EMS在吉林钢铁能源管理中的应用V1

EMS在吉林钢铁能源管理中的应用能源环保处朱彦文主要内容EMS的定义、目的和功能吉钢装备大型化项目主体工程简介吉林钢铁EMS管控方案（*）支撑系统运行的能源管理制度能源管理系统的软硬件构成EMS与各主体工程接口方案EMS与ERP（EE）一、EMS的定义EMS：为EnergyManagementSystem英文首个字母的缩写，意为能源管理系统。能源管理系统：利用现代监控技术和信息技术，对传统能源系统管理模式进行优化再造，实现能源在线监控和调度扁平化，基础能源管理集中一贯的系统。一、吉林钢铁建设EMS的目的和意义目的：提高能源系统安全运行管理水平提高能源系统劳动生产率提高节能降耗水平、改善环境质量一、吉林钢铁建设EMS的目的和意义意义：EMS是实现钢铁企业的一体化运行调度管理和能源基础管理的最有效工具。以简洁高效的能源管理体系、业内领先的劳动生产率、国内一流的能耗水平，为实现公司目标愿景贡献力量！公司目标愿景构建规则高效的企业运行管理体系实现国内钢铁企业管理水平一流打造具有核心竞争力的企业文化为实现公司目标愿景贡献力量（1）能源系统主设备运行状态的监视（2）能源系统主设备的集中控制、操作、调整和参数的设定（3）实现能源系统的综合平衡、合理分配、优化调度。（4）异常、故障和事故处理。（5）基础能源管理（6）实现对通信网络及设备的自动监视和管理（7）实时短时归档和即时查询（8）历史数据统计、归档和追溯功能：（1）能源系统主设备运行状态的监视

在能源中心，调度管理人员能够对能源系统的主设备状态，能源潮流，网络运行情况，各相关系统的运行工况，有关的环境信息，能源平衡的动态趋势等进行全面的监视，通过声、光、色等变化有效地区分这些信息的来源、意义和是否有必要采取相应的措施。（2）能源主设备的集中控制、操作、调整和参数的设定在能源中心，可以对属于能源系统的变电站设备，给排水设备，煤气加压设备，煤气放散设备及煤气混合设备进行操作、控制和调整，在需要的时候，还可在系统提供的人机界面上修改整定系统或设备的运行参数及报警参数。（注：具体由EMS监控的设备详细见控制方案章节）（3）实现能源系统的综合平衡、合理分配、优化调度。

在能源中心，调度人员可以进行电力需求预测，煤气平衡及柜位预测，能源的综合平衡分析等工作。（4）异常、故障和事故处理。

能源中心系统能快速获得能源全系统的设备故障信息，并按需要进行报警、记录、打印和归档。由于能源系统的分散性和复杂性，及时获得工艺系统运行的异常信息对安全生产是十分重要的。能源管理中心系统能够在几十毫秒内捕捉系统的各种故障信息，并区分故障性质的不同情况，采用显示、声光报警、记录、打印和归档的方法有效地通知调度人员及时进行处理。（5）基础能源管理

能源中心系统有丰富的管理报表和信息数据。按时间分为：瞬时、峰谷潮流报，时报，日报，月报和年报，按功能的不同分为生产实绩报表，设备操作统计报表，故障信息统计报表和能源消耗统计报表。这些报表可以自动生成，按实际需要实现手动打印或自动打印，给调度和运行管理人员使用。（6）实现对通信网络及设备的自动监视和管理

能源管理系统是由计算机光纤网络组成的环形结构的以太通信网，网络分布将延伸至整个吉钢厂区，网络系统的安全运行是整个系统安全的关键，系统可以实现对全系统站有网络设备的运行状况的监视，并以图示，声音报警的形式报告监视的结果。（7）实时短时归档和即时查询

能源管理系统对能源系统的潮流实施两种归档方式：（1）对实时型潮流数据进行一周或更长时间的

短时归档；（2）对统计型潮流数据进行数据库长时归档对这两种归档数据，调度管理人员都可以在系统提供的图型查询界面上按需要进行查阅。作为能源管理的一部分，系统还可以对能源主设备的累计运行时间，设备的操作次数等进行统计，按需要进行归档，并具有查询追溯功能。（8）历史数据统计、归档和追溯

能源中心是技术和管理的无缝集成能源管理系统工艺信息流程(三)、国内企业能源中心比较宝钢：80年代宝钢引进了日本新日铁的能源管理模式，建立了具有动力生产又有公司能源管理职能的简洁有效的机构及现代化的管理模式，成立动力部（后改为能源部），设置了能源中心。后经过多次更新改造，EMS技术日趋成熟。宝钢二十多年的EMS技术应用和发展，使宝钢的能源管理和能耗指标已经达到世界一流水平。国内企业能源中心比较1宝钢：国内钢铁联合企业能源消耗占吨钢制造成本25%～35%，比世界先进水平高15%～25%。宝钢是20％，为国内同行业最好水平，也是世界先进水平。国内钢铁联合企业的吨钢综合能耗平均为800kgce左右，宝钢为674kgce。行业能源消耗成本约占产品成本的30%—40%，国际先进水平为14%—25%。与宝钢水平比较，企业吨钢综合能耗下降空间5%—26%。吉林钢铁吉林钢铁EMS由上海宝信软件公司开发建设，预计公司300万吨规模时，EMS项目投资需约2300万元。吉林钢铁300万吨节能测算：300万吨×0.7吨标煤/吨钢=210万吨标煤，建设EMS系统后按照节能5%、煤价700元/吨计算，全年可节省10.5万吨标煤，节约资金7350万元，可见节能效益潜力巨大。主要内容EMS的定义、目的和功能吉钢装备大型化项目主体工程简介吉林钢铁EMS管控方案（*）支撑系统运行的能源管理制度能源管理系统的软硬件构成EMS与各主体工程接口方案EMS与ERP（EE）二、吉林钢铁装备大型化主要工程项目简介焦化工程石灰工程烧结工程炼铁工程炼钢工程轧钢工程1、焦化工程2座60孔6米JN60型的焦炉及配套的备煤、煤气净化系统，配套1套150t/h干熄焦设施，建设年生产能力120万吨的焦化厂。生产设施主要由备煤作业区、炼焦作业区、煤气净化作业区、干熄焦作业区、配套公辅系统设施等组成；2、石灰工程通钢集团吉林钢铁有限责任公司石灰工程含：1条日产活性石灰800吨的回转窑，配套建设原料供应系统、成品储运系统，保证年供应活性石灰26.4万吨。2座500TPD环形套筒窑，年产活性石灰约33万吨。3、烧结工程：烧结系统建设2台360㎡烧结机，分两期建设，一期工程为一台360㎡烧结机。烧结机利用系数1.33t/m2·h，烧结机年工作330天，作业率为90.4%。年产冷烧结矿380.0万吨，（4）、炼铁工程通钢集团吉林钢铁公司装备大型化技术改造项目炼铁系统工程包括建设2座1800m3高炉及相关辅助设施。炼铁系统工程位于厂区的西北侧，每座高炉年产铁149.94万t。5、炼钢工程新建一座2×120t转炉连铸炼钢厂，年产量为305万吨合格连铸坯。本工程主要生产设施：炼钢厂主厂房；除尘设施（一次烟气除尘系统、二次烟气除尘系统、脱硫及翻罐烟气除尘系统、精炼炉及上料除尘系统）；水处理设施（连铸浊循环系统、转炉煤气洗涤浊循环系统、主循环系统、事故水塔）；溶剂、铁合金上料系统等。6、轧钢工程热轧带钢车间选用半连续式1450mm轧机。规模为年产300×104t热轧带钢钢卷。其中：供冷轧用钢卷165×104t；热轧商品钢卷135×104t。主要内容EMS的定义、目的和功能吉钢装备大型化项目主体工程简介吉林钢铁EMS管控方案（*）支撑系统运行的能源管理制度能源管理系统的软硬件构成EMS与各主体工程接口方案EMS与ERP（EE）三、吉林钢铁EMS系统管控方案1、能源管理中心系统（EMS）按照公司装备大型化工程项目整体规划300万吨规模预留的方案，与主体工程（焦化、烧结、炼铁、炼钢、轧钢项目）同步规划、实施和投产。2、钢铁生产过程需要的能源介质有电力、水、副产煤气、蒸汽、压缩空气、高炉鼓风、氧、氮、氩等。能源介质按专业可分为：电力、动力和给排水三部分专业。（二）、能源管理中心系统监控方案1、电力系统吉林钢铁公司分布在厂区共有66kV变电站2座、35kV变电站4座、10kV开关站17座、3kV开关站1座，共计34座变电（开关）站。全厂变电站、开关站一览表1铁前变电站18石灰开关站2钢后变电站19炼铁原料开关站3干熄焦10KV开关站20煤气储配站开关站4焦化综合开关站21中央水处理开关站5CDQ发电22炼钢主控楼开关站6制氧1#开关站23炼钢循环水泵站7制氧2#开关站24煤气洗涤开关站8烧结35kV变电站25炼钢吊车3kV开关站

9烧结10kV开关站26连铸10kV开关站10原料场10kVB1开关站27钢后空压站开关站通讯箱11原料场10kVB2开关站28炼钢35kVSVC变电站12烧结余热发电开关站29LF炉炉前35kV变电站13铁前空压站开关站30热轧35kV变电站14鼓风机站开关站31粗轧变电站151#高炉32轧钢水处理10kV开关站162#高炉33卷取开关站17TRT34轧钢35kVSVCEMS系统监控的变电（开关）站铁前66kV变电站、钢后66kV变电站、烧结35kV变电站、热轧35kV变电站进线和馈出设备全部由EMS监控；中央水处理10kV开关站、煤气储配站10kV开关站、制氧1#10kV开关站、制氧2#10kV开关站、铁前空压站10kV开关站、钢后空压站10kV开关站进线、母联开关由EMS操作，馈出开关由EMS监视；鼓风站35kV变电站、鼓风站10kV开关站由EMS监视。其它变电（开关）站由所属厂（处）操作，EMS监视。铁前66kVGIS钢后66KVGIS66/35/10kV变压器35kV开关10kV开关铁前变电所监控画面画面显示内容主要有：开关远方/就地

开关状态闸刀状态(包括线路刀闸、东母刀闸、西母刀闸、线路接地刀闸、线路侧接地刀闸、开关侧接地刀闸等)主变有载调压分接头档位快速开关的状态以及电源进线侧刀闸与负荷侧刀闸的状态主变一次主、主变三次主、主变三次主电流、有功功率、无功功率、功率因数母线的线电压、相电压、电压频率母联开关电流进线的电流、有功功率、无功功率、功率因数门开报警、火灾报警

画面控制内容主要有：可控设备（开关、线路刀闸、西母刀闸、东母刀闸、PT刀闸、主变分接头、消弧线圈分接头等）的操作，铁前变电站内所有开关均可以远方操作。

画面内容显示说明:用颜色的变化表示设备的具体运行状态2、动力系统动力系统包括：燃气系统、蒸汽系统、压缩空气系统、高炉鼓风系统和氧氮氩系统。2.1、燃气系统燃气系统包括转炉煤气、高炉煤气、焦炉煤气和混合煤气。主要装备有：TRT、高炉煤气柜、高炉煤气放散塔、焦炉煤气柜、焦炉煤气放散塔、焦炉煤气精制加压站、转炉煤气柜、转炉煤气加压站、煤气混合站、电除尘器、煤气管网及其用户。2.1.1、TRT（监视）EMS对其监视的数据有：高炉炉顶煤气压力、温度值。高炉煤气流量。高炉煤气减压阀后总管压力、流量。TRT系统的发电量(瞬间和累计值，为有功功率计算值)。TRT机组运转信号/停机信号/故障信号。2.1.2高炉煤气柜监视和控制监视内容：煤气柜的出入口阀门、柜前放散阀开关状态监视柜位信号（气柜容量）柜出入口阀门的开度柜位升降速度操作内容：煤气柜的出入口阀门、柜前放散阀。2.1.3、高炉煤气放散塔（监视和控制）监视内容：管网的主压力放散点火状态监视（温度）放散着火的主体（温度）放散流量点火煤气流量吹扫氮气流量2.1.3、高炉煤气放散塔（监视和控制）控制内容：放散管切断阀开关点火煤气切断阀开关吹扫氮气切断阀开关放散管调节阀放散点火的远方操作2.1.4、焦炉煤气柜（监视和控制）监视内容：煤气柜的入口阀门、出口阀门、柜前放散阀开关状态监视柜位信号（气柜容量）柜出入口阀门的开度柜位升降速度操作内容：煤气柜的入口阀门、出口阀门、柜前放散阀。2.1.5、焦炉煤气放散塔（监视和控制）监视内容：管网的主压力放散点火状态监视（温度）放散着火的主体（温度）放散流量点火煤气流量吹扫氮气流量2.1.5、焦炉煤气放散塔（监视和控制）控制内容：放散管切断阀开关点火煤气切断阀开关吹扫氮气切断阀开关放散管调节阀放散点火的远方操作2.1.6、煤气加压站（监视和控制）监视内容：加压机的开、停信号监视加压机进口阀的开、闭监视加压机出口阀的开、闭监视加压机前煤气压力、温度监视加压机后煤气压力、温度、流量监视加压机电机电流信号监视2.1.6、煤气加压站（监视和控制）控制内容：加压机的开、停控制加压机进口阀的开、闭控制加压机出口阀的开、闭控制2.1.7、转炉煤气柜(监视和控制)监视内容：柜前放散阀状态柜位信号（气柜容量）监视柜出入口阀门的开度柜位升降速度煤气柜进口总管O2、CO含量控制内容：煤气柜的入口阀门开/关出口阀门开/关柜前放散阀2.1.7、煤气混合站(监视和控制)监视内容：煤气调节阀开、闭、开度煤气流量、温度、出口压力、热值监视混合煤气出口压力、热值监视控制内容：煤气切断阀开、闭控制煤气调节阀调节控制混合煤气的比例控制调节2.1.8、电除尘器（监视）电除尘器一次电流、电压电除尘器二次电流、电压2.1.9、煤气管网及其用户（监视）监视内容：煤气回收量、主管受入流量、压力、温度；总管送用户支管接点流量；各用户重点用能设备煤气使用流量、压力、温度；煤气放散流量、压力等。2.1.10、其它监控内容上述燃气系统的详细监视和控制内容，以及其它监视内容，如煤气泄漏报警、温度报警等见附件信号表。2.2、压缩空气及其管网系统新建铁前和钢后2座集中供气的空压站：铁前空压站：6台无油螺杆空压机；钢后空压站：1台360m3/min、2台180m3/min，共3台无油离心空压机。2.2.1、空气压缩系统（监视和控制）监控内容：对空压站的机组的运转、停机、事故情况监视；铁前和钢后空压站机组的所有运行参数的监控；空压站机组的10KV母线电流、电压、母联情况监视；压缩空气用户使用流量、压力。2.3、蒸汽及其管网系统（监视）蒸汽系统含：鼓风机站一期2台130t/h的全烧煤气锅炉，2套汽轮发电机组；炼钢蓄热器等并网用户；全厂蒸汽管网及用户，2.3.1、蒸汽系统监视内容蒸汽系统监视内容：送鼓风机的中压蒸汽压力、流量、温度鼓风机的运行、停机、故障等信号监视锅炉减温减压后送用户蒸汽管网的流量、压力、温度炼钢蓄热器等并网蒸汽的流量、压力、温度各主体工程用户蒸汽流量、压力、温度电动机和鼓风机的全部信号2.4、氧氮氩系统（只监视，不控制）监视内容：制氧机等机组开/停状态、产量液体储槽液位调压间阀门开度

球罐的流量、压力、温度氧氮氩用户入口总管流量、压力、温度3、给排水系统给排水系统概况：松花江取水泵站，供水能力13.1万m3/d中央水处理站，供水能力8万m3/d除盐水系统，制水能力1.55万m3/d生产废水处理系统，处理生产废水2万m3/d生活污水处理系统，生活污水0.25万m3/d可供回用水2.2万m3/d3.1、松花江取水泵站（监视）监视内容：4台10kV高压水泵（含预留的1台）的启/停状态、回路电流3台380V低压水泵开/关状态3台启闭机的开/关状态原水管压力、送水流量、压力吸水室液位10kV开关站相关电流、电压、电度量3.1、松花江取水泵站（建设中）3.2、中央水处理（监视和控制）监视内容原水管送入流量、压力除盐水、回用水、生产消防水送出流量、压力送水泵的启/停状态水池、隔栅井液位生活水入口总管流量、压力，送出流量、压力生产废水、生活废水送入流量3.2、中央水处理（监视和控制）控制内容：4台生产消防水送水泵5台回用水送水泵3台除盐水送水泵送水泵变频（三）、支撑系统运行的能源管理制度六个方面，23项项制度1、能源综合管理方面2、能源生产管理方面3、能源计划管理方面4、能源安全管理方面5、能耗管理及节能推进方面6、能源运行、质量管理方面1、能源综合管理方面能源综合管理方面制度1项能源管理制度2、能源生产管理方面能源生产管理方面，5项制度：能源调度管理制度能源事故管理办法能源介质供需不平衡制限办法电力事故应急预案动力系统事故应急预案3、能源生产管理方面能源生产管理方面，3项制度：能源供需计划管理办法能源量管理办法能源申请使用管理办法4、能源安全管理方面能源安全管理方面，5项制度：煤气安全管理规定氧气安全管理规定电气安全管理规定动火作业安全管理办法煤气防护器材使用管理办法5、能耗管理及节能推进方面能耗管理及节能推进方面，3项制度：公司能源指标考核制度。公司节能降耗奖励办法能源使用监测管理办法6、能源运行、质量管理方面能源运行、质量管理方面，6项制度：公司能源运行标准公司能源质量标准继电保护运行管理规定电力供应与使用管理办法能源系统停复役申请管理规定能源地下管线保护管理办法已经出台的能源管理制度（7项）1、工程建设期间厂区临时用水、用电管理暂行办法。（注：不在前面站述的23项内）2、能源管理规定（暂行）3、能源调度管理办法4、能源量管理办法5、煤气防护器材使用管理办法6、能源使用监测管理办法7、能源系统停复役申请管理规定（二）、待出台的能源管理制度（17项）1、能源申请使用管理办法2、能源事故管理办法3、能源介质供需不平衡时制限办法4、能源地下管线保护管理规定5、能源供需计划管理办法6、公司节能降耗奖励办法7、公司能源指标考核制度已经完成草案啦待出台的能源管理制度（17项）8、电力事故应急预案9、动力系统事故应急预案10、煤气安全管理规定11、氧气安全管理规定12、电气安全管理规定13、动火作业安全管理办法14、公司能源运行标准15、公司能源质量标准16、继电保护运行管理规定17、电力供应与使用管理办法投产前将陆续制定、发布（四）、吉林钢铁EMS软硬件构成EMS应用软件EMS硬件设备EMS网络构成PLC网络WIN2000CitectSCADA,iHistoryVS.netWindowsServer,WindowsProfessional,SunSolaris,TCP/IP,OPC,DDE

SiemensStep7&用户应用软件InternetWebtools,Xcom,etcSIMATICS7SIMATICS7Oracle10gEMS1、应用软件系统平台软件：由宝信开发操作系统软件：WindowsServer2003、windowsxp、RedHatEnterpriseLinux5.0AdvancedPlatform数据库软件：ORACLE10g、ProficyHistorian开发工具：VisualS2005组态软件：IFIX4.0、Simatics72、主要硬件设备工业网PLC设备工业网络交换机设备服务器设备操作站和管理机ＥＭＳ详细硬件组成西门子300系列赫斯曼交换机HP服务器DELL工作站大屏幕显示设备未招标3、吉林钢铁EMS中央网络图工业网络结构图（五）、EMS与各主体工程控制系统接口电力综保系统与能源中心EMS接口方案铁前、钢后空压站与EMS接口方案煤气储配站与EMS及接口方案制氧项目与EMS接口方案中央水系统与EMS接口方案回转石灰窑与EMS接口方案套筒石灰窑与EMS接口方案球团项目与EMS接口方案烧结与EMS接口方案四、EMS与各主体工程控制系统接口（续）焦化与EMS接口方案炼铁高炉、高炉循环水与EMS接口方案鼓风机、锅炉、TRT与EMS接口方案炼钢转炉与EMS接口方案炼钢连铸与EMS接口方案炼钢循环水与EMS接口方案轧钢与EMS接口方案轧钢循环水与EMS接口方案电力综保系统与EMS及接口方案接口对象：南瑞、紫光综保系统EMS所需的“四遥”（包括电度量）信号通过综保系统的冗余前置通讯单元（RTU）转发，接入EMS设在总降变的子站通讯柜。通讯规约为IEC870-5-104。铁前、钢后空压站与EMS接口方案对象：中冶赛迪，创思达编程。铁前、钢后空压站方案：EMS所需的信号通过空压站PLC由RJ45网线送到EMS通讯柜（空压机本体PLC信号通过现场集中的PLC送出）。煤气储配站与EMS及接口方案对象：鞍钢设计院，煤气储配站控制系统方案：

EMS所需的信号通过煤气储配站PLC的交换机输出，RJ45网线送到EMS通讯柜。制氧项目与EMS接口方案接口对象：制氧DCS控制系统方案：

EMS所需的信号通过现场设置的专用OPC通讯服务器通讯网卡输出(收集焦化区域所有相关能源信号输出)，RJ45网线送到EMS通讯柜。中央水系统与EMS接口方案对象：中冶赛迪，无锡工装编程。中央水控制系统方案：

EMS所需的信号通过中央水系统PLC的交换机输出，RJ45网线送到EMS通讯柜。回转石灰窑与EMS接口方案接口对象：吉林宏源，回转窑控制系统方案：EMS所需的信号通过石灰窑现场信号隔离器一分二送出，送到EMSPLC柜。套筒石灰窑与EMS接口方案接口对象：中冶钙业，套筒窑控制系统方案：EMS所需的信号通过石灰窑现场信号隔离器一分二送出，送到EMSPLC柜。原料项目与EMS接口方案接口对象：中冶华天工程，原料控制系统接口方案：EMS所需的信号通过生产PLC的I/O隔离模块输出或现场隔离器一分二送出，送到EMSPLC柜。球团项目与EMS接口方案接口对象：吉林冶金院，球团控制系统EMS所需的信号通过插在球团生产PLC的EMS专用网卡输出(两套网卡，一套球团自用，一套EMS通讯用)，RJ45网线送到EMS通讯柜。烧结项目与EMS接口方案接口对象：灯塔设计院，烧结控制系统接口方案：EMS所需的信号通过生产PLC的I/O隔离模块输出或现场隔离器一分二送出，送到EMSPLC柜。焦化项目与EMS接口方案接口对象：焦耐设计院，DCS控制系统方案：

EMS所需的信号通过现场设置的专用OPC通讯服务器通讯网卡输出(收集焦化区域所有相关能源信号输出)，RJ45网线送到EMS通讯柜。炼铁高炉、高炉水与EMS接口方案接口对象：中冶南方，高炉、高炉水控制系统EMS所需的信号集中至高炉水PLC中,通过插在高炉水PLC的EMS专用网卡输出(1#高炉水系统和2#高炉水系统各一块)，2根RJ45网线送到EMS通讯柜。鼓风机站、鼓风循环水、锅炉、TRT与EMS对象：湖南省冶金院，鼓风机站、鼓风循环水、锅炉、TRT控制系统；方案：EMS所需的信号通过现场设置的专用OPC通讯服务器（集中了鼓风机站、鼓风循环水、锅炉、TRT的信号）通讯网卡输出，R