工序級能耗精準核算和智能分析技術

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工序級能耗精準核算和智能分析技術智能鋼鐵冶金能源管理。

目錄

主要技術內容

技術背景和意義

據統計，我國鋼鐵工業的能耗占全國總能耗的10%以上，節約能源、降低消耗、提高效益將是鋼鐵行業未來發展中的長期戰略目標和任務。鋼鐵企業的能源管控可以分為系統級、過程級和單元級三個層次，其中產線能源管理主要涉及過程級和單元級兩個層次，同時為系統級能源管控（即公司級能源集控與調度）提供支撐，具有巨大的節能效益潛力。在鋼鐵企業中涉及的大量產線和機組，通過開發產線能源精細化管理系統，可以更好落實能源管理體系要求和節能措施，並不斷深入挖掘企業的節能降本潛力。我國鋼鐵行業正在不斷深入推進智能製造，建立智能化的產線能源介質系統，實現能源精益管理，是建設智能產線的關鍵內容之一。由於鋼鐵企業中產線和機組種類繁多，不同企業的對產線能源介質系統的管理方式和關注點也各異，制定產線能源精細化管理系統建設規範，有利於進一步推動鋼鐵行業智能產線建設，實現企業之間和產線之間的能源管理對標，以推動鋼鐵行業的節能降耗。

技術要點和優勢

鋼鐵產線級能源介質在線監控與優化管理系統，就是針對能源消耗進行監控與預測的一種手段。通過對水系統、電力系統和氣體系統的監控，實時採集、處理數據，掌握各生產工序的能耗情況，並結合生產需求和各類相關影響因素，建立相應的工序能耗模型，預測下一時刻能耗，有助於按需配給能源，節約能源消耗，從而降低生產成本，持續提升鋼鐵企業總體的能源管理水平。關鍵技術包括如下幾個方面：（1） 數據採集與處理。採用分布式系統平台實現能源介質及生產過程的實時數據採集，通過實時數據庫提供的標準驅動接口以及自主開發的數據接口，從MES、QMS、EGD等採集產品製造過程的各能源介質消耗數據、生產過程數據、生產管理數據和公輔系統數據等。利用數據處理方法對所有採集數據進行處理，保證數據的可靠性、可用性和完整性，然後將能耗介質數據與生產數據進行關聯。（2） 能源介質系統集中監控與運行狀態分析。能源介質系統集中監控主要是建立車間各種能源介質的管網及儀表、閥門、泵電機、風機電機等設備的監測畫面，動態顯示系統中的各儀表讀數、閥門狀態、高壓櫃的斷路器狀態等實時信息，並進行上下限判斷、趨勢檢測、分時段/區域/設備的統計分析，及時匯總信息，隨時掌握系統運行狀況，對重點耗能設備的能耗狀況和效能進行監控及趨勢分析，滿足能源體系需要，有效督查節能措施實施情況。（3） 工序能耗分析模型和產品能耗成本在線分析。考慮計量手段的限制，為了準確計量軋件在各工序上的能耗，需要建立對應的工序能耗分析模型。根據軋件跟蹤信息以及各能源介質監測數據，採用能耗分析模型，實時在線計算軋件在該工序的能源介質消耗。當鋼卷下線後，系統自動全面評估其整個生產過程的各種能源介質消耗，換算出噸鋼碳排放量，並根據能耗成本核算規則，計算能耗成本及組成，實現對單一軋件、鋼種、規格等能源統計分析。（4） 能源介質用量預測。利用數據挖掘算法建立每個工序的各種能源介質消耗的短、中長期預測模型，為生產排程、調度優化等提供依據。（5） 工序級能耗數據的挖掘分析與評價。根據從各工序採集到的全流程生產數據以及各個工序間的板坯號、鋼種等信息，可追溯到產品在整條產線製造過程中的各能源介質消耗數據。基於在線能耗計算產生的大量工況歷史數據，可以針對不同產品、不同工況的能耗成本組成利用機器學習算法進行分析，對生產能耗歷史數據進行評價分析，為生產過程的能耗優化提供依據。