要約：エネルギー計量と管理の角度から、製鋼所のエネルギー計量管理システムの基本構成と機能を論述した。このシステムの構築により、製鋼所のエネルギー媒体の計量管理作業を自動収集、瞬時監視、故障警報、エネルギー流監視を実現する、レポート統計、オフライン入力、コスト分析、予測参照などの機能を完了します。計量管理の仕事のレベルと力を高め、製鋼所のバランス、安定生産に対して、できるだけ会社の管網の圧力と負荷をバランスさせ、工場内の生産決定と手配、スケジューリングと調整、最適化のエネルギーを節約し、工場全体の利益が重要な指導意義を持つことを保証した。

キーワード：エネルギー、計量、管理、製鋼所、エネルギー管理

鉄鋼企業はエネルギー消費者であり、鉄鋼企業自身の省エネ・消費レベルを絶えず向上させることは鉄鋼企業が終始追求している目標である。製鋼所は鉄鋼会社の重要な構成部分であり、そのエネルギーの使用と発生状況は自身の特徴を持ち、エネルギーの計量、検査と管理に対して高い要求があり、そのエネルギー使用、回収の計量と管理レベルはまた直接に会社全体のエネルギーネットワークの合理的なバランスと有効な運行に関係しているが、現在、我が国の各鉄鋼会社の製鋼所には基本的に自分のエネルギー計量管理システムがなく、生産中のエネルギーの使用と回収に異なる程度の理性的ではない。そのため、できるだけ早く製鋼所自身の比較的完全で正確なエネルギー計量管理システムを構築し、生産工場自身のエネルギー媒体の使用と管理上の不足を効果的に補うことができ、製鋼所内部のエネルギー媒体の計量、検査と管理の需要を満たし、それを未来の仕事と生産の中でエネルギー媒体の使用と消費状況を明確にすることができ、データ整理、エネルギー消費分析と生産スケジューリングと調整を容易にし、エネルギー媒体の利用率とエネルギー使用の経済性と合理性を高めることができる。本文はある鉄鋼グループ会社の製鋼所を例に、エネルギー計量管理システムの設計、構成及び機能を紹介し、他の製鋼所に対して一定の参考価値がある。

1製鋼所のプロセス概要

この鉄鋼グループ会社傘下の製鋼所のプロセス状況は基本的に以下の通りである：製鉄所高炉から生産された大量の高温鉄水は、保温性の良い混鉄車を通じて製鋼所に送り、まず製鋼所の脱硫間に入って前処理を行い、それからタンクステーションに運び、鉄水はスラグをかき取ってから転炉に入れ、スケジューリング計画で計量した後に転炉に入れた廃棄鋼などと一緒に製錬する。転炉製錬作業はプロセスコンピュータにより静的制御と計算を行い、自動的にすべての製鋼プロセスを完了する。溶解して炉を出た溶鋼水は異なる鋼種の具体的な技術要求に基づいて、炉外二次精錬を行い、それからそれぞれ連鋳または鋳造生産ラインを経て製鋼工程の最終製品--連鋳ブランクまたは鋳造ブランクを生産する。その主な生産フローを図1に示す。

製鋼所で消費される主なエネルギー媒体は酸素、窒素、アルゴン、コークス炉ガス、蒸気、電力、水などであり、回収されるエネルギー媒体は転炉ガスと蒸気である。

2エネルギー計量管理システムの基本内容

2.1エネルギー媒体の計量、検査

この製鋼所の既存のエネルギー計量・測定システムは主に3つの部分から構成されている：

（1）各種の工場に入るエネルギー媒体データはエネルギーセンターによって統一的に収集される、

（2）一部の工程、設備消費エネルギー媒体データはコンピュータによって収集または計算（例えば、連続鋳造など）される、

（3）一部の工程、設備消費エネルギー媒体データは人工的に（例えばRHなど）写したものである。

データの出所が多く、パイプネットワークが交差しているために手動で二次計算処理を行う必要があるデータもあるため、月末のデータ統計作業は複雑で、エラーが発生しやすく、データに問題があっても、原因を探すのは容易ではない。また、生産中の配管網の故障や異常は気づきにくく、隠れた危険性をタイムリーに解消することができない。

そのため、根本的に問題を解決する。製鋼所の既存のエネルギー媒体管ネットワークには、生産と計量の需要を制御するために、大量の各種計量計器と動力制御バルブが設置され、各種エネルギー媒体の流量、圧力、温度などの量を測定し、計量する。これらの計器の多くはアナログ計器盤であり、その中にはプロセスマシンに表示されている制御プロセスの量が少ない。本システムはパイプネットワークの既存の計量計器の基礎の上で、使用、安全及び管理の角度から更にシステム配置を改善し、計量、管理需要を補充し、元のシステムにはない計量点を補充し、元のシステムが既存しているが未来の使用要求を満たすことができない計器を置き換え、システムパイプネットワークがハードウェアの上でまずコンピュータ計量、検査及び管理の要求を満たすようにする。システム機能構成を図2に示す。

2.1.1データの収集と処理

（1）分散した各測定点の一次計器上のアナログ量をコンピュータに集中し、耐干渉、隔離増幅、フィルタリング、電流電圧変換器及びA/Dを経てデジタル量に変換し、一定の要求に従って1 s平均量、1 min平均量、1 h平均量を形成する。

（2）長距離のネットワークシステム及び通信管理システムのソフトウェア、ハードウェアにより、各データをネットワークサーバに送信し、データ共有を実現する。

2.1.2故障警報及び監視

コンピュータは収集した各データに対して警報の上下限判断を行い、警報のある信号に対して前後1-5 minのデータを保存し、ネットワーク規約に従って警報モニターに送って表示と自動印刷を行う。主要アラームパラメータの追跡を行い、アラーム記録内容と傾向曲線に基づいて、故障発生原因を正確に判断する。

2.1.3エネルギーフローチャート表示

プロセスフローの動的画面セットを設計し、各サンプリングポイントの瞬時値表示、計量ポイント収集データの累積値表示などを含む各種エネルギー媒体のプロセスフロー図表示を行う。

以上の機能を実現すると、エネルギー媒体の消費、回収の各種データをオンラインで容易に得ることができ、各工程及び主要設備の運行状況とエネルギー消費データを随時把握し、パイプネットワークの運行時制を自動的に監視し、故障を事前に予知し、未然に防ぐことができる。

2.2エネルギー管理

製鋼所の元のエネルギー媒体の消費と回収状況はすべて人工統計、計算に頼って、仕事は重複して、データは繁雑で、効率は高くなくて、間違いやすくて、近代化管理と生産リズムと合わない。報告書の統計、コスト計算なども人手で行い、システム性、規範性が劣っている。エネルギー計量管理システムは迅速な統計、自動報告書、専門家の分析などの機能を便利に実現でき、コンピュータから人工に代わって、理想的な精度と効率を達成することができる。

2.2.1レポート統計

データベース管理ソフトウェアを通じて、各種エネルギー消費の日報、月報、年報及び各種エネルギー消費曲線を自動的に生成し、データ統計、整理を元の人工化からコンピュータ化に移行させ、作業効率と正確性を高める。

2.2.2オフラインデータ入力

アラームの上下限などの測定不可能なパラメータと可変パラメータを入力できるシステムサポートソフトウェアのセットにより、システムの適応性と拡張性を向上させる。

2.2.3コスト統計分析

各工程及び主要設備のエネルギー消費状況をリアルタイムに把握し、異なる品種、規格のエネルギー消費量を総合的に評価し、クラス別にエネルギーコスト統計分析を行い、エネルギーコストを管理する。工程のエネルギー消費とコストの分析と評価を行い、製鋼所とエネルギーセンター間の情報伝達と交流などを完成する。

2.2.4潮流監視

CRT画面を通じて、各種エネルギー媒体のプロセスフロー図表示を便利に実現でき、自動的にトレンド曲線或いはヒストグラムを生成し、各主要設備の運転状態及びエネルギー媒体の消費と発生、回収状況を随時把握でき、生産スケジューリングと調整を容易に行うことができる。

2.2.5予測リファレンス

統計データと専門家知識ベースを利用して、次年度のエネルギーメディア需要と供給計画と措置を予測する。

以上の機能の実現により、エネルギー媒体の消費、回収などのデータと状況の管理機能が大幅に強化され、生産決定、スケジューリング、調整にオンライン参考を提供する。

3安科瑞工業エネルギー計量管理システムの紹介

安科瑞工業のエネルギー計量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類のエネルギー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、同環スコア分析、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。

3.1システム構造

3.2応用場所

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。

3.3システム機能

3.3.1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。

3.3.2エネルギー統計

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。

3.3.3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。そのため、企業は製品の単消費状況に応じて生産プロセスを調整することができ、それによってエネルギー消費を低減することができる。

3.3.4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。

3.3.5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意思決定根拠を提供する。

3.3.6運行監視

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。

3.3.7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。

3.3.8イベントアラーム

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。

3.3.9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。

3.4現場設備の型式選択

4結語

製鋼所のエネルギー計量管理システムの構築により、製鋼所のエネルギー媒体の計量、測定を自動化し、自動収集、瞬時監視、故障警報、エネルギー流監視を実現した、管理作業のレベルと力を高め、レポート統計、オフライン入力、コスト分析、予測参照などの機能を完成した。製鋼所のバランスのとれた、安定した生産のために、できるだけ会社の管網の圧力と負荷をバランスさせ、工場内の生産決定と手配、スケジューリングと調整、最適化のエネルギーを節約し、工場全体の利益が重要な指導意義を持つことを保証する。

本システムは同型製鋼所に対して広範な参考価値と参考作用を有する。