)在管網(wǎng)現(xiàn)有計(jì)量儀表的基礎(chǔ)上,從使用、安全及管理的角度進(jìn)一步完善系統(tǒng)配置,補(bǔ)充計(jì)量、管理需要而原系統(tǒng)沒有的計(jì)量點(diǎn),替換原系統(tǒng)已有但滿足不了未來使用要求的儀表,使系統(tǒng)管網(wǎng)在硬件上首先滿足計(jì)算機(jī)計(jì)量、檢測及管理的要求。系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。
2.1.1 數(shù)據(jù)的采集及處理
(1)將分散的各測量點(diǎn)一次儀表上的模擬量集中到計(jì)算機(jī)上,經(jīng)過抗干擾、隔離放大、濾波、電流電壓轉(zhuǎn)換器及A/D后轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,并按一定要求形成1s平均量,1min平均量,1h平均量。(2)通過長距離的連網(wǎng)系統(tǒng)及通信管理系統(tǒng)的軟、硬件,將各數(shù)據(jù)送至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。
2.1.2 故障報(bào)警及jian視
計(jì)算機(jī)對采集到的各數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警上、下限判斷,對有報(bào)警的信號保存前后1-5min數(shù)據(jù),并按網(wǎng)絡(luò)規(guī)約送到報(bào)警jian視器進(jìn)行顯示和自動打印。進(jìn)行主要報(bào)警參數(shù)的跟蹤,根據(jù)報(bào)警記錄內(nèi)容和趨勢曲線,正確判斷故障發(fā)生原因。
2.1.3 能流圖顯示
設(shè)計(jì)一套工藝流程動態(tài)畫面,進(jìn)行各種能源介質(zhì)的工藝流程圖顯示,包括各采樣點(diǎn)的瞬時(shí)值顯示,計(jì)量點(diǎn)采集數(shù)據(jù)的累積值顯示等。實(shí)現(xiàn)以上功能后,可方便地在線獲得能源介質(zhì)消耗、回收的各種數(shù)據(jù),隨時(shí)掌握各工序及主要設(shè)備的運(yùn)行狀況和能耗數(shù)據(jù),自動監(jiān)測管網(wǎng)運(yùn)行時(shí)態(tài),提前預(yù)知故障,防患于未然。
2.2 能源管理
煉鋼廠原來的能源介質(zhì)消耗和回收情況均靠人工統(tǒng)計(jì)、計(jì)算,工作重復(fù),數(shù)據(jù)繁雜,效率不高,容易出錯,與現(xiàn)代化管理和生產(chǎn)節(jié)奏不相適應(yīng)。報(bào)表統(tǒng)計(jì)、成本核算及預(yù)測分析等也由人工進(jìn)行,系統(tǒng)性、規(guī)范性較差。能源計(jì)量管理系統(tǒng)可以方便地實(shí)現(xiàn)快速統(tǒng)計(jì)、自動報(bào)表、專家分析等功能,由計(jì)算機(jī)代替人工,達(dá)到理想的準(zhǔn)確度和效率。
2.2.1 報(bào)表統(tǒng)計(jì)
通過數(shù)據(jù)庫管理軟件,自動生成各種能耗的日報(bào)、月報(bào)、年報(bào)及各種能耗曲線,使數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、整理由原來的人工化過渡到計(jì)算機(jī)化,提高工作效率和準(zhǔn)確性。
2.2.2 離線數(shù)據(jù)輸入
通過一套可輸入不可測量參數(shù)和可變參數(shù)(如報(bào)警上、下限等)的系統(tǒng)支持軟件,提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。
2.2.3 成本統(tǒng)計(jì)分析
實(shí)時(shí)掌握各工序及主要設(shè)備的能耗狀況,對不同品種、規(guī)格的能耗進(jìn)行綜合評估,按班進(jìn)行能源成本統(tǒng)計(jì)分析,并對能源成本進(jìn)行管理。進(jìn)行工序能耗和成本的分析與評價(jià),完成煉鋼廠與能源中心之間的信息傳遞與交流等。
2.2.4 潮流jian視
通過CRT畫面,可以方便地實(shí)現(xiàn)各種能源介質(zhì)的工藝流程圖顯示,自動生成趨勢曲線或直方圖,隨時(shí)掌握各主要設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及能源介質(zhì)的消耗和發(fā)生、回收情況,便于進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度和調(diào)整。
2.2.5 預(yù)測參考
利用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及專家知識庫,預(yù)測下一年度能源介質(zhì)需求及供應(yīng)規(guī)劃和措施。以上功能的實(shí)現(xiàn),使能源介質(zhì)的消耗、回收等數(shù)據(jù)和狀況的管理功能大大增強(qiáng),為生產(chǎn)決策、調(diào)度和調(diào)整提供在線參考。
煉鋼廠能源計(jì)量管理系統(tǒng)的建立,使煉鋼廠能源介質(zhì)的計(jì)量、檢測自動化,實(shí)現(xiàn)了自動采集、瞬時(shí)監(jiān)測、故障報(bào)警、能流jiajn視;提高了管理工作的層次和力度,完成了報(bào)表統(tǒng)計(jì)、離線輸入、成本分析、預(yù)測參考等功能。為煉鋼廠均衡、穩(wěn)定生產(chǎn),盡量平衡公司管網(wǎng)的壓力和負(fù)荷,廠內(nèi)生產(chǎn)決策和安排、調(diào)度和調(diào)整,節(jié)約優(yōu)化用能,保證全廠整體利益都有重要的指導(dǎo)意義。
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