CN109918817A - 一种基于时变数据的生产线能耗分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于时变数据的生产线能耗分析方法，包括如下步骤：设置计划数据步骤：设定设备的当前单位能耗UC_sbijh、工序的单位能耗UC_gxjh；实时数据采集步骤：采集设备运转时间信息、采集设备运行电流信息、采集设备运行正向有功信息、当前时段生产工序产量数据；根据建立的模型计算设备的实际能耗功率UC_sbisj和工序实际单位能耗UC_gxsj，对设备和工序的能耗进行评价，其评价方法包括：1)、当UC_sbisj大于或等于UC_sbijh时，表示该设备的单位能耗大于设备能耗计划值，此时工艺操作人员需要查看此时的设备电流情况，该设备可能存在故障，请检查改设备。2)、当UC_sbisj小于UC_sbijh时，表示该设备的单位能耗小于设备能耗计划值，设备能耗较为理想。

Description

一种基于时变数据的生产线能耗分析方法

技术领域

本发明涉及生产线的能耗分析领域，特别涉及基于时变数据的生产线能耗测量方法。

背景技术

生产线中的单个设备能耗高低决定整个生产工序的能耗高低。目前能管系统对生产线中设备的能耗进行分析主要还是时段统计，再结合时段产量进行数值计算，无法直接将生产线中众多设备能耗情况随时间变化，直接显示能耗、台产等信息，对设备能耗分析存在局限性、滞后性，不能全部系统地实时分析设备运行情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于时变数据的生产线能耗分析方法。即通过统计工序内各个设备运行的有效运行时间、正向有功电单耗、台产等数据随时间变化而得出的变化趋势，分析能源随时间变化能耗消耗情况，辅助工艺生产操作，降低工序能耗。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于时变数据的生产线能耗分析方法，包括如下步骤：

设置计划数据步骤：设定设备的当前单位能耗UC_sbijh、工序的单位能耗UC_gxjh；

实时数据采集步骤：采集设备运转时间信息、采集设备运行电流信息、采集设备运行正向有功信息、当前时段生产工序产量数据；

根据建立的模型计算设备的实际能耗功率UC_sbisj和工序实际单位能耗UC_gxsj，对设备和工序的能耗进行评价，其评价方法包括：

1)、当UC_sbisj大于或等于UC_sbijh时，表示该设备的单位能耗大于设备能耗计划值，此时工艺操作人员需要查看此时的设备电流情况，该设备可能存在故障，请检查改设备。

2)、当UC_sbisj小于UC_sbijh时，表示该设备的单位能耗小于设备能耗计划值，设备能耗较为理想。

工序能耗分析方法包括：

1)、UC_gxsj大于或等于UC_gxjh时，表示该工序的能耗值较高，工艺操作人员需要查看设备运行时间趋势，分析是否存在设备空运转现象。

2)、UC_gxsj小于UC_gxjh时，表示该工序的能耗值较低，工序运行较为理想。

数据采集步骤包括：

1)采集设备运转时间信息。将设备当前是否处于运转状态信息按秒级单位采集入实时数据库，根据核算时间点的设备启停状态值核算出设备运行时间；

2)采集设备运行电流信息。将设备当前电流值采集入实时库，采用时间段均值的方法，将电流值进行初步加工，形成时间段电流均值；

3)采集设备运行正向有功信息。将设备当前消耗电量数据，采集入实时数据库，根据阶梯差值累计方法统计当前时段设备正向有功数据；设备运行正向有功指的是设备运行时消耗的电量，电力供应系统输出到设备上被设备消耗的电量；

4)采集DCS内生产工序产量累计值入实时库，根据阶梯差值累计方法统计当前时段生产工序产量数据。

本发明的优点在于：通过在时变数据模型的能耗优化方法，能实时查看设备的能耗情况，并对于设备运转过程中是否存在空运转，设备是否存在缺运转等现象，确保生产线设备处在最佳的工艺状况下，以达到最经济的运行效果，提高工厂总体效益。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明分析方法模型示意图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明就是基于上述的能耗现状、存在问题，根据现场设备运行时间、能耗情况，结合产量情况、将运行时间、台产、能单耗情况，随时间增长，建立时变数据模型，编辑计算机语言、形成编程文件，便于能耗管理人员实时、回放查看能耗请教，找到能耗高的时间点，能耗高的设备，便于排查能耗高的原因，协助工艺生产操作，降低电耗。

针对目前常规能源管理系统的局限性、滞后性等问题，发明一种随时间推进而对设备能耗进行建模分析的方法，改方法具有全面性、适时性、针对性等技术特点。主要技术方案如下：

(1)建立时变数据模型优化方案技术方案(如图1所示)

以下设备正向有功、设备电流等数据均来自设备对应的电子表数据

1)采集设备运转时间信息。将设备当前是否处于运转状态信息按秒级单位采集入实时数据库，根据核算时间点的设备启停状态值核算出设备运行时间。

2)采集设备运行电流信息。将设备当前电流值采集入实时库，采用时间段均值的方法，将电流值进行初步加工，形成时间段电流均值。

3)采集设备运行正向有功信息。将设备当前消耗电量数据，采集入实时数据库，根据阶梯差值累计方法(丢弃负值)统计当前时段设备正向有功数据。

设备运行正向有功指的是设备运行时消耗的电量，电力供应系统输出到设备上被设备消耗的电量。

4)采集DCS内生产工序产量累计值入实时库，根据阶梯差值累计方法(丢弃负值)统计当前时段生产工序产量数据。

DCS是指分布式控制系统，实际指工厂生产线的控制系统。

工序是指生产的一段过程，工序产量是指生产线中一段生产过程中的产出数量。

阶梯差值累计方法：DCS中采用累计量来计量工序生产数量；一个小时3600秒，每秒产生一个累集量值，这3600个值记为A₀、A₁…A₁₇₉₉…A₃₅₉₈、A₃₅₉₉，额外再记录A₃₆₀₀这个时间点，A₁-A₀的值为1秒时间段的差值记为B₁，依次类推，A₃₆₀₀-A₃₅₉₉秒的差值记为B₃₆₀₀，一个小时累集量的差值就是B₁+…+B_i+…+B₃₆₀₀的和。当B₁…B₃₆₀₀中B_i是负值，就将B_i给丢弃。

5)能耗评价是指生产单位(吨)半成品、成品的能源消耗量。具体在水泥企业的计算公式是：台时能耗＝小时消耗能源数量/小时生产量数量。

台式能耗＝小时消耗电量度数/小时生产的产品吨数

(2)建立时变数据模型及分析

工序中总共有设备1…设备i…设备n。通过指定时间片的设备电流I_sbi、正向有功电量W_sbi、设备运行时间T_sb、工序产量O_sb，并配合设备当前设定的单位能耗UC_sbijh，工序的单位能耗UC_gxjh，可计算设备的实际能耗功率UC_sbisj和工序实际单位能耗UC_gxsj，对设备和工序的能耗进行评价。具体的能效评价计算公式如下所示：

1)设备单位能耗实际值与计划值

与UC_sbijh

2)工序单位能耗实际值与计划值

UC_gxjh

设备能耗分析：

·当UC_sbisj大于或等于UC_sbijh时，表示该设备的单位能耗大于设备能耗计划值，此时工艺操作人员需要查看此时的设备电流情况，该设备可能存在故障，请检查改设备。

·当UC_sbisj小于UC_sbijh时，表示该设备的单位能耗小于设备能耗计划值，设备能耗较为理想。

工序能耗分析：

·UC_gxsj大于或等于UC_gxjh时，表示该工序的能耗值较高，工艺操作人员需要查看设备运行时间趋势，分析是否存在设备空运转现象。

·UC_gxsj小于UC_gxjh时，表示该工序的能耗值较低，工序运行较为理想。

i：生产工序包含设置中第i个；

I_sbi：设备电流，A；

W_sbi：设备正向有功电能，kW·h；

T_sbi：设备运行时间，T；

O_sb：工序产量，t；

UC_sbijh：设备计划单位能耗，kW·h/t；

UC_gxjh：工序计划单位能耗，kW·h/t；

UC_sbisj：设备实际单位能耗，kW·h/t；

UC_gxsj：设备实际单位能耗，kW·h/t；

(3)指导生产，节能降耗

随时间推移，设备的单位实际能耗值与设备单位能耗计划值之间的时变数据模型就开始生成并形成了对比趋势，再结合设备当前的电流值进行曲线比对，分析出能耗优化点：

·当设备实际单位能耗值比设备单位能耗计划值高，并且设备当前实际点电流较高，则可定位到可能是该设备的原因导致能耗高，实现节能；

·工序产量值不在变化，工序主要设备已经停止，而部分设备一直在处于运行状态，则可判断该设备是否处于空运转现象，减少空运转现象，实现节能；

实施效果：通过在时变数据模型的能耗优化方法，能实时查看设备的能耗情况，并对于设备运转过程中是否存在空运转，设备是否存在缺运转等现象，确保生产线设备处在最佳的工艺状况下，以达到最经济的运行效果，提高工厂总体效益。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于时变数据的生产线能耗分析方法，其特征在于：包括如下步骤：

设置计划数据步骤：设定设备的当前单位能耗UC_sbijh、工序的单位能耗UC_gxjh；

实时数据采集步骤：采集设备运转时间信息、采集设备运行电流信息、采集设备运行正向有功信息、当前时段生产工序产量数据；

根据建立的模型计算设备的实际能耗功率UC_sbisj和工序实际单位能耗UC_gxsj，对设备和工序的能耗进行评价，其评价方法包括：

1)、当UC_sbisj大于或等于UC_sbijh时，表示该设备的单位能耗大于设备能耗计划值，此时工艺操作人员需要查看此时的设备电流情况，该设备可能存在故障，请检查改设备；

2)、当UC_sbisj小于UC_sbijh时，表示该设备的单位能耗小于设备能耗计划值，设备能耗较为理想。

2.如权利要求1所述的一种基于时变数据的生产线能耗分析方法，其特征在于：工序能耗分析方法包括：

1)、UC_gxsj大于或等于UC_gxjh时，表示该工序的能耗值较高，工艺操作人员需要查看设备运行时间趋势，分析是否存在设备空运转现象；

2)、UC_gxsj小于UC_gxjh时，表示该工序的能耗值较低，工序运行较为理想。

3.如权利要求1所述的一种基于时变数据的生产线能耗分析方法，其特征在于：数据采集步骤包括：

1)采集设备运转时间信息：将设备当前是否处于运转状态信息按秒级单位采集入实时数据库，根据核算时间点的设备启停状态值核算出设备运行时间；

2)采集设备运行电流信息：将设备当前电流值采集入实时库，采用时间段均值的方法，将电流值进行初步加工，形成时间段电流均值；

3)采集设备运行正向有功信息：将设备当前消耗电量数据，采集入实时数据库，根据阶梯差值累计方法统计当前时段设备正向有功数据；设备运行正向有功指的是设备运行时消耗的电量，电力供应系统输出到设备上被设备消耗的电量；

4)采集DCS内生产工序产量累计值入实时库，根据阶梯差值累计方法统计当前时段生产工序产量数据。