要約：企業のエネルギー管理システムを構築し、エネルギー要素の収集、プロセス監視、エネルギー消費管理制御の全プロセスの自動化、科学化管理を実現する。エネルギーの合理化使用を増やし、エネルギー消費を減少させることは、セメント企業の発展にとって極めて重要な役割を果たしている。

キーワード：エネルギー管理エネルギー要因システム設計システムアーキテクチャ

1概要

セメント企業は私の低エネルギー消費業界の一つであり、政府が省エネ・排出削減を推進するための制御対象となってきた。セメント生産はエネルギーショックへの依存度が高く、そのエネルギー消費は生産親戚の本費用に占める割合は40%-60%に達し、全同エネルギー消費総量の7%-8%を占めている。集中的で統一的なエネルギー管理システムを建設し、エネルギーデータのオンライン収集、計算、分析、処理を実現することができ、それによってエネルギー材料のバランス、スケジューリングと最適化、エネルギー設備の運行と管理などの方面に最適化・統合を行うことができる。エネルギーの合理化使用を増やし、エネルギー消費を減らし、エネルギー使用効率を高める役割を果たし、セメント企業の省エネ・排出削減の実現に重要な役割を果たしている。

ここ数年、我が国はGB/T 22336 2008「企業省エネ標準体系編制通則」とGB/T 23331-2009「エネルギー管理体系要求」を発表し、セメント業界のエネルギー管理体系の構築、低炭素経済の発展、グリーン生産の実現のために方向を示した。その主な機能は企業の範囲内でエネルギー管理システムを構築し、椎動企業の資源を総合的に利用し、循環経済を発展させ、企業のクリーン生産を実現し、技術開発と革新で企業の持続的な改善を維持し、最終的に企業にコスト削減、省エネ・排出削減を達成させ、グリーン生産企業の目標を構築することである。

2セメント生産プロセスにおけるエネルギー消費

セメント生産は大型で複雑な生産過程であり、その中には多くの生産段階が含まれており、セメント生産の各主要な生産段階の中で、総合エネルギー消費は2つの部分から構成されている。1つはセメントの総合石炭消費であり、もう1つはセメントの総合電気消費である。エネルギー消費の開始段階は原料の工場への搬入であり、プロセスはセメント全体の生産段階である。セメント生産の総合エネルギー消費の構成は、それぞれ原料の破砕及び均質化、原料の調製、原料の均質化、予熱分解、焼成材料、セメント粉磨、セメントの包装のエネルギー消費及びその他のエネルギー消費を含む。セメント総合エネルギー消費の構成を図1に示す。

3エネルギー要因の識別

エネルギー管理システムの応用はエネルギーを下げ、静かに消費し、エネルギー利用効率を高めることを目的とし、エネルギー要素の識別、分析と制御はエネルギー管理システムの基礎核心である。エネルギー要因は企業の生産プロセスと密接に関連している。生産プロセスの特徴に基づいて、各生産段階におけるエネルギー消費に影響するエネルギー要素を識別し、エネルギー要素の影響程度を分析し、制御可能要素を識別し、制御可能エネルギー要素に対して運行制御を実施する。セメントの生産エネルギー消費に影響するエネルギー要素は主に以下の生産段階に存在する：

（1）原料ミルの原料製造過程におけるエネルギー要素：原料の摩耗しやすさ、原料の粒度、原料の水分、原料／燃料の細さなどを含む、

（2）石炭微粉炭の製造過程におけるエネルギー要素：石炭燃焼の易磨性、人磨燃料の粒度、入磨燃料の水分を含む、

（3）回転窯での原料焼成過程のエネルギー要素：原料の易焼性、原料率値、人窯での原料成分、窯に入る原料水分、燃料種類、燃料熱値、生産ライン規模、

（4）セメント粉砕過程におけるエネルギー要素：熟成材料の性能、混合材の品種と添加量、原料水分、粉砕機の型式（ボールミルシステム、ロールプレス予備粉砕システム、ロール粉砕最終粉砕システム）、セメント完成品の細さなど、

（5）技術設備及び操作に関するエネルギー要素：窯頭と窯尾バーナー、窯尾予熱器分解炉システム、窯頭冷却機の運転操作レベル、余熱回収、システムの風漏れ、装備レベル及び設備戦障など。

また、電力の無力損失、エネルギー種類、品質と配合率及びエネルギースケジューリングの合理性もセメント生産エネルギー消費に影響する主要なエネルギー要素である。

4エネルギー管理システム機能

これにより、エネルギー設備、エネルギー計画、エネルギーバランス、エネルギー実績、エネルギー予測を有機的に結合させ、データ処理と分析技術を修理運用し、オフライン生産分析と管理を行うことができるようにする。エネルギーの有効利用、エネルギー消費の低減、環境品質の向上、省エネ・消費削減、企業全体のエネルギー管理レベルの向上を目的とする。エネルギー協調制御管理、エネルギー、実績分析管理、エネルギー指標計画管理、エネルギーバランス運行管理などの機能を実現する。エネルギー管理システムの主な機能は図2を参照。

5エネルギー管理システム方案設計

現在、エネルギー管理システムの設計と応用研究開発は、専門家システムからモデルに基づく制御方向に転換して発展している。自動化されたオペレーションを実現しながら、オペレーションの最適化を完了します。エネルギー管理システムのアプリケーションとデータベース端のつながりを改善することにより、エネルギー情報データに対するシステムの分析、管理、制御を実現する。

5.1設計原則

（2）エネルギーシステムに対して分散制御と集中管理を採用することを実現する、

（3）エネルギー情報の収集、貯蔵、管理と利用を完備する。

（4）エネルギー管理プロセスを最適化し、エネルギー管理評価システムを構築する、

（5）エネルギー、スケジューリングと平衡指揮システムを構築し、エネルギーを節約し、生産消費を低減する、

（6）エネルギーシステムの故障と異常処理を加速し、工場全体のエネルギー事故に対する反応能力を高める。

5.2設計内容

エネルギー管理システムの基礎機能はデータの収集、分類、まとめ、大量のエネルギー情報データに対して処理を行い、エネルギー管理システムを通じて計画、予測、分析を行い、エネルギーデータ（統計データと予測データを含む）はリアルタイムに集中と報告され、エネルギー消費の統計結果、予測結果及びエネルギー消費の発展傾向を提供する。

データクエリテーブル、データスケールマップ、ヒストリグラフ、予測トレンドマップなどの直感的な方法で、迅速にディスプレイに反応します。各ステーションにおけるエネルギー量の分布状況を表示し、それに基づいて企業のリーダーまたは管理部門に調整計画、管理制御を提供する。企業の省エネ・消費削減、エネルギー・管理の科学化を促進する。エネルギー協調制御管理、エネルギー、実績分析管理、エネルギー指標計画管理、エネルギーバランス運行管理などを実現する。エネルギー管理システムの設計内容は以下のサブシステムをカバーする：

（1）エネルギー管理ネットワークシステム及びソフトウェアハードウェアプラットフォームシステム、

（2）エネルギーシステムの各サイトのデータ収集システム、

（4）データ記憶及び分析システム、

（5）ヒューマンインタフェース及び大画面表示システム。

6エネルギー管理システムの実施

6.1システムアーキテクチャ

典型的なエネルギー管理システムアーキテクチャは、ユーザ層、表現層、アプリケーション層、データ層、ネットワーク通信層、遠隔データ収集層の6つのレベルの物理構造（図3に示す）を含む。

基礎自動化から情報化建設への発展の原則に基づき、ネットワーク通信、リアルタイムデータベースとClient/Server技術及びSCADA総合管理プラットフォームソフトウェアを結合し、セメント企業の管理応用機能に合致する、SCADAシステムを核心とするエネルギー管理システムを構築し、現在ラインのデータ監視、プロセス操作とリアルタイムのエネルギー管理機能を実現し、対外にインタフェースを提供する。SCADAソフトウェアを用いてI/O Serverリアルタイムデータサーバ機能を構築し、リレーショナルデータベースと通信を構築し、オンラインデータ収集を通じて動的フローチャート、パラメータテーブル、トレンド曲線などの監視機能を実現する。

アーキテクチャとして、二国間の非ソフトウェア環境の長所を発揮することができることを特徴とし、作業をクライアントとサーバ側に順序よく配置して完成し、システム全体の情報伝達の負担を軽減した。

クライアント側では、ユーザーは独自の定義とニーズに基づいて、クライアントのアプリケーションを使用して、独自の操作を完了します。クライアント・アプリケーションからサーバ側に要求を送信します。異なるクライアントからの要求に対して、サーバ側のアプリケーションを介して応答します。この場合、サーバ構成の違いやサーバ側アプリケーション設計の違いに応じて、異なる処理モードを行うことができます。クライアントとサーバ側の間の応答速度を大幅に向上させ、データとコマンドのエッジ転送をより迅速かつタイムリーに行うことができます。

6.2データ収集

企業のエネルギー管理システムを構築するには、まずエネルギー情報の収集作業を考慮し、セメント生産過程における大量の煩雑なエネルギー情報データをまとめ、分類しなければならない。これを異なる生産段階に対応させ、私たちの採集に便利にします。そして、エネルギー消費グループ表に計画されたエネルギー消費点に基づいて、各職場と重要な一環に分布する現場データをリアルタイムに収集して処理し、関連インタフェースを通じてこれらのデータをDCS制御システムに保存し、エネルギー管理システムの使用に供する。

情報収集は異機種データベースのデータ統合プロセスであり、異機種データ統合プロセスの実施は2つのステップに分けられる：まず生産エネルギー消費装置のリアルタイムエネルギーデータ収集を行い、すなわち分散制御システム（DCS）、FCS、プログラマブルコントローラ（PLC）などの自動化システムからリアルタイムデータベースへのインタフェースプログラムを設計し、リアルタイムで収集したエネルギーデータをリアルタイムデータベースに統合する。これらのデータには、主にエネルギーの消費、エネルギーの交換、エネルギーの損失情報、主要設備の電力消費などが生産ラインに反映されている。これらの情報の大部分は、OPC（OLE for Process Control）、DDE（Dynamic Data Exchange）などのインタフェースを介してDCS、FCS、PLCなどの自動化システムから直接取得されます。異種データ統合であり、自動データの接続と共有を実現し、データのリアルタイム性を維持した。

その後、収集したエネルギー、消費データをエネルギー管理システムに転送して処理し、ユーザーが直接インタフェースを通じてデータベースに対応する操作を行うことができるようにします。エネルギー管理システムは生産プロセスプロセスのエネルギー消費データの表示、傾向予測とエネルギー情報の分析などの機能を備えている。データベース内のエネルギーデータは、いつでもカテゴリと時間別にクエリおよび呼び出すことができます。

6.3通信ネットワーク

工業レベルのEthernetスイッチを使用して、ゾーン別の冗長ループネットワークを構築します。リングとリングとの間に結合トポロジ構造を用いて接続することにより、高信頼性で独自のエネルギーデータ収集通信ネットワークを構築する。

6.4エネルギー管理制御

エネルギー管理制御はデータ集約分析、プロセス監視、エネルギー管理、スケジューリングバランス及び分析最適化を一体化したコンピュータ情報管理システムである。システムは収集したデータをまとめ、分析し、整理し、生産計画データを結合し、エネルギー管理を行う。エネルギー実統分析管理、エネルギー品質管理、エネルギーバランス、管理エネルギーシステム運行支援管理（タスクシート管理と潮流分析を含む）などを含む。

システムはI/Oデータサーバ、Oracleリレーショナルデータベースサーバ、Webサーバ、ワークステーションで構成されています。I/Oデータサーバは元の計量データのリアルタイム収集、履歴圧縮記憶、二次計算及び監視困難面のリアルタイムデータの提供を担当する、Oracleデータベース・サーバは、エネルギー計量統計管理データベースとしての計量統計データの収集と保存を担当します。Webサーバは、*のリアルタイムデータ検出画面と動的曲線を、関連部門がオンラインで閲覧し、システムとユーザーのさまざまな人間界を提供するためのWebページ形式で企業のWeb上に公開します。

7安科瑞企業エネルギー管理システムの紹介

安科瑞企業のエネルギー管理システムは自動化、情報化技術と集中管理モデルを採用し、企業の生産、輸送と消費の一環に対して集中扁平化の動態モニタリングとデータ化管理を実行し、企業の電気、水、ガス、蒸気及び圧縮空気などの各種エネルギー源の消費状況をモニタリングし、データ分析、掘削と趨勢分析を通じて、企業が各種エネルギー需要及びエネルギー使用状況、エネルギー品質、製品エネルギー単消費、各工程のエネルギー消費、重大エネルギー消費設備のエネルギー利用状況などに対してエネルギー消費統計、同環比分析、エネルギーコスト分析、エネルギー使用予測、炭素排出分析を行うのを助け、企業のエネルギー管理を強化し、エネルギー利用効率を高め、省エネ潜在力を掘り起こし、省エネ評価に基礎データと支持を提供する。

7.1システム構造

鉄鋼、石化、冶金、非鉄金属、採鉱、医薬、セメント、石炭、物流、鉄道、航空工業、木材、化学原料及び機電設備、電気製品、工具製造など。

7.3システム機能

7.3.1可視化ディスプレイ

企業の各種エネルギー消費総量、換算値、エネルギーコスト、エネルギー消費傾向、項目別エネルギー消費占有率、地域エネルギー消費対比、および現在の気象状況、汚染状況を展示し、そして企業の重要なプロセスまたはプロセスのエネルギー消費動態を三次元的に展示する。

7.3.2リアルタイムモニタリング

企業の各ポイントのエネルギー使用、警報などの状況をリアルタイムで監視する。これにより、企業ユーザーはリアルタイムで各ポイントの動作状況を監視することができ、同時により迅速かつ効果的にポイントのアラームを把握することができる。

7.3.3変圧器の監視

各電圧器の負荷状況を展示し、変圧器の状況のために科学的で合理的な計画を行うことができる。好ましい運転モードに基づいて負荷を調整することにより、電力消費量を低減し、電力損失を低減させる。

7.3.4エネルギー使用統計

エネルギー使用種類、監視区域、生産プロセス/工程時間、セクションなどの次元から、曲線、円グラフ、ヒストグラム、累積図、デジタル時計などの方式を用いて企業のエネルギー使用統計、前年同期、サイクル分析、実績分析、換算比較、単位製品のエネルギー消費、単位生産値のエネルギー消費統計を用いて、エネルギー使用過程における抜け穴と不合理な場所を探し出して、それによってエネルギー分配戦略を調整して、エネルギー使用過程における浪費を減らす。

7.3.5製品/生産高単耗

企業MESシステムとドッキングし、製品の生産量とシステムで収集したエネルギー消費データを通じて、製品の単消費の中で製品の単消費傾向図を生成し、前年同期と前月比の分析を行った。

7.3.6パフォーマンス分析

各種エネルギーの使用、消費、転換について、班組、区域、生産ライン、工程などに基づいて日、週、月、年、*時間帯の業績統計がエネルギー計画または定額に基づいて制定された業績指標に基づいてKPI比較審査を行い、企業が内部のエネルギー効率レベルと省エネ潜在力を理解するのを助ける。

7.3.7エネルギー消費予測

企業の生産プロセス、生産設備などのエネルギー消費状況を分析することにより、エネルギー消費計算モデルを構築し、人工知能アルゴリズムに基づいてデータとモデルを修正し、省エネのために有効な決定根拠を提供する。

7.3.8運転監視

システムは区域、工程、設備のエネルギー消費に対してデータ収集を行い、設備及びプロセスの運行状態、例えば温度、湿度、流量、圧力、速度などを監視し、そして変配電システムの一回の運行監視をサポートする。動的モニタリング平面図から管理されたエネルギー消費データを直接閲覧でき、エネルギー種類、作業場、工程、時間などの次元に基づいて関連エネルギー使用量の検索をサポートする。

7.3.9分析レポート

年、月、日を用いて企業のエネルギー利用状況、線路損失状況、設備運行状況、運行維持状況などに対して多方面の統計分析を行い、ユーザーに多方面にシステムの運行状況を理解させ、そしてユーザーにデータ基礎を提供し、ユーザーが設備異常を発見するのに便利で、それによって改善点を探し出し、そしてエネルギー使用状況に対して省エネ潜在力を掘り起こす。

設備とシステムの運行を継続的に監視し、通信失敗、データ異常、定額超過、プロセスパラメータ異常越限、設備異常或いは故障に対して警報を行い、企業に問題の注意と検索を注意し、警報ログを形成する。

7.3.11モバイル端末のサポート

APPはAndroid、iOSオペレーティングシステムをサポートし、ユーザーがエネルギー分類、地域、職場、工程、班組、設備などの異なる次元に基づいて企業のエネルギー消費、効率分析、同環比分析、エネルギー消費の割引、エネルギー使用の予測、運行監視、異常警報などを把握するのに便利である。

7.4現場設備の型式選択

8結語

エネルギー管理システムは、エネルギー消費の低減、エネルギー利用効率の向上を目的としている。エネルギー管理システムはエネルギー消費データの分析、合理的な省エネ戦略及びエネルギー消費監視システムを配置することにより、企業の生産エネルギー消費を効果的に低減することができる。エネルギー管理システムはセメント企業の生産に応用され、セメント生産企業のエネルギー利用効率を効果的に高め、セメントの生産コストを減らし、セメント企業の競争力を高めることができる。セメント生産企業は経済効果を高めるだけでなく、循環経済の発展を促進した。企業は応用エネルギー管理システムを実施し、企業の利益と社会の利益の調和のとれた統一を実現し、企業の社会的責任であり、さらに企業自身の発展の内在的需要である。