鞍钢热轧1780产线能源介质智能管理系统研发与应用.pdf
《鞍钢热轧1780产线能源介质智能管理系统研发与应用.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《鞍钢热轧1780产线能源介质智能管理系统研发与应用.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、鞍钢技术2023 年第 3 期ANGANG TECHNOLOGY智能制造鞍钢热轧1 7 8 0 产线能源介质智能管理系统研发与应用王兴,赵伟(鞍钢股份有限公司数智发展部,辽宁鞍山1 1 40 2 1)摘要:鞍钢热轧厂1 7 8 0 产线通过建设产线级能源管理系统,对生产过程中的能源仪表进行实时监控,对能源消耗数据与MES系统数据进行耦合,分析了不同钢种、不同工序的能耗影响因素,实现各工序、品规及能源介质用量的精确核算。为不同钢种能耗标准设计提供了数据基础,实现了降低热轧工序能耗、优化能源成本的热轧产线能源精细化管理目标。关键词:智能管理系统;能耗管理;能耗统计;热轧板坏中图分类号:TP3,TG
2、3D0I:10.3969/j.issn.1006-4613.2023.03.0015Development of Intelligent Management System for Energy Medium for1780 Production Line of Ansteel Hot Rolling and Application of SystemAbstract:The energy meter in operation for the 1780 production line of Ansteel Hot RollingMill was under real-time monitori
3、ng,and the energy consumption data together with the MESsystem data were coupled by establishing the energy management system with production-line-scale.After that,the factors influencing the energy consumption for different steel grades anddifferent working operations were analyzed,and thus the acc
4、urate checking computations forworking operations,product specifications and energy medium consumption were achieved.Depending on these computations,the data basis for the design of energy consumption standard fordfferent steel grades was available,and furthermore the careful energy management goal
5、ofreducing the energy consumption in hot rolling operation and optimizing the energy cost in the hotrolling production was achieved.Key words:intelligent management system;energy consumption management;energyconsumption statistics;hot rolled slab钢铁工业是我国社会经济发展的支柱产业,也是耗能大户,钢铁企业能耗占总能耗的2 0%。一方面是由于我国钢产量的
6、快速增长,由2 0 2 0 年的王兴,工程师,2 0 1 1 年毕业于吉林大学计算机科学与技术专业。E-mail:-68-总第441 期文献标识码:A文章编号:1 0 0 6-46 1 3(2 0 2 3)0 3-0 0 6 8-0 6WANGXing,ZHAOWei(Digital Intelligence Development Department ofAngang Steel Co.,Ltd.,Anshan 114021,Liaoning,China)13.25亿t增长至2 0 2 1 年的1 3.37 亿t,增幅0.9%,而2 0 2 2 年钢产量为1 0.1 3亿t,虽比上一年下降
7、2.1%,但我国粗钢产量占全球5 5.3%,较2021年提升1.2%。另一方面,中国的能源利用效率普遍较低,大中型钢铁企业吨钢能耗高于国际先进水平2 1.4%。显然,传统的能源管理模式已经鞍钢技术2023 年第 3 期ANGANG TECHNOLOGY不能满足钢铁企业的大规模生产,更不能满足长源介质智能化管理系统与2 0 2 1 年6 月正式上期规划的要求。线,该系统将产线三级计量和过程能源消耗管理目前钢铁企业能源管理水平良莠不齐,能源作为重点方向,提升过程管控能力,从而实现各管理所处阶段不同,6 0%企业还处在公司级、分厂产线能源降成本目标。级能源管理阶段,以二级计量、绩效考核为重点任务,但
8、不能达到降成本目的。伴随中国制造2025 1 、国家智能制造战略的发布以及国家智能制造 2 、两化融合 3、工业互联网 4 的深人推广,掀起了新一轮工业革命,借助物联网、大数据、机器人、人工智能等技术,鞍钢热轧厂1 7 8 0 产线能生产计划优化支持订单评审支持MES系统ERP系统EMS系统停轧能耗管理经济运行制度管理能源报表管理基础数据管理能源生产节能管理数据钢种规格分析应用单件成本分析多维对标分析能耗成本优化分析能耗能耗到设备能耗到工序能耗到产品能耗到订单能耗到时段供能质量分析供能效率分析精准核算工序分解能介水仪表监控动力压缩空气仪表监控氮气仪表监控蒸汽仪表监控仪表数据精准校验液压系统监控
9、润滑系统监控监控数据管理能源数据数据来源能源计量PLCFig.1 System Function Platform Architecture for 1780 Production Line根据项目的建设内容计算量及功能分担,共采用5 套服务器来提供能源介质数据的采集、处理、监测和分析服务,系统设备组成示意图如图2所示。为满足能源精细化管理的需求,系统在1 7 8 0产线现有能源仪表基础上增加部分仪表,数据采集主要包括新增仪表数据采集、现有仪表数据采集及生产过程数据采集。1.1新增仪表数据采集新增1 套PLC控制系统,主站使用S7-1500PLC控制器,共设计远程IO站1 4套,使用ET200
10、MP远程I0系统。新增仪表通讯网络如图3所示。1.2现有仪表数据采集现有的仪表读数和运行状态信息,由系统通过实时数据采集平台从相应的各介质控制系统及总第441 期1系统框架及组成图1 为1 7 8 0 产线系统功能平台架构,鞍钢热轧厂1 7 8 0 产线能源介质智能管理系统由四部分组成,即数据采集平台、能源介质系统监控平台、工序能耗分析预测平台及主题数据库。能源平衡调度支持能源指标分析支持能耗指标预测阶段峰量预测智能化能耗预测订单成本分析峰谷平电耗分析班组能耗分析加热炉热效率分析水系统效率分析水平衡分析燃气热平衡分析蒸汽发生效率分析冷却塔效率分析重点设备能效评估模型化可视化物料分解能介分解燃气
11、仪表监控供电仪表监控产品信息订单信息MES二级图1 1 7 8 0 产线系统功能平台架构公辅系统采集。对于1#,2#,3#加热炉、粗轧除鳞系统使用TMEICPLC进行控制,通过信号分配器进人本系统新增PLC系统,再由实时数据采集平台采集。4#加热炉、精轧除鳞系统、水处理系统、配电系统控制系统为西门子PLC,其信号通过数据采集系统接人本系统。1.3生产过程数据采集对于生产过程中的生产计划数据和生产管理数据,由系统直接从轧线MES或L2数据库中获取。根据项目建设内容计算量及功能分担,共采用5 套服务器提供能源介质数据的采集、处理、监测和分析服务。其中,数据采集服务器1 台,能源介质主题数据库服务器
12、1 台,集中监测服务器1 台,能耗分析模型服务器1 台,WEB服务器1台。-69-时间分解氧气仪表监控日物料跟踪生产数据级DCS公辅系统集控水系统监控空压站监控数字化液压系统水系统独立仪表鞍钢技术2 0 2 3年第3期王兴等:鞍钢热轧1 7 8 0 产线能源介质智能管理系统研发与应用总第441 期PC终端PC终端(总广X3)(设备室X3):(分广X3)(作业区3)能耗分析预测介质系统集中WEB服务器模型服务器监测服务器数据中心数采环网QMS热轧区域服务器防火墙数采环网QMS数采终端数采终端数采终端数采终端光电光电光电转换器转换器光电光电转换器转换器轧线L2炉区电气室水处理系统控制系统(1#3#
13、加热炉等)生产其他水系统的现有仪表介质系统现有仪表介质系统现有仪表过程现有相关设备(温度计、的相关设(温度计、的相关设(温度计、数据夜表状态(阀门流量计)水泵等)Fig.2 Schematic Diagram for System Equipment Structure以太网光纤二级机房汽化I0柜加热炉IO柜光纤收发器光纤收发器PC终端防火墙能源介质能源主题数采服务器数据库服务器1#2#压力计备状态压力计:备状态压力计、(空压机、流量计)(空压机、流量计)阀方、泵等)图2 系统设备组成示意图粗轧IO柜层流提升泵站IO柜精轧电气室I0柜光纤收发器精轧配电室PC终端QMs.Oracle光缆双绞线数
14、据库数据采集流向QMS轧线MES.数采终端L2数据库3#4#数采终端:转换器光电转换器炉区电气室(4#加热炉等)STAI模板X5DI模板 电源)炉区新增仪表以及现有的加热炉仪表(通过信号分配)分卷区1 0 柜光纤收发器光纤收发器-信号电缆生产计划管理信息等新PLC系统(S7=工程师站1500CPU电源模板光电转换器远程I0子站1 4(Im155新增仪表)电度表(轧线区域)层流泵站IO柜光纤收发器汽化操作室1#3#加热炉I0柜光纤收发器加热炉配电室4#加热炉I0柜光纤收发器粗轧配电室65变电所I0柜光纤收发器PLC站(S7-1500)卷取I0柜光纤收发器精轧1 0 站层流提升泵站配电室空压站I0
15、柜光纤收发器分卷区配电室层流泵站配电室水处理主泵站I0柜平流泵站I0柜光纤收发器光纤收发器二二二2功能实现及应用2.1食能源介质用量实时监控根据各种能源介质仪表的分布绘制能源仪表网络拓扑图,通过数据采集平台获取能源仪表实时数据,在系统前端页面实时展示。通过点击仪表,查看该仪表数据的历史曲线,应用正态分布模型、线性回归模型对该仪表历史数据进行分析,确定仪表数据异常报警阈值,方便操作人员对能源-70-4#加热炉PLC室)Fig.3New Instrument Communication Network汽介质系统监测。以水系统监控为例,跟据各个仪表历史数据及各仪表间父子关系,确立仪表报警动态阈值。当
16、水消耗出现异常报警时,可以快速确定异常用水点,判断是否出现泄漏或不合理的用水情况,及时卷取配电室图3新增仪表通讯网络消耗趋势进行研判分析,及时发现能源数据异常。监控范围包括煤气系统监测、水系统监测、电系统监测、压缩空气系统监测、氮气氧气系统监测及蒸空压站配电室(水处理配电室平流泵站配电室鞍钢技术2023 年第 3 期ANGANG TECHNOLOGY采取应对措施,避免水资源不必要的浪费。每件产品。2.2能源介质用量精确核算如轧制功率机理模型:产线生产不同品种、规格产品的能介消耗往往G=M,1 000PR差异明显,不同品种规格相应的能耗成本也存在较M,=2PlaZ,Zzg大差异。因此,有必要精确
17、核算每件产品的能介消0.795+0.22Zg耗量,为节能管控和成本控制提供数据基础。山=.1.31+0.53Zg产品能耗核算依托产线物料跟踪系统,精确获取物料在每一时刻所处产线位置。通过所处位置耦合区域内各类能介表计的消耗量,核算产品能耗量。同时考虑工序特点,如存在区域内多设备共用表计情况,则根据产品能耗理论模型,建立产品能耗分摊机制,实现产品能耗核算。例如出现多机架共用电表情况,需通过轧制理论模型,分摊电耗到每件产品。不具备物料跟踪系统的区域,也采取相应的理论模型,将区域能耗科学分摊至每件产品。需均摊能介情况:(1)公共用能:照明、行车用能、电气室、办公楼、食堂、服务区等区域的风水汽电用能;
18、(2)无法通过物料跟踪分割的辅助用能:公用液压站、润滑站、环保风机、变电所用电等用能;(3)生产准备用能:原料库、检修设施设备、检修期间用能等。(4)精确跟踪核算情况:实时监测物料跟踪系统的物料位置信息,当物料进人指定区域分割点后,开始计算区域内所有能介表计的用量,直至物料离开指定区域。(5)通过机理模型核算情况:对于无物料跟踪区域,需根据区域内工序特点,采用不同的机理模型,分摊区域内一段时间的能耗到单件产品。对于共用表计情况,应用机理模型,分摊表计能耗到获取分析时间段内实际电耗峰平谷分布及电耗成本获取时间段内轧制产品品种、规格、数量、用时信息获取品规数据库对应产品吨钢电耗标准值信息图4峰平谷
19、电耗评价功能逻辑流程图Fig.4 Peak-flat Valley Power Consumption Evaluation Function Logic Flow Chart根据峰平谷电价差异和品规能源消耗预测数总第441 期VHhl=VR(H-h)式中,G轧制功率;M.为轧制力矩;为轧辊线速度;R为轧辊半径;P为轧制力;l。考虑弹性压扁的变形区长度;山为力臂系数,由丹顿-克兰公式确定;Z和Z2分别是轧制力矩长期和短期自学习系数;g为重力加速度常数;Z为几何平均形状比;H为人口厚度;h为出口厚度。通过以上机理模型,可在没有单独仪表的情况下,计算出每台机架的理论电耗值,将其作为权重比例,分摊共
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 鞍钢 热轧 1780 能源 介质 智能 管理 系统 研发 应用
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。