요약:시멘트기업은 우리 나라 고에너지소모업종의 하나로서 줄곧 정부가 에너지절약과 오염물방출감소 사업을 추진하는 통제대상이였다.기업 에너지 관리 시스템을 구축하여 에너지 요소로부터 수집, 과정 모니터링, 에너지 소모 관리 통제 전 과정의 자동화, 과학화 관리를 실현한다.에너지의 합리화 사용을 확대하고 에너지 소모를 줄이는 것은 시멘트 기업의 발전에 매우 중요한 역할을 한다.

키워드:에너지 관리 에너지 요소 시스템 설계 시스템 아키텍처

1 개요

시멘트 기업은 내가 에너지 소모가 많은 업계 중의 하나이며, 줄곧 정부가 에너지 절약 및 배출 감소 업무를 추진하는 통제 대상이다.시멘트 생산은 놀라움에 대한 의존도가 매우 높으며, 그 에너지 소비가 생산 척본 비용에서 차지하는 비율은 40~60% 에 달하며, 전체 에너지 소비 총량의 7~8% 를 차지한다.집중적이고 통일된 에너지 관리 시스템을 건설하면 에너지 데이터에 대한 온라인 수집, 계산, 분석 및 처리를 실현할 수 있으며, 따라서 에너지 자재의 균형, 스케줄링 및 최적화, 에너지 설비 운행 및 관리 등 방면의 분출 최적화 통합을 실현할 수 있다.에너지의 합리화 사용을 확대하고 에너지 소모를 줄이며 에너지 사용 효율을 높이는 역할을 하는 것은 시멘트 기업의 에너지 절약과 배출 감소를 실현하는 데 중요한 역할을 발휘한다.

시멘트 기업의 발전에 대해 기존의 공예 수준을 개조하고 업그레이드하며 에너지 절약과 배출 감소, 에너지 소모를 줄이고 에너지의 합리화 사용을 확대하며 비교적 좋은 에너지 관리 시스템을 구축하는 것은 절대 다수의 시멘트 기업이 공동으로 직면하는 문제가 되었다.

최근 몇 년 동안 중국은 GB/T22336 2008"기업 에너지 절약 표준 체계 편제 통칙"과 GB/T23331-2009"에너지 관리 체계 요구"를 발표하여 시멘트 업계에 에너지 관리 체계를 구축하고 저탄소 경제를 발전시키며 녹색 생산을 실현하는 방향을 제시했다.그 주요 기능은 기업 범위 내에서 에너지 관리 체계를 구축하여 기업 자원을 종합적으로 이용하고 순환 경제를 발전시켜 기업의 청결 생산을 실현하고 기술 개발과 혁신으로 기업의 지속적인 개선을 유지함으로써 기업이 원가를 낮추고 에너지 절약과 배출 감소를 추진하며 녹색 생산 기업을 만드는 목표에 도달하도록 하는 것이다.

2 시멘트 생산 공정에서의 에너지 소모

시멘트 생산은 대형적이고 복잡한 생산 과정인데 그 중에서 많은 생산 부분을 포함한다. 시멘트 생산의 각 주요 생산 부분에서 종합적인 에너지 소모는 두 부분으로 구성된다.하나는 시멘트의 종합 석탄 소모이고, 다른 하나는 시멘트의 종합 전기 소모이다.에너지 소모의 시작 단계는 원료가 공장에 들어가는 것이고, 과정은 전체 시멘트의 생산 단계이다.시멘트 생산 종합 에너지 소모의 구성은 각각 원료 파쇄 및 균등화, 원료 제조, 원료 균등화, 예열 분해, 소제 숙성 재료, 시멘트 분말, 시멘트의 포장 에너지 소모 및 기타 에너지 소모를 포함한다.시멘트 종합 에너지 소모의 구성은 그림 1과 같다.

3 에너지 요소 식별

에너지 관리 시스템 응용은 에너지, 소모량을 줄이고 에너지 이용 효율을 높이는 것을 목적으로 하며, 에너지 요소의 식별, 분석과 통제는 에너지 관리 시스템의 기초 핵심이다.에너지 관리 시스템 운영의 주선은 에너지 제어 (운영 프로세스 제어) 이며, 기초는 에너지 요소의 식별과 분석이다.에너지 요소는 기업의 생산 공정과 밀접한 관련이 있다.생산 공정의 특징에 따라 각 생산 단계에서 에너지 소모에 영향을 주는 에너지 요소를 식별하고 에너지 요소의 영향 정도를 분석하며 통제 가능한 요소를 식별하고 통제 가능한 에너지 요소에 대해 운행 통제를 실시한다.시멘트 생산 에너지 소비에 영향을 주는 에너지 요소는 주로 다음과 같은 생산 단계에 있습니다.

(1) 원료 연마기 원료 제조 과정 중의 에너지 요소: 원료의 연마성, 연마 원료의 입도, 연마 원료의 수분, 원료/연료의 세도 등을 포함한다;

(2) 석탄 연탄가루 제조 과정 중의 에너지 요소: 연탄의 연마성, 인마 연료 입도, 연마 연료의 수분을 포함한다;

(3) 회전가마 숙성 재료의 소성 과정의 에너지 요소: 원료의 가소성, 원료율치, 인가마 원료 성분, 입가마 원료 수분, 연료 종류, 연료 열치, 생산 라인 규모;

(4) 시멘트 분말 과정 중의 에너지 요소: 숙성 재료의 성능, 혼합재의 품종과 첨가량, 원료 수분, 연마기 형식 (볼 연마기 시스템, 롤러 프레스 예비 분말 시스템, 롤러 연마 끝 분말 시스템), 시멘트 완제품의 세도 등;

(5) 공예 설비 및 조작과 관련된 에너지 요소: 가마와 가마 연소기, 가마 예열기 분해로 시스템, 가마 냉각기 운행 조작 수준, 여열 회수, 시스템 누풍, 장비 수준 및 설비 전쟁 등.

또한 전력 무효 손실, 에너지 종류, 품질과 배합 비율 및 에너지 조절의 합리성도 시멘트 생산 에너지 소모에 영향을 주는 주요 에너지 요소이다.

4 에너지 관리 시스템 기능

에너지 관리 시스템 EMS(Energy management system)는 기업 정보화 시스템의 중요한 구성 부분이다. 기업은 자동화, 정보화 기술을 이용하여 에너지 관리 시스템을 구축하고 통제 가능한 에너지 요소를 분석, 수집, 가공, 처리하여 에너지 요소로부터 수집, 과정 모니터링, 에너지 소모 분석, 에너지 소모 관리 제어 등 전 과정의 자동화, 과학화 관리를 실현할 수 있기를 희망한다.따라서 에너지 설비, 에너지 계획, 에너지 균형, 에너지 실적, 에너지 예측을 유기적으로 결합시켜 데이터 처리와 분석 기술을 활용하여 오프라인 생산 분석과 관리를 할 수 있도록 한다.에너지를 효과적으로 이용하고 에너지 소모를 줄이며 환경의 질을 향상시켜 에너지 절약과 소모를 줄이고 기업의 전체 에너지 관리 수준을 향상시키는 목적을 달성한다.에너지 조정 제어 관리, 에너지, 실적 분석 관리, 에너지 지표 계획 관리, 에너지 균형 운행 관리 등 기능을 실현한다.에너지 관리 시스템의 주요 기능은 그림 2를 참조하십시오.

5 에너지 관리 시스템 시나리오 설계

현재 에너지 관리 시스템의 설계와 응용 연구 개발은 이미 전문가 시스템에서 모델 기반의 통제 방향을 결합하여 발전하는 것으로 전환되었다.자동화된 작업을 수행하면서 작업 최적화를 완료합니다.에너지 관리 시스템의 응용 프로그램과 데이터베이스 측의 연계를 보완함으로써 시스템이 에너지 정보 데이터에 대한 분석, 관리와 통제를 실현한다.

5.1 설계 원칙

(1) 에너지 관리 시스템을 규범화하는 자동화 시스템 설계:

(2) 에너지 시스템에 대한 분산 제어와 집중 관리를 실현한다.

(3) 에너지 정보의 수집, 저장, 관리 및 이용을 완비한다;

(4) 에너지 관리 프로세스를 최적화한다. 에너지 관리 평가 체계를 구축한다.

(5) 에너지, 스케줄링 및 균형 지휘 시스템을 구축한다. 에너지 절약과 생산 소모 감소;

(6) 에너지 시스템의 고장과 이상 처리를 가속화하고 전체 공장성 에너지 사고에 대한 반응 능력을 향상시킨다.

5.2 설계 내용

에너지 관리 시스템의 기초 기능은 데이터의 수집, 분류, 종합, 대량의 에너지 정보 데이터를 처리하고 에너지 관리 시스템을 통해 계획, 예측, 분석을 하며 에너지 데이터(통계 데이터와 예측 데이터 포함)가 실시간으로 집중되고 보고되며 에너지 소모의 통계 결과, 예측 결과 및 에너지 소모의 발전 추세를 제시한다.

데이터 조회표, 데이터 비례도, 히스토리 그래프 및 예측 추세도 등 직관적인 방식으로 디스플레이에 빠르게 반응한다.각 작업 공간에서의 에너지 분포 상황을 표시하고 이를 통해 기업 지도자나 관리 부서에 협조 계획, 관리 통제를 제공한다.기업의 에너지 절약과 소모 감소, 에너지, 관리의 과학화를 촉진한다.에너지 조정 통제 관리, 에너지, 실적 분석 관리, 에너지 지표 계획 관리, 에너지 균형 운행 관리 등을 실현한다.에너지 관리 시스템 설계는 다음 하위 시스템을 다룹니다.

(1) 에너지 관리 네트워크 시스템 및 소프트웨어 하드웨어 플랫폼 시스템;

(2) 에너지 시스템 각 사이트 데이터 수집 시스템;

(3) 장치 이중화, 안전 검사 시스템;

(4) 데이터 저장 및 분석 시스템;

(5) 휴먼 컴퓨터 인터페이스 및 대형 스크린 디스플레이 시스템.

6 에너지 관리 시스템 구현

6.1 시스템 아키텍처

일반적인 에너지 관리 시스템 아키텍처는 사용자 계층, 표현 계층, 응용 계층, 데이터 계층, 네트워크 통신 계층, 원격 데이터 수집 계층의 6단계 물리 구조를 포함한다(그림 3 참조).

기초 자동화를 정보화 건설로 발전시키는 원칙에 근거하여 네트워크 통신, 실시간 데이터베이스와 Client/Server 기술 및 SCADA 종합 관리 플랫폼 소프트웨어를 결합하여 시멘트 기업 관리 응용 기능에 부합하는 SCADA 시스템을 핵심으로 하는 에너지 관리 시스템을 구축하고 실제 라인의 데이터 감시, 공정 조작과 실시간 에너지 관리 기능을 대외적으로 인터페이스를 제공한다.SCADA 소프트웨어를 사용하여 I/O Server 실시간 데이터 서버 기능을 구축하고 관계 데이터베이스와 통신을 구축하며 온라인 데이터 수집을 통해 동적 흐름도, 매개변수 테이블, 추세 곡선 등의 모니터링 기능을 구현합니다.

일종의 체계 구조로서 특징은 쌍방의 비소프트웨어 환경의 장점을 발휘할 수 있다는 것이다. 업무를 클라이언트와 서버에 질서 있게 배정하여 완성함으로써 전체 시스템 정보 전달의 부담을 경감시켰다.

클라이언트에서 사용자는 자신의 정의와 수요에 따라 클라이언트의 응용 프로그램을 사용하여 자신의 조작을 완성한다.그런 다음 클라이언트 응용 프로그램에서 서버로 요청을 보냅니다.서버 측 애플리케이션을 통해 서로 다른 클라이언트로부터 제출된 요청에 응답합니다.이때 서버 구성과 서버측 응용 프로그램 설계에 따라 다른 처리 모드를 진행할 수 있습니다.여러 클라이언트 방향으로 전송된 요청을 동시에 처리할 수 있습니다.클라이언트와 서버 간의 응답 속도를 크게 향상시켜 데이터와 명령의 모서리를 더욱 빠르고 신속하게 전달할 수 있습니다.

6.2 데이터 수집

기업의 에너지 관리 시스템을 구축하려면 먼저 에너지 정보의 수집 작업을 고려하여 시멘트 생산 과정에서 대량의 번잡한 에너지 정보 데이터를 귀납하고 분류해야 한다.다른 생산 단계에 대응하여 우리의 채집에 편리하다.그런 다음 에너지 소비량 그룹표에 계획된 에너지 소비량에 따라 각 작업장과 중요한 부분에 분포된 현장 데이터를 실시간으로 수집하고 처리하여 관련 인터페이스를 통해 이 데이터를 DCS 제어 시스템에 저장하여 에너지 관리 시스템을 사용한다.

정보 수집은 이기종 데이터베이스의 데이터 통합 과정이다. 이기종 데이터 통합 과정의 실시는 두 단계로 나뉜다. 먼저 생산 에너지 소모 장치의 실시간 에너지 데이터 수집을 진행한다. 즉 분산 제어 시스템 (DCS), FCS, 프로그래밍 가능 컨트롤러 (PLC) 등 자동화 시스템에서 실시간 데이터베이스에 이르는 인터페이스 프로그램을 설계하여 실시간으로 수집된 에너지 데이터를 실시간 데이터베이스에 통합한다.이러한 데이터는 주로 생산 라인에서 반영하는 에너지의 소비, 에너지의 교환 및 에너지의 손실 정보, 주요 설비의 전기 소모 등을 포함한다.이러한 정보는 대부분 OPC(OLE for Process Control), DDE(Dynamic Data Exchange)와 같은 인터페이스를 통해 DCS, FCS, PLC와 같은 자동화 시스템에서 직접 얻을 수 있다.이기종 데이터 통합으로 자동 데이터 연결 및 공유를 실현하여 데이터의 실시간성을 유지합니다.

그 후 수집된 에너지, 소비 데이터를 에너지 관리 시스템으로 전송하여 처리하여 사용자가 직접 인터페이스를 통해 데이터베이스에 상응하는 조작을 할 수 있도록 한다.에너지 관리 시스템은 생산 공정 에너지 소비량 데이터 표시, 추세 예측 및 에너지 정보 분석 등의 기능을 갖추고 있다.데이터베이스의 에너지 데이터는 언제든지 범주 및 시간에 따라 쿼리 및 호출할 수 있습니다.

6.3 통신망

산업용 이더넷 스위치를 사용하여 지역별로 이중화된 루프넷을 구축합니다.실시간 루프 산업 이더넷 스위치는 Real-time RingTM 기술을 독점하고 있으며, 빠른 내결함성 루프 네트워크 이중화를 실현하고, 포트 구성, 포트 미러링, 우선순위 구분 등 높은 등급의 네트워크 관리 기능을 가지고 있으며, 정보 교환의 실시간성과 정확성을 보장한다.루프와 루프 사이에는 결합 토폴로지 구조로 연결하여 신뢰할 수 있는 전유의 에너지 데이터 수집 통신 네트워크를 구축한다.

6.4 에너지 관리

에너지 서비스 관리 통제는 데이터 귀납 분석, 과정 모니터링, 에너지 관리, 스케줄링 균형 및 분석 최적화를 일체화한 컴퓨터 정보 관리 시스템이다.시스템은 수집된 데이터를 귀납, 분석 및 정리하고 생산 계획 데이터와 결합하여 에너지 관리 작업을 수행합니다.에너지 통합 분석 관리, 에너지 품질 관리, 에너지 밸런싱, 관리 에너지 시스템 운영 지원 관리 (임무 명세서 관리 및 트렌드 분석 포함) 등이 포함된다.

시스템은 I/O 데이터 서버, Oracle 관계 데이터베이스 서버, 웹 서버 및 워크스테이션으로 구성됩니다.I/O 데이터 서버는 원시 계량 데이터의 실시간 수집, 히스토리 압축 저장, 2차 계산 및 모니터링 곤경에 대한 실시간 데이터 제공을 담당합니다.Oracle 데이터베이스 서버는 에너지 측정 통계 관리 데이터베이스로서 측정 통계 데이터의 수집 및 저장을 담당합니다.웹 서버는 *의 실시간 데이터 감지 화면과 동적 곡선을 웹페이지 형식으로 기업 인터넷에 게시하여 관련 부서가 온라인으로 열람할 수 있도록 하고 시스템과 사용자의 각종 인간과 컴퓨터 경계를 제공한다.워크스테이션에서 계량 데이터 모니터링 및 관리 시스템 소프트웨어를 실행하여 계량 데이터에 대한 분석 처리, 설비 관리, 권한 분배 등을 진행한다.

7 앙코르 기업 에너지 관리 시스템 소개

에너지 에너지 관리 시스템은 자동화, 정보화 기술과 집중 관리 모델을 채택하여 기업의 생산, 송배와 소모 단계에 대해 집중 편평화된 동태 모니터링과 데이터화 관리를 실시하고, 기업의 전기, 물, 가스, 증기 및 압축공기 등 각종 에너지원의 소모 상황을 모니터링하며, 데이터 분석, 발굴과 추세 분석을 통해 기업이 각종 에너지 수요 및 에너지 사용 상황, 에너지 품질, 제품 에너지 단위 소모, 각 공정의 에너지 소모, 에너지 사용 잠재력, 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 절약 및 에너지 사용량 등 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 절약 및 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 사용량 예측

7.1 시스템 구조

7.2 어플리케이션 장소

철강, 석유화학, 야금, 비철금속, 채광, 의약, 시멘트, 석탄, 물류, 철도, 항공공업, 목재, 화학원료 및 전기기계설비, 전기제품, 공기구 제조 등.

7.3 시스템 기능

7.3.1 시각적 표시

기업의 각종 에너지 소모 총량, 기준치, 에너지 원가, 에너지 소모 추세, 항목별 에너지 소모 비율, 지역 에너지 소모 대비 및 현재 날씨 상황, 오염 상황을 전시하고 기업의 중요한 공예 또는 공정의 에너지 소모 동태를 3차원으로 전시한다.

7.3.2 실시간 모니터링

기업 각 지점의 에너지 사용, 경보 등 상황을 실시간으로 모니터링한다.기업 사용자가 각 지점의 운영 상황을 실시간으로 모니터링할 수 있도록 하는 동시에 지점의 경보를 더욱 빠르고 효과적으로 파악할 수 있도록 한다.

7.3.3 변압기 모니터링

각 전압기의 부하 상황을 보여줌으로써 변압기 상황을 과학적이고 합리적으로 계획할 수 있다.각종 운행 매개 변수 상태에서 전기 사용 효능의 비교 분석을 통해 비교적 좋은 운행 패턴을 찾아낸다.더 나은 작동 모드에 따라 부하를 조정하여 전력 소비량을 줄이고 전력 손실을 줄일 수 있습니다.

7.3.4 에너지 사용 통계

에너지 사용 종류, 모니터링 구역, 생산 공정/공정 시간, 항목별 등 차원에서 곡선, 케이크 그래프, 직사각형 그래프, 누적 그래프, 디지털 테이블 등 방식으로 기업 에너지 사용 통계, 전년 동기 대비, 전월 대비 분석, 실적 분석, 할인 대비, 단위 제품 에너지 소모, 단위 생산액 에너지 소모 통계를 채택하여 에너지 사용 과정 중의 허점과 불합리한 점을 찾아내어 에너지 분배 전략을 조정하고 에너지 사용 과정 중의 낭비를 줄인다.

7.3.5 제품/생산액 소모량

기업 MES 시스템과 연결하여 제품 생산량 및 시스템에서 수집한 에너지 소모 데이터를 통해 제품 단위 소모에서 제품 단위 소모 추세도를 생성하고 전년 동기 대비 및 전월 대비 분석을 진행한다.기업이 제품의 단위 소모 상황에 따라 생산 공정을 조정하여 에너지 소모를 줄일 수 있도록 하다.

7.3.6 성과 분석

각종 에너지 사용, 소모, 전환에 대하여 작업반, 지역, 생산라인, 공사 구간 등에 따라 일, 주, 월, 년, * 기간 성과 통계를 에너지 계획 또는 정액으로 제정한 성과 지표에 따라 KPI 비교 심사를 진행하여 기업이 내부 에너지 효율 수준과 에너지 절약 잠재력을 이해하도록 돕는다.

7.3.7 에너지 소비 예측

기업 생산 공정, 생산 설비 등의 에너지 소모 사용 상황을 분석하여 에너지 소모 계산 모델을 구축하고 인공지능 알고리즘에 따라 데이터와 모델을 수정하여 에너지 절약에 효과적인 결정 근거를 제공한다.

7.3.8 운영 모니터링

시스템은 지역, 공정 구간, 설비 에너지 소모에 대해 데이터 수집을 진행하고, 설비 및 공정 운행 상태, 예를 들면 온도, 습도, 유량, 압력, 속도 등을 모니터링하며, 변배전 시스템의 1차 운행 감시를 지원한다.동적 모니터링 평면도에서 관리되는 에너지 소비 데이터를 직접 빠르게 탐색할 수 있으며, 에너지 종류, 작업장, 작업 구간, 시간 등 차원에 따라 관련 에너지 사용량을 조회할 수 있다.

7.3.9 분석 보고서

년, 월, 일로 기업의 에너지 이용 상황, 회선 손실 상황, 설비 운행 상황, 운영 상황 등에 대해 다방면의 통계 분석을 진행하여 사용자로 하여금 다방면으로 시스템의 운행 상황을 이해하게 하고 사용자에게 데이터 기초를 제공하여 사용자가 설비 이상을 쉽게 발견할 수 있도록 함으로써 개선점을 찾아내고 에너지 사용 상황에 대해 에너지 절약 잠재력을 발굴한다.

7.3.10 사건 신고

설비와 시스템 운행을 지속적으로 모니터링하고, 통신 실패, 데이터 이상, 정액 초과, 공정 매개 변수 이상 한계, 설비 이상 또는 고장에 대해 경보를 진행하며, 기업에 주의와 문제 찾기를 일깨우고, 경보 로그를 형성한다.

7.3.11 모바일 지원

APP는 Android, iOS 운영체제를 지원하여 사용자가 에너지 분류, 지역, 작업장, 공정, 작업반, 설비 등 서로 다른 차원에 따라 기업의 에너지 소모, 효율 분석, 동일 전월 대비 분석, 에너지 소모 할인, 에너지 사용 예측, 운행 감시, 이상 경보 등을 쉽게 파악할 수 있다.

7.4 현장 장치 옵션

8 결어

에너지 관리 시스템은 에너지 소비를 줄이고 에너지 이용 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.정보 관리와 인터넷 통신 플랫폼은 에너지 관리 시스템의 핵심이고 기초는 에너지 요소의 식별, 데이터 수집과 평가이다.에너지 관리 시스템은 에너지 소모 데이터를 분석하고 합리적인 에너지 절약 전략과 에너지 소모 모니터링 시스템을 조합함으로써 기업의 생산 에너지 소모를 효과적으로 줄일 수 있다.에너지 관리 시스템을 시멘트 기업의 생산에 응용하면 시멘트 생산 기업의 에너지 이용 효율을 효과적으로 향상시키고 시멘트의 생산 원가를 줄이며 시멘트 기업의 경쟁력을 높일 수 있다.시멘트 생산 기업은 경제 효익을 증가시켰을 뿐만 아니라 동시에 순환 경제의 발전을 촉진시켰다.기업이 에너지 관리 시스템을 응용하여 기업 효익과 사회 효익의 조화로운 통일을 실현하는 것은 기업의 사회적 책임일 뿐만 아니라 기업 자체 발전의 내재적인 수요이기도 하다.