CN102053613B

CN102053613B - 一种工业过程设备能量实时监控系统及监控方法

Info

Publication number: CN102053613B
Application number: CN201010619807A
Authority: CN
Inventors: 郎娜; 赵昼辰
Original assignee: SANBO ZHONGZI TECH Co Ltd BEIJING
Current assignee: CGN Intelligent Technology (Shenzhen) Co., Ltd
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2030-12-31
Also published as: CN102053613A

Abstract

本发明涉及一种工业过程设备能量实时监控系统及监控方法，包括能量参数计算电路模块、过程数据采集电路模块、过程设备计算电路模块和参数输出集，过程数据采集电路模块采集工业过程设备的工业过程数据，并按照仪表位号将工业过程数据分别输入能量参数计算电路模块和过程设备计算电路模块；能量参数计算电路模块输出仪表位号对应的能量介质的焓、熵和

；过程设备计算电路模块结合工业过程数据和焓、熵和

，向参数输出集输出仪表位号对应的过程设备的能量监控参数。

Description

一种工业过程设备能量实时监控系统及监控方法

技术领域

本发明涉及一种能量计算系统，具体涉及一种工业过程设备能量实时监控系统及监控方法。

背景技术

中国是世界上最大的能源消耗国之一，能源成本在总成本中占比例较高，因而节能降耗已成为我国各生产企业的重点任务。许多大中型工业企业已提出了一系列方法与措施来推进节能降耗。企业能源管理是节能降耗工作的基础，通过对企业能耗情况直观的描述，找到在能源利用过程中的薄弱环节，提出改进方向和措施。

目前，绝大多数企业对于设备能源使用状态的监控是以工业过程数据为主，其监控数据仅为单一的计量参数，再由人工传递信息，汇总处理得到设备用能状态等各类信息。这种方法存在两个弊端：首先，由于单一的过程数据无法反应设备用能情况，而能源参数计算过程繁琐，企业能源管理部门通常不会耗费大量精力去监控各个设备的用能状态，通常仅以厂级能源计量统计为主；其次，当需要了解某关键设备的用能状态时，这种计算处理的方法存在严重滞后性，无法及时掌握设备当前的能源使用状态。

由于现有技术无法实现对企业关键设备的能源数据的实时监控，因此急需一项技术或方法来解决对于设备能源使用状态的有效监控问题，以便准确地了解能源的具体使用情况。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于实时数据，用于监控企业关键设备的能源数据、关键产品或关键工序过程数据的工业过程设备能量实时监控系统，该系统清晰直观地描述各种工业过程设备的能源使用情况，可帮助企业加强能源及工业过程设备的管理，达到节约能源的效果；以及利用上述监控系统实现的工业过程设备能量实时监控方法。

本发明的技术方案如下：

一种工业过程设备能量实时监控系统，其特征在于：它包括能量参数计算电路模块、过程数据采集电路模块、过程设备计算电路模块和参数输出集，所述过程数据采集电路模块采集工业过程设备的工业过程数据和化验数据，并按照仪表位号将所述工业过程数据和化验数据分别输入所述能量参数计算电路模块和过程设备计算电路模块；所述能量参数计算电路模块输出所述仪表位号对应的能量介质的焓、熵和

，并输入到过程设备计算电路模块；所述过程设备计算电路模块包括模型调用模块和设备模型，所述模型调用模块根据所述工业过程数据调用与过程设备对应的设备模型，所述设备模型结合所述工业过程数据、化验数据和所述焓、熵和，向所述参数输出集输出所述仪表位号对应的过程设备的能量监控参数；

所述设备模型包括流动传功设备模型、传热过程设备模型、分离过程设备模型、混合过程设备模型、化学反应过程设备模型。

所述能量参数计算电路模块中包括数据结构关联数据库和能量计算电路模块，所述数据结构关联数据库根据所述工业过程数据计算出对应的中间数据，并将所述中间数据输入所述能量计算电路模块，所述能量计算电路模块包含对应不同的所述能量介质的能量计算模型，所述能量计算模型调用所述中间数据和工业过程数据计算并输出对应的焓、熵和。

所述工业过程数据包括质量参数、流量参数、电量参数、平均压力参数、平均温度参数；所述数据结构关联数据库包括对应各能量介质的工艺过程混合气体组分表、折标系数表、饱和蒸汽热力学数据表、过热蒸汽热力学数据表、混合气体热力学参数总表和液体热力学参数表。

所述能量计算电路模块包括燃料能量计算模型、蒸汽能量计算模型、混合液体能量计算模型、混合气体能量计算模型。

所述流动传功设备模型包含蒸汽管道设备模型、蒸汽透平驱动设备模型、膨胀透平驱动设备模型、泵模型、液体节流降温设备模型；能量监控参数包括热量损失、有效能损失、能量利用效率、

效率、可逆轴功、输出轴功、焓变、熵增、

损。

所述传热过程设备模型包含废热锅炉模型、一般换热设备模型、多元换热设备模型；能量监控参数包括变换气的放热量、焓变、变、能量利用效率、

效率、不可逆损耗功、熵产、不可逆损耗功、输入比率。

所述分离过程设备模型包含汽提设备模型、蒸发设备模型、膨胀塔模型、蒸馏塔模型、热再生塔模型、精馏塔模型；能量监控参数包括焓变、

变、效率、输入比率、设备损。

所述混合过程设备模型包含气体混合器模型、洗涤设备模型、吸收设备模型；能量监控参数包括焓变、

效率、设备

损。

所述化学反应过程设备模型包含气化炉模型、反应炉模型；能量监控参数包括焓变、

变、

效率。

一种工业过程设备能量实时监控方法，包括以下步骤：

1)采用面向对象的方法配置工业过程设备的对象参数，包括定义工业过程设备名称、选择设备模型、能量介质的介质号配置、仪表配置、仪表采样周期配置及能量计算周期配置；

2)过程数据采集电路模块将所述工业过程设备的工业过程数据以及仪表位号对应的能量介质的化验数据，输入能量参数计算电路模块的数据结构关联数据库和能量计算电路模块中；

3)所述数据结构关联数据库根据输入的化验数据，生成与所述能量介质相对应的关联数据表；所述能量计算电路模块根据所述工业过程数据和化验数据，调用所述关联数据表输出的中间数据，向过程设备计算电路模块中输出所述能量介质对应的焓、熵、

数据；

4)过程设备计算电路模块根据所述过程设备名称选择对应的设备模型，所述设备模型根据所述焓、熵、数据，输出当前仪表位号对应的能量介质的能量监控参数；

5)将所述能量监控参数存入参数输出集中，实时监控内容可视化方式进行显示。

所述仪表采样周期是按照所配置周期对温度、压力进行采样；所述能量计算周期是对采样的温度和压力数值进行平均，作为计算值进行能量计算。

本发明的技术效果如下：

本发明的一种工业过程设备能量实时监控系统，包括能量参数计算电路模块、过程数据采集电路模块、过程设备计算电路模块和参数输出集，过程数据采集电路模块采集工业过程设备的工业过程数据，并按照仪表位号将工业过程数据分别输入能量参数计算电路模块和过程设备计算电路模块；能量参数计算电路模块输出仪表位号对应的能量介质的焓、熵和

；过程设备计算电路模块结合工业过程数据和焓、熵和

，向参数输出集输出仪表位号对应的过程设备的能量监控参数。本发明通过面向对象的方法根据工业过程设备的具体类型，设置一套实时能量监控系统，将工业过程设备、仪表位号、能量介质、能量监控参数关联起来，可有效实现对企业关键能源数据的监控，以及关键产品或关键工序过程数据的实时监控。本发明的系统清晰直观地描述各种设备能源使用的具体情况，为企业加强能源及设备的管理提供了帮助。

本系统中的过程设备计算电路模块根据工业企业能量介质的特点，将介质进行分类，以这种分类为基础，建立不同能量介质的能量计算模型，大大简化了能量数据的计算过程。利用该模型可以实时性获取企业用能分析等能源管理工作所需的能量数据，为企业开展深入的用能诊断及分析工作提供数据基础。

本发明过程设备计算电路模块通过建立数据结构关联数据库输出中间计算结果，输入能量计算电路模块中，在不同的能量计算模型中进行计算，大大简化能量数据的计算过程。本模块能够通过过程数据采集模块实时性获取用能分析等工作所需的过程数据，并用仪表位号加以区分，普遍适用于各类不同的工业企业，满足企业能源管理工作的各种需求，为企业开展深入的用能诊断及分析工作提供数据基础。

附图说明

图1是本发明工业过程设备能量实时监控系统的结构示意图

图2是本发明能量参数计算电路模块结构示意图

图3是本发明过程设备计算电路模块结构示意图

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明。

如图1所示，本发明的工业过程设备能量实时监控系统包括能量参数计算电路模块1、过程数据采集电路模块2、过程设备计算电路模块3和参数输出集4，其中过程数据采集电路模块2通过DCS系统(生产过程控制系统)采集实时或历史工业过程数据，如质量、流量、平均压力、平均温度等数据，采集数据按照不同的仪表位号输入到能量参数计算电路模块1中。能量参数计算电路模块1中包括数据结构关联数据库11和能量计算电路模块12，能量计算电路模块12包括燃料能量计算模型121、蒸汽能量计算模型122、混合液体能量计算模型123、混合气体能量计算模型124；过程设备计算电路模块3中包括模型调用模块30和设备模型，其中设备模型包括流动传功设备模型31、传热过程设备计算电路模块32、分离过程设备计算电路模块33、混合过程设备计算电路模块34、化学反应过程设备计算电路模块35。

数据结构关联数据库11中设置多个关联数据表，根据物料特性将能量介质分别在表中定义物流名称，设定物流名称是旨在确定不同能量介质与其化验数据和计算方法的对应关系，物流名称的编码可结合国家规定代码和企业能量介质编号来定义，以保证唯一性。每个物流名称对应一套关联数据表，在关联数据表中整合化验数据、热力学参数输入能量计算电路模块12中，能量计算电路模块12根据中间计算结果，输出各能量介质对应的焓、熵、

数据。其中数据结构关联数据库11包括工艺过程混合气体组分表111、企业能源折标系数表112、饱和蒸汽热力学数据表113、过热蒸汽热力学数据表114、混合气体热力学参数总表115、液体热力学参数表116等关联数据表。

其中工艺过程混合气体组分表111表示混合气体包含的各组分体积含量，包含混合气体的组分分压、用于计算焓的平均定压比热容及用于计算熵的平均定压比热容、气体密度等参数。企业能源折标系数表112来源于国家统计局标准。饱和蒸汽热力学数据表113表示温度、压力与液焓、汽焓及汽液焓之间的关系。过热蒸汽热力学数据表114按照生产过程涵盖实际生产中各蒸汽级别的压力，再以温度值查询比焓和比熵，采用线性插值法获得实际温度和压力下的比焓和比熵值。混合气体热力学参数总表115分为理想气体比热容系数表和标准生成焓变熵变表，理想气体比热容系数表包含组分序号、组分代号、组分名称、分子式、理想气体比热容系数、修正系数，标准生成焓变熵变表包括气体标准生成焓变、标准生成自由焓变、标准生成熵变、标准化学

。液体热力学参数表116表示混合液体的密度、平均比热容等热力学参数。

能量计算电路模块12中的燃料能量计算模型121包含原料煤能量计算模型、油能量计算模型、电能量计算模型；蒸汽能量计算模型122包含饱和蒸汽能量计算模型、过热蒸汽能量计算模型、饱和水能量计算模型。能量计算电路模块12中的模型，通过查询数据结构关联数据库11中的表格得到能量介质量化计算所需要的中间数据，即可获得能量介质的能量参数。

如图2所示，在能量计算电路模块12中，燃料能量计算模型121的数据结构及计算公式如下：

(a)原料煤能量计算模型：

原料煤能量计算模型数据结构

模型输入参数为质量、折标系数、含水量。

其中，质量通过仪表位号获得；折标系数通过原料煤的物流物流名称所关联的折标系数表112获得，含水量ω通过化验室化验数据获得，注意单位换算。

输出参数为化学焓、热量

。

化学焓及热量通过以下计算公式获得：

化学焓Q＝质量×折标系数×7000×4.1868 (1)

热量

E_XQ＝质量*(Q+2438ω) (2)

国标规定每千克标准煤的热值为7000kcal，将不同品种、不同含量的能源按各自不同的热值换算成每kg热值为7000kcal的标准煤，公式中7000单位为kcal/kg；1kcal＝4.1868kJ；ω为原料煤的含水量；2438为水潜热，单位为kJ/kg。

(b)油能量计算模型：

油能量计算模型数据结构

模型输入参数为流量、折标系数。

其中，流量通过仪表位号获得；折标系数通过油的物流名称所关联的折标系数表112获得，注意单位换算。

输出参数为化学焓、热量。

化学焓Q＝质量×折标系数×7000×4.1868(kJ/kg) (3)

热量E_XQ＝0.975Q (4)

(c)电能量计算模型：

电能量计算模型数据结构

模型输入参数为电量、折标系数，电量通过仪表位号获得，折标系数通过电的物流物流名称所关联的折标系数表112获得，注意单位换算。

输出参数为焓、

。

焓、

蒸汽能量计算模型122的数据结构及计算公式如下：

(i)饱和蒸汽能量计算模型：

饱和蒸汽能量计算模型数据结构

模型输入参数为通过仪表位号获得的饱和蒸汽流量、平均温度、平均压力

中间计算结果为通过在饱和蒸汽热力学数据表113查找温度或压力，获得的比焓HG和比熵SG。

输出参数为焓、熵、

。

饱和蒸汽焓＝流量×比焓 (6)

饱和蒸汽熵＝流量×比熵 (7)

饱和蒸汽的物理

E_XPh＝-(H₀-H)+T₀(S₀-S)＝(H-H₀)-T₀(S-S₀) (8)

其中，H为实际条件下饱和蒸汽焓；S为实际条件下饱和蒸汽熵；H₀为基准态饱和蒸汽焓；S₀为基准态饱和蒸汽熵；T₀为基准态温度。饱和蒸汽基准态为25℃、0.10133MPa液态水，或25℃、3.169kPa饱和蒸汽为基准态，本模型计算对于蒸汽的基准态取25℃、3.169kPa饱和蒸汽。

(ii)过热蒸汽能量计算模型：

过热蒸汽能量计算模型数据结构

在过热蒸汽只有物理变化的情况下，模型输入参数为流量、平均温度、平均压力，通过仪表位号获得。

中间计算结果为比焓和比熵，通过查过热蒸汽热力学数据表114获得。

输出参数为焓、熵、

。

过热蒸汽焓＝流量×比焓 (9)

过热蒸汽熵＝流量×比熵 (10)

过热蒸汽

：E_XPh＝-(H₀-H)+T₀(S₀-S)＝(H-H₀)-T₀(S-S₀) (11)

其中，H为实际条件下饱和蒸汽焓；S为实际条件下饱和蒸汽熵；H₀为基准态饱和蒸汽焓；、S₀为基准态饱和蒸汽熵；T₀为基准态温度。饱和蒸汽基准态为25℃、0.10133MPa液态水，或25℃、3.169kPa饱和蒸汽为基准态，本模型计算对于蒸汽的基准态取25℃、3.169kPa饱和蒸汽。

(iii)饱和水能量计算模型：

饱和水能量计算模型数据结构

模型输入参数为流量、平均温度，通过仪表位号获得。

中间计算结果为通过在饱和蒸汽热力学数据表113查找温度或压力，获得的比焓HF和比熵SF。

输出参数为焓、熵、

。

焓＝流量(m³)×1000×比焓 (12)

熵＝流量(m³)×1000×比熵 (13)

E_XPh＝-(H₀-H)+T₀(S₀-S)＝(H-H₀)-T₀(S-S₀) (14)

其中，H为实际条件下饱和水焓；H₀为基准态饱和水焓；T为实际温度；T₀为基准态温度；S为实际条件下饱和水熵；S₀为基准态饱和水熵。其中以标准状况为饱和水的基准态。

混合液体能量计算模型123的数据结构及计算公式如下：

本计算模型同样适用于纯组分液体。

混合液体能量计算模型数据结构

模型输入参数为体积流量、平均温度、平均压力、密度、平均比热容。

其中，流量、平均温度、平均压力通过仪表位号获得；密度及平均比热容通过查液体热力学参数表116获得。

输出参数为焓、熵、

。

不可压缩液体如煤气水、低温甲醇洗的富甲醇液、脱硫富液等，Cp＝Cv＝C。压力对液体的焓和熵的影响相对于温度变化来说是很小的，在此忽略不计，因而可按理想液体计算。

液体流量一般按体积流量计量，体积流量和质量流量的换算关系为：质量流量＝体积流量×密度

\underset{\cdot}{\cdot \cdot} dH = C_{p} dT + [V - T {(\frac{&PartialD; V}{&PartialD; T})}_{p}] dp, dS = C_{p} \frac{dT}{T} - {(\frac{&PartialD; V}{&PartialD; T})}_{p} dp

∴混合液体的比焓：h＝C_p(T-T₀)

混合液体的焓＝流量×比焓 (15)

混合液体的比熵

s = C_{p} \ln \frac{T}{T_{0}}

混合液体的熵＝流量×比熵 (16)

混合液体的

Ex = (H - H_{0}) - T_{0} (S - S_{0}) = C_{p} (T - T_{0}) - T_{0} C_{p} \ln \frac{T}{T_{0}} - - - (17)

其中，Cp为混合液体平均比热容；H为实际条件下液体焓；S为实际条件下液体熵；H₀为基准态液体焓；S₀为基准态液体熵；V为液体体积流量；T为实际温度；T₀为基准态温度。以标准状况为混合液体的基准态。

混合气体能量计算模型124的数据结构及计算公式如下：

本计算模型同样适用于纯组分气体。

(u)混合气体物理变化计算模型：

混合气体物理变化能量计算模型数据结构

模型输入参数为流量、平均温度、平均压力、组分分压、平均定压比热容(焓)、平均定压比热容(熵)。

其中，流量、平均温度、平均压力通过仪表位号获得；组分分压通过物流名称关联的工艺过程混合气体组分111获得；平均定压比热容(焓)及平均定压比热容(熵)通过混合气体热力学参数总表115中的理想气体比热容系数表计算获得。

输出参数：物理焓变、物理熵变、物理

。

流量一般累积量是设计条件下的量，要计算出摩尔值，再计算焓；其计算方法为：

混合物质的量＝标准状况下的体积流量/0.0224(mol)

标准状况下的体积流量

其中下标为D的为设计条件。

理想混合气体平均定压比热容(T₁～T₂温度范围内的平均定压比热容)，即用于焓计算的定压比热容：

\underset{i}{Σ} n_{i} \frac{C_{pmh}^{*}}{R} = \underset{i}{Σ} n_{i} A_{i} + (\underset{i}{Σ} n_{i} B_{i}) T_{am} + (\underset{i}{Σ} n_{i} C_{i}) [\frac{1}{3} (4 {T_{am}}^{2} - T_{1} T_{2})] + (\underset{i}{Σ} n_{i} D_{i}) T_{1}^{- 1} T_{2}^{- 1}, - - - (18)

其中T_am是算数平均温度，n_i是混合气体各组分的量，

是混合气体平均定压比热容，

为热力学平均温度。

用于熵计算的定压比热容

\underset{i}{Σ} n_{i} \frac{C_{pms}^{*}}{R} = \underset{i}{Σ} n_{i} A_{i} + (\underset{i}{Σ} n_{i} B_{i}) T_{lm} + (T_{am} T_{lm}) (\underset{i}{Σ} n_{i} D_{i} + \underset{i}{Σ} n_{i} D_{i} T_{1}^{- 2} T_{2}^{- 2}) - - - (19)

混合气体的物理焓变：

ΔH = C_{pmh}^{*} (T - T_{0}) - - - (20)

混合气体的物理熵变：

ΔS = C_{pms}^{*} \ln \frac{T}{T_{0}} - R \ln \frac{p}{p_{0}} . - - - (21)

混合气体的物理

：

{Ex}_{ph} = (H - H_{0}) - T_{0} (S - S_{0}) = C_{pmh}^{*} (T - T_{0}) - T_{0} [C_{pms}^{*} \ln \frac{T}{T_{0}} - R \ln \frac{p}{p_{0}}] - - - (22)

其中，

是混合气体用于焓计算的定压比热容，是用于熵计算的定压比热容；T为实际温度；T₀为基准态温度；H为实际条件下气体焓；S为实际条件下气体熵；H₀为基准态气体焓；S₀为基准态气体熵；p为实际压力；p₀为基准态压力。以标准状况为混合气体的基准态。

(v)混合气体化学反应能量计算模型

混合气体化学反应能量计算模型数据结构

模型输入参数为流量、平均温度、平均压力、平均定压比热容(焓)、平均定压比热容(熵)。

其中，流量、平均温度、平均压力通过仪表位号获得；平均定压比热容(焓)及平均定压比热容(熵)通过混合气体热力学参数总表中的理想气体比热容系数表计算获得。

中间计算结果为物理焓变、物理熵变、物理

、标准化学焓、标准化学熵、标准化学

。其中，标准化学焓、标准化学熵、标准化学

通过混合气体热力学参数总表115中的标准生成焓变熵变表获得。

输出参数：焓、熵、

。

混合气体化学反应能量计算模型中包含了物理变化过程，所以输出参数中焓熵

的结果为物理变化和化学变化焓熵

之和，其中物理焓变、物理熵变、物理的计算如上节所述。

混合气体的焓＝物理焓变+化学焓 (23)

混合气体的熵＝物理熵变+化学熵 (24)

如图3所示，过程设备计算电路模块3中的模型调用模块30根据工业设备名称调用对应的设备模型，由过程数据采集电路模块2向设备模型输入工业设备的各能量介质对应的焓、熵、

数据，设备模型通过计算向参数输出集4输出能量监控参数。其中流动传功设备模型31包含蒸汽管道设备模型、蒸汽透平驱动设备模型、膨胀透平驱动设备模型、泵模型、液体节流降温设备模型；能量监控参数包括热量损失、有效能损失、能量利用效率、

效率、可逆轴功、输出轴功、焓变、熵增、

损。传热过程设备模型32包含废热锅炉模型、一般换热设备模型、多元换热设备模型；能量监控参数包括变换气的放热量、焓变、

变、能量利用效率、

效率、不可逆损耗功、熵产、不可逆损耗功、输入比率。分离过程设备模型33包含汽提设备模型、蒸发设备模型、膨胀塔模型、蒸馏塔模型、热再生塔模型、精馏塔模型；能量监控参数包括焓变、变、效率、输入比率、设备

损。混合过程设备模型34包含气体混合器模型、洗涤设备模型、吸收设备模型；能量监控参数包括焓变、

效率、设备损。化学反应过程设备模型35包含气化炉模型、反应炉模型；能量监控参数包括焓变、

变、效率。

流动传功设备模型31的模型属性及能量监控参数如下：

蒸汽管道设备模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

蒸汽透平驱动设备模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

其中等熵效率通过设备参数获得。

膨胀透平驱动设备模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

其中等熵效率通过设备参数获得。

泵模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

其中，轴功可通过电机输入的电量计算，计算方法见电能量计算模型

液体节流降温设备模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

传热过程设备模型32的模型属性及能量监控参数如下：

废热锅炉模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

一般换热设备模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

多元换热设备模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

分离过程设备模型33的模型属性与能量监控参数如下：

汽提设备模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

蒸发设备模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

膨胀塔模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

蒸馏塔模型、热再生塔模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

精馏塔模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

混合过程设备模型34的模型属性与能量监控参数如下：

气体混合器模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

洗涤设备模型、吸收设备模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

化学反应过程设备模型35的模型属性与能量监控参数如下：

气化炉模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

反应炉模型的模型属性与能量监控参数如下：

模型属性：

能量监控参数：

上述模型按照“三传一反”过程进行分类，在实际应用下，可依照本发明方法对模型种类进行扩展，模型属性亦可作相应修改。

本发明的工业过程设备能量实时监控系统能源数据的计算步骤如下：

1、采用面向对象的方法配置生成能量监控对象参数，包括定义工业过程设备、选择设备模型、能量介质的介质号配置、仪表配置、仪表采样周期配置及能量计算周期配置；仪表采样周期是按照所配置周期对温度、压力进行采样；能量计算周期则对采样的温度和压力数值进行平均，作为计算值进行能量计算。流量不需平均，只要记录每个计算周期的表底值以获取该计算周期内的累积流量即可；

2、过程数据采集电路模块2将DCS系统(生产过程控制系统)中的工业过程数据以及具体物流名称所关联的化验数据，例如温度、压力参数，输入能量参数计算电路模块1的数据结构关联数据库11和能量计算电路模块12中；

3、数据结构关联数据库11根据输入的化验数据，生成与不同能量介质相对应的关联数据表；能量计算电路模块12根据输入的工业过程数据和化验数据，调用数据结构关联数据库11中的关联数据表中的中间数据，向过程设备计算电路模块3中输出各能量介质对应的焓、熵、

数据；

4、过程设备计算电路模块3根据过程设备名称调用相应的设备模型，在设备模型中输入过程数据采集电路模块2中的物流对应的焓、熵、

数据，计算出物流的能量监控参数；

5、将能量监控参数存入参数输出集4中，实时监控内容可视化方式进行显示。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims

1.一种工业过程设备能量实时监控系统，其特征在于：它包括能量参数计算电路模块、过程数据采集电路模块、过程设备计算电路模块和参数输出集，所述过程数据采集电路模块采集工业过程设备的工业过程数据和化验数据，并按照仪表位号将所述工业过程数据和化验数据分别输入所述能量参数计算电路模块和过程设备计算电路模块；所述能量参数计算电路模块输出所述仪表位号对应的能量介质的焓、熵和

并输入到过程设备计算电路模块；所述过程设备计算电路模块包括模型调用模块和设备模型，所述模型调用模块根据所述工业过程数据调用与过程设备对应的设备模型，所述设备模型结合所述工业过程数据、化验数据和所述焓、熵和

向所述参数输出集输出所述仪表位号对应的过程设备的能量监控参数；

所述的设备模型包括流动传功设备模型、传热过程设备模型、分离过程设备模型、混合过程设备模型、化学反应过程设备模型；所述能量参数计算电路模块中包括数据结构关联数据库和能量计算电路模块，所述数据结构关联数据库根据所述工业过程数据计算出对应的中间数据，并将所述中间数据输入所述能量计算电路模块，所述能量计算电路模块包含对应不同的所述能量介质的能量计算模型，所述能量计算模型调用所述中间数据和工业过程数据计算并输出对应的焓、熵和