结合物联网技术设计了新的水泥企业能耗对标系统

2023-03-07

摘要：由于传统系统没有考虑水泥企业的能耗标准和绩效指标，导致水泥企业资源利用率降低，能耗大。 为此，本研究结合物联网技术，设计了一种新型水泥企业能耗对标系统。 一是设计水泥企业能耗对标体系框架，将水泥生产过程中的主要能耗指标作为系统的KPI指标，对不同的指标分别进行计算，并制定相应的能耗标准。 在此基础上，根据水泥企业能耗标准分析用户需求和非功能需求，将系统的总体架构图和模块流程图与物联网技术相结合，明确系统需要实现的功能达到。 仿真结果表明，该系统能够有效提高水泥企业的资源利用率，降低生产过程中的能源消耗。

关键词：物联网技术； 水泥企业； 能源消耗基准； 能耗标准； 资源利用率

介绍

随着国家环保力度的加强，国内水泥行业开始重视生产过程中的节能减排。 同时，随着国家对能耗考核指标的要求越来越严格，水泥生产企业需要降低生产能耗，以满足新的环保发展需要。 现阶段，水泥企业之间的竞争将转化为产品价格竞争，而在价格竞争中，降低生产成本成为提升企业竞争力的关键因素之一。 水泥企业只有有效控制生产过程中的能源消耗，尽可能降低水泥行业生产过程中的能源消耗成本，才能在价格上占据优势。

节能降耗工作，首先要排查能源利用不合理的工序或生产线。 根据对工序和生产线的能耗数据进行客观分析，并与相应的能耗标准、同类规模的生产线和设备进行比较，及时发现自身的不足，从而调整生产线或改进和优化设备，从而达到降低能耗的目的。 为此，研究水泥企业能耗对标体系具有重要意义。 有关专家也进行了这方面的研究。 例如，吴晓雪等人主要通过组态技术完成远程能耗数据的采集，并结合能效控制算法完成能耗对标系统的设计。 杨亚勋首先建立了基于ARM控制的能耗监测对象，在此基础上，结合数据库模型完成了能耗对标系统的设计。 传统系统虽然在一定程度上取得了令人满意的应用效果，但由于没有考虑水泥企业的能耗标准和绩效指标，存在资源利用率降低等缺点。为此，本研究提出了一种新的能耗对标方法基于物联网技术的水泥企业系统

KPI能耗指标计算

能耗体系指标的建立是对标工作的核心。 建立科学、合理、有效的对标体系，可以有效降低企业生产过程中的能源消耗，提高资源利用率。 为此，分析水泥企业能耗现状，探索符合自身条件的能耗对比体系，进一步提高水泥企业能源利用率。

水泥企业的生产能源消耗主要表现为电力和煤炭的消耗。 此外，水泥生产的各工序需要根据耗电量和耗煤量进行划分，主要分为熟料和水泥生产环节的耗电量和耗煤量。 其中，用电量主要通过采集电表数据获取； 煤耗数据主要通过DCS标签数据量获取。

图1 水泥企业能耗对标体系结构图

各水泥企业的生产条件虽然不同，但基本包括以下几个工序：原料准备、废气处理、熟料烧成、熟料储运、水泥包装。 在明确界定的范围内，可以比较不同工序的单位产品能耗，同时可以直接反映水泥行业各工序的能耗。 在全面考察水泥企业生产过程的基础上，明确了水泥行业能耗对标框架，具体结构如图1所示。

结合图1可知，水泥生产过程中的能源消耗主要包括熟料综合能耗和水泥综合能耗。 其中，熟料综合能耗可分为综合电耗和熟料综合电耗； 水泥综合能耗可分为水泥综合电耗和水泥综合煤耗； 过程是一起实现的。

在此基础上，本研究引入了关键绩效指标（Key Per-，KPI），主要用于对组织内部流程的输入输出的关键参数进行设定、采样、计算和分析。 KPI是基于目标的衡量过程绩效的量化指标，是将企业战略目标分解为可操作的工作目标的工具，是企业绩效管理的基础。 由于该系统以水泥行业为研究对象，需要扩展到企业发展部署和应用，因此在指标选择过程中，需要综合考虑水泥企业的实际发展状况。

KPI指标的确定是对标工作的前提。 对于同一企业的内部组织，建立可操作的KPI指标非常重要。 水泥行业会定期对KPI指标进行对标，获取各企业之间的差距和企业的具体位置，通过对“标杆企业”的学习来提升整个企业的综合竞争力。

系统在综合分析水泥企业生产实际情况的基础上，确定水泥生产过程中的能耗指标作为KPI指标，主要从技术层面对水泥生产过程进行对比分析。 根据技术指标对比分析，以低能耗生产线为基准，通过对基准的研究和借鉴，有效优化水泥企业生产线，实现节能目标和减少消耗。 下面对各个KPI进行分析：

(1)熟料综合能耗

熟料综合能耗是指生产一吨熟料所消耗的全部能源折算为标准的能源消耗量，主要包括水泥中生料制备、煤粉制备等生产能耗工序产生的能源。企业消耗量[8]，单位为kg/t（kg标准煤/吨），具体计算公式为：

的

式中，Ect为熟料综合能耗； ect为熟料综合煤耗； Qct表示熟料综合电耗； 0.1229表示标准煤的电折算系数。

(2) 可比熟料综合能耗：

可比熟料综合能耗主要是指熟料综合能耗经统一修正折算为标准煤后得到的能耗值。 具体计算公式为：

的

式中，Ekcl表示可比熟料的综合能耗； ekcl 表示可比熟料的综合煤耗； Qkcl 表示可比熟料的综合电耗。

(3) 熟料综合煤耗：

主要是指生产一吨熟料所需的煤粉量，实际上是在制备煤粉过程中所消耗的煤粉量。 具体计算公式为：

的

式中，PC表示统计期内水泥总产量； Qnet，ar代表接收基低发热量； QBM代表标准煤的热值； Pcl代表统计期内熟料综合消耗量。

(4) 可比熟料综合能耗：

即熟料综合煤耗统一修正后得到的标准煤耗，具体计算公式为：

的

式中，a为熟料强度等级修正系数； k表示高度修正系数； ehe表示水泥企业余热发电折算的单位熟料标准煤量； ehu 表示余热发电热折算的单位熟料标准煤量； efc表示垃圾处理过程中消耗的燃料折算成标准煤消耗量。

(5)熟料综合能耗：

即生产一吨熟料所消耗的能量，其具体计算公式为：

的

式中，Qcl代表熟料综合电耗； Qsc表示熟料燃烧耗电量； Qfp代表废气处理的电耗； QPS表示原料破碎过程中产生的电能消耗； 原料制备耗电量； Qjh表示生料均质耗电量； Qcs表示熟料储运电耗； Qfz表示辅助生产的电耗； m表示水泥企业生产1吨原材料的消耗量； 燃油消耗。

(6) 可比熟料综合电耗：

指对熟料综合电耗进行统一修正后得到的综合电耗。 具体计算公式为：

的

(7) 水泥综合能耗：

是指生产一吨水泥所消耗的能量，统一折算为标准煤所消耗的能量。 具体计算公式为：

的

式中，Es为水泥企业水泥综合能耗； Qfm表示水泥粉磨的电耗； Qhhg表示混合材料的功耗； h代表水泥企业水泥混合料的平均用量。

(8)可比水泥综合能耗：

在规定的时间内，生产一吨水泥所消耗的各种能源，统一修正折算成按标准煤计算的综合能源消耗量。 具体计算公式为：

式中，Eks表示可比水泥的综合能耗； g代表熟料在水泥中的平均比例。

(9)水泥综合电耗：

指生产一吨水泥所消耗的电能，具体计算公式为：

的

式中，d表示熟料在水泥中的平均比例。

(10)可比水泥综合电耗：

统一修正水泥综合电耗后得到的综合电耗值，具体计算公式为：

的

分析国内水泥行业的复杂情况，将各项能耗指标等级划分为国家标准、行业标准和企业标准。 其中，国际标准的选用主要参照国外大型水泥企业生产线能耗水平制定，国家标准的确定需要参考国家投资的水泥生产线年能耗水平。 ; 企业标准由员工根据本企业的实际情况确定。 制定。

基于物联网技术的水泥企业能耗对标系统设计

本研究将基于物联网技术的水泥企业能耗对标系统分为前端界面和后端界面两部分，主要由多个页面组成。 不同的界面功能和任务不同，两者共同实现能耗对标。 系统主要以角色为对象，不同的角色有不同的权限。 由于每个用户都有对应的角色，即用户登录是有限制的。 系统设置了政府、企业和管理员三个角色。 不同角色的用户可以使用的功能和权限也存在一定差异。 用图2-图4给出不同角色的对标体系图。

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图2 水泥企业用户界面流程图

的

图3 政务用户界面流程图

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图4 管理员界面流程图

水泥企业能耗对标系统的基本单元是系统数据库。 基于物联网技术，采集能耗数据，建立对标系统数据表，可以明确数据表的作用，同时为系统中各数据表之间的关系做铺垫。 基于物联网技术建立的能耗数据库由不同的数据表组成，各数据表之间存在一定的联系。 如果理清了上述关系，就可以通过建立数据库来提高系统的运行速度。 水泥企业能耗对标系统主要由以下模块组成，下面将对其进行详细介绍和分析。

(1)后台管理模块

系统搭建运行环境后，主要用于存放原始程序。

(2) 用户界面模块

用户界面模块主要包括政府和企业两个角色。 用户以不同的身份注册和登录，即可以实现不同界面的操作功能。 用户界面主要分为四个控制器，可以判断登录用户是否合法，有效避免非法用户登录。 对于合法用户，需要确定角色权限，同时进入相应的角色组，将功能模块节点和数组函数分配给相应的模板页面。

(3) 标准浏览查询模块

该模块主要分为三个模板接口，其中Test 负责协调页面的输出； 该函数负责调用相应的模板； 模板页面主要负责页面名称的显示。

(4) 水泥企业能耗对标模块

水泥企业能耗对标模块是系统的核心，用户可以通过该模块完成水泥企业能耗对标。 比对模板主要分为四个操作步骤，如图5所示。

的

图5 水泥企业能耗对标模块运行流程

（5）评价报告管理模块

评测报告模块主要分为三个模板页面，分别是评测报告的展示、评测报告操作按钮的建立、评测报告的查看。 当用户点击报表管理按钮时，Test 会创建相应的模板页面，同时实例化数据表。 根据用户标识码过滤用户创建的评价报告，同时将以上数据放入一个数组中。 当用户点击查看报告按钮时，基准测试系统将加载评估报告的具体信息。 当用户点击行业比较按钮时，对标系统会加载用户所在企业的能效信息和同行业所有企业的能效信息。

(6) 对标结果统计模块

该系统使政府用户能够掌握该地区的整体能源消耗水平。 不仅可以在数据上分析达到国家限值或超前值的企业比例，还可以图形化展示不同水泥企业的对标情况。

当政府用户点击对标统计操作时，将操作信息返回给Test ，并采用相应的方法进行处理。 同时，将不同企业的实际能耗分别与国家能耗限值和先进值进行比较，将不符合国家需求的水泥企业标示在图上，并标出水泥企业的实际能耗。分别计算水泥企业和国家能源消耗限值的百分比，统计达到标准的能源消耗量。

能源管理系统的应用优势

能源管理系统的应用优势

能源管理系统是一个综合性强的能源管理系统。 系统采用分层分布式系统架构，自动采集、传输和存储广汽本田在汽车制造过程中使用的水、油、气、电、气等各类能源消耗数据，并集成各种后处理和分析这些有用的信息数据，以生成能源分析报告的形式，得出能源管理优化和调整的建议，以实现节能减排的核心目标。

水泥企业使用的能源消费结构一般可分为单机设备级、工段级、车间级、厂级和企业分厂。 由于责任部​​位和机械设备的不同，每个层级需要的能耗数据不同，那么如何管理和分析如此庞大复杂的数据，如何归类，如何分析管理和控制就成了成为水泥企业节能减排的绊脚石。

因此，水泥企业绝对需要一套成熟的综合能源管理体系，通过正确的管理体系帮助企业充分利用各种能源。 通过能源管理系统，可以实现各级能源规划、分配、控制、消耗的调整和优化。 同时，对高耗能设备进行管理和监控，通过能量计量等多种方式，尽量减少或减少设备能耗和排污问题，落实节能减排工作。减排将落到实处，发挥实实在在的作用。 能源管理系统的应用还可以使公司最高管理层快速掌握车间的能源使用情况，从而能够快速、准确地掌握各生产环节的能源消耗特征和数量关系，深化分配机制能源管理，让节能计划更明确地分配到每个岗位，人人有责，从而助力水泥企业的可持续发展。

能源管理系统应用场景

(1) 能耗分析的应用

水泥企业原来在能源管理中采用人工记录方式，对各级能耗数据进行采集、整合、处理、计算，工作量巨大，需要各部门通力合作才能顺利进行，实施难度大，而且还需要投入大量的人力、物力和时间。 因此，综合能源管理系统通过实时采集分析日数据、月数据、年度数据、总能耗趋势、同比数据、负载类型能耗占比，解决了上述诸多痛点分析、能源类型能耗占比分析等，如图1所示。

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图1 能源类型能源消费趋势及能源消费占比分析

(2) 单耗分析的应用

节能减排是每个行业都需要实现的紧迫目标。 水泥企业要想实现节能减排，需要对企业原有能源管理系统中的各个系统进行改造，如供配电系统、给排水系统等工厂的能耗管理系统如何做，系统的功能是主要表现在可以实时跟踪并自动分析节能减排工作的效果和完成情况，获取能源的转化效率和能源消耗利用的生产效率，分析单位产出所需的能源作为数据分析依据，制定更合理的生产工作计划，可以提高生产效率，如图2所示。

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图2 单耗分析

(3) KPI分析应用

能源管理系统是集能源监控、调度、管理于一体的智能化系统。 也是集电力能源监管和能耗信息管理全过程于一体的综合信息化管理控件。 系统可实现KPI综合分析计划管理。 通过灵活定制各部门、各车间、各班组的KPI指标，分析管理能源消耗、产出完成率、达标率等，在质量、供需、预测计划、调度、等，为提高生产效率提供强有力的数据支持，如图3所示。

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图 3 KPI 分析

（四）统计报表申请

通过能源管理系统，可以进行全面的能源消耗统计报表分析。 能耗分析是根据能源计量的实时信息，分析水泥企业现场各单位的能源使用和消耗情况，并快速整合数据，提供各类能源使用分析报告。 . 很多实际工作中的节能减排潜力，都是通过大量的报告来认识和发挥的，因为每一份报告都准确地抓住了每台设备的主要问题，充分暴露了设备的不足。 工程师们可以牢牢抓住事故问题的咽喉，从而简化能源管理流程，优化能源管理结构体系，逐步提高设备生产效率，节能减排取得显著成效。

(5)能源分析报告申请

能源管理系统通过对能源数据和能源设备的监控，结合现有系统的数据和测试数据库，采用科学的数据挖掘方法，掌握能源设备和能源利用的关键参数。 研究结合威布尔分布法、模糊层次分析法、神经网络理论等算法和分析模型，建立水泥企业能源利用模型和能源系统生产模型，综合分析自动生成能源利用分析报告。 为更加可靠、合理地规划和利用能源，降低能源消耗提供了有价值的参考。 同时为水泥企业提高能源利用经济效益和可持续发展理念提供重要数据支持，如图4所示。

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图 4 能源分析报告

(6) 监控报警应用

能源管理系统对设备数据进行集中统一采集、监控和管理。 通过实现7×24小时的在线监控服务，在一定程度上减轻了设备运维管理的负担，从而大大降低了运维成本。 更加信息化、自动化、智能化的报警监控运维管理系统，将大大提高广汽本田各工厂设备和员工的作业效率。 报警监控应用将使用在线监控服务，及时发现区域、设备故障、超限等报警事件，并通知相关责任人员，确保生产有序进行，如图5所示。

的

图5 实时告警监控

安科瑞工业能源管理系统概述

安科瑞工业能源管理系统采用自动化、信息化和集中管理模式，对企业的生产、输配电和用电环节实施集中扁平化动态监控和数据管理，监控企业的电、水、气、汽和用电情况。压缩空气等多种能源，通过数据分析、挖掘和趋势分析，帮助企业解决各种能源需求和能源消耗、能源质量、产品能耗、各工序能耗、流程、车间、生产线等进行能源消耗对设备、班组、主要耗能设备的能源利用情况进行统计、同比分析、能源成本分析、碳排放分析等，为企业加强能源管理、提高能源效率提供基础数据利用效率、挖掘节能潜力、评价能源节约和支持。

申请地点

钢铁、石化、冶金、有色金属、矿山、医药、水泥、煤炭、造纸、化工、物流、食品、水厂、电厂、供热站、轨道交通、航空工业、木材、工业园区、医院、学校、宾馆、写字楼以及汽车制造、机电设备、电气产品、工具制造等离散制造行业

体系结构

现场通过工厂局域网与平台通信，平台搭建在客户配置的服务器上。 施工完成后，客户可以通过授权账号登录网页和手机APP，在任何可以接入局域网的地方查看各场所的运营情况。

该系统可分为三层：现场设备层、网络通信层和平台管理层。

现场设备层：主要连接网络中使用的各类仪表，进行水、电、气等参数的采集和测量，也是建设配电、用水、燃气等必要的基础要素。消费系统。 the task of data, these can be the 's of power with , and , , and water , gas , cold and heat , etc. from .

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[Eica 汽车测试原件]

东风日产

虽然近年来新能源车型层出不穷，但内燃机依然是大众的首选。 随着国内油品质量的不断提高，很多被阉割的海外技术正逐渐被应用到国产车型上，比如新车。 日产对其组装的2.0T发动机相当有信心。 那么今天，我们就对它进行一次油耗测试。 看看在这么高的标定下，油耗还能不能亲民。

这个引擎不小。 绝对是二十年的辛勤工作。 从1998年开始进行第一代机型的研发，逐层改进，现已面世。 可变压缩比、可变喷油、可变燃烧循环、可变多路水冷控制和可变排量油泵五大技术。 其中可变压缩比最有意思，可以在8:1到14:1之间无级切换，动力和经济性兼顾。 具体的，以后再说，先看第一个测试。

在加油过程中，车辆实际加了5.9L的油。 经过计算，结果是5.7L/100km。 这个成绩和车内显示的5.6L/100km差距很小，具有参考意义，整体表现还是不错的。

东风日产2.0T高速油耗测试----1

刚才卖掉的钥匙终于在这里揭晓了。 其实对于一个多年忠于自然吸气发动机的日系品牌来说，为自家车型换装涡轮增压发动机其实需要很大的勇气天籁能耗管理系统，那么下面我们就来说说这款发动机最亮眼的变量. 压缩比设计。

说了这么多，大家应该对这款引擎有了一点了解。 接下来，我们将继续进行测试，模拟日常城市通勤的路况，看看它的油耗如何。

全文概要： 第七代发动机的改变是彻底的，VC-TURBO超变发动机的黑科技彻底颠覆了人们对日产车型的传统印象。 在保证动力的同时，有着不错的油耗水平。 当性能成为最大的卖点时，保持舒适和高配置就成了它的额外重量。 也正是因为如此，才能在日本前三的选手中再次焕发青春。

亮点回顾：

6.75s突破百不服气战斗！艾卡测试全新

全能选手日产VC-TURBO发动机高原测试

驾驶沙发上赛道试试第七代VC-TURBO

东风日产2.0T城市油耗测试

文章由一车号作者提供