基于PI系统对公用介质综合能耗的研究和应用

吴海龙

[摘    要]随着工业化的发展，使用公用介质越来越普遍，企业为了做大做强，想方设法减少成本，不断开展节能降耗工作。文章利用PI系统对循环冷却水、5 ℃冷冻水、7 ℃冷冻水、压缩空气四种介质进行运行数据收集、整理和分析，对公用介质综合能耗实现在线监控，找出公用介质系统最佳的运行模式，帮助企业减少运行成本。

[关键词]节能降耗;PI系统;公用介质;综合能耗

[中图分类号]TU201.5 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）11–00–02

Research and Application of Comprehensive Energy

Consumption of Public Media Based on PI System

Wu Hai-long

[Abstract]With the development of industrialization， the use of public media has become more and more common. In order to become bigger and stronger， enterprises have tried every means to reduce costs and continue to carry out energy-saving and consumption-reducing work. The article uses the PI system to collect， organize and analyze operating data for four media： circulating cooling water， 5 ℃ chilled water， 7 ℃ chilled water， and compressed air， and realize online monitoring of the comprehensive energy consumption of public media， and find out the best public media system The operating mode helps companies reduce operating costs.

[Keywords]energy saving and consumption reduction; PI system; public media; comprehensive energy consumption; optimal

1 概述

本文研究对象为珠海某公司的公用介质生产工艺。该公司耗电量大的公用介质生产工艺主要包含循环冷却水系统、5 ℃冷冻水系统、7 ℃冷冻水系统、压缩空气系统（以下四大系统统称为公用介质）。其中，循环冷却水系统出水量约8 000 m3/h，一半提供给5 ℃冷冻水系统、7 ℃冷冻水系统、压缩空气系统当作冷却介质使用，一半提供给其他生产系统使用。5 ℃冷冻水系统用于其他生产系统;7 ℃冷冻水系统用于空调和其他生产系统;压缩空气系统提供给仪表装置和其他生产系统，各介质均要求稳定。

2 公用介质单位耗电的评价方法

由于循环冷却水供水温度与7 ℃冷冻水系统、5 ℃冷冻水系统、压缩空气系统的效率成负相关，循环冷却水供水温度越低，循环冷却水系统总的能耗越差，7 ℃冷冻水系统、5 ℃冷冻水系统、压缩空气系统的效率就越好。介质能耗相互间相互影响，单一介质指标的能耗水平好坏无法体现总能耗水平的综合实力，公用介质节能降耗工作出现瓶颈问题，需要新的工作方法开拓节能降耗

思路。

公用介质单位耗电综合体现了四大系统的综合能耗水平，公用介质单位耗电=循环冷却水系统单位耗电+7 ℃冷冻水系统单位耗电+5 ℃冷冻水系统单位耗电+压缩空气系统单位耗电。

其中：循环冷却水系统单位耗电=[（循环水泵消耗电量）+（循环水风机消耗电量）]/[（循环水出水量）/10 000）]×万吨本介质总电耗占比;7 ℃冷冻水系统单位耗电=（7 ℃冷冻水系统消耗电量）/[（7 ℃冷冻水输出量）/1 000]×千吨本介质总电耗占比;5 ℃冷冻水系统单位耗电=（5 ℃冷冻水系统消耗电量）/[（5 ℃冷冻水输出量）/1 000]×千吨本介质总电耗占比;压缩空气系统单位耗电=+（“空压机-电-消耗量”）/（“公用工程部-压缩空气-输出量”）/10 000×本介质电总耗占比）。

3 项目實施前的生产调研和原因分析

通过统计2019年四大系统的耗电情况，发现万吨循环水总耗电占比、千吨5 ℃冷冻水总耗电占比、千吨7 ℃冷冻水总耗电占比、万立方压缩空气总耗电占比差异大。其中，万吨循环水耗电、千吨7 ℃冷冻水耗电所占的比例最大，是影响公用介质单位耗电的主要因素。此外，四大系统变量多且相互影响，也是影响用公用介质单位耗电的主要因素。

由于7 ℃冷冻水系统占总耗电量的50%以上，千吨7℃冷冻水耗电对四大系统的影响尤为重要。据相关的研究表明：在针对大温差冷却水对空调机组制冷性能影响分析基础上，能够得出冷却水的进口温度越低，冷水机组的COP值越高，大温差小流量冷却水系统能够对提高冷水机组的能效比起到积极作用，即使冷却水的进口温度较高时，大温差冷却水系统的制冷性能系数也接近常规空调系统的额定值，而由于大温差冷却水系统的冷却水泵运行能耗降低，同时节省了冷却塔能耗，大温差冷却水系统具有节能优势。在近水源地或水资源丰富的地区，采用深井水、江河水等自然冷源的大温差冷却水空调系统具有节能优势，具有一定的推广前景。因此，在工艺调整中7℃冷冻水系统作为调整重点，同时兼顾其他系统的能耗调整。

4 项目实施

（1）利用PIDatalink和Excel，建立公用介质单位耗电数据模型，实时监控公用介质能耗并进行工艺调整。

珠海某公司对每台设备的温度、压力、流量等一系列的監控参数建立起了测量体系（简称能源管理体系），利用PI系统对所有数据进行收集和储存，并利用Excel表导出数据，对数据进行统计、整理和分析（表1）。

通过excel建立设备运行实时数据表，我们可以直观观察所有系统的实时运行情况，通过自定义时间，观察不同时间段内系统的能耗情况，帮助数据对比。

有助于优化调整设备运行模式。比如，7 ℃冷冻水系统涉及有8台冷水机组，不同的天气运行的数量不一样，每台机组的负荷和效率也不一样。通过观察Excel设备运行实时数据表，可以帮助运行人员调整设备运行方式，降低低效率机组的负荷，提高高效率机组的负荷，通过日常的精细化操作，提高系统的效能。

有助于提高四大系统的综合能耗。由于四大系统介质能耗相互间相互影响，单一介质指标的能耗水平好坏无法体现总能耗水平的综合实力，Excel设备运行实时数据表，可以将所有系统的能耗可视化，直接计算公用介质单位耗电，通过日常的对比和设备运行方式调整，选择一条最优的节能运行方法。

Excel建立数据模型的优势是数据清晰、直接，可选择性选择不同时间点需要的数据，直观对比单一变量与总变量的关系;但它有局限性，只能观察当前或选定时间内的数据，缺乏过程中的对比数据和趋势走向。

（2）利用ProcessBook和PI系统，通过AF框架，建立公用介质单位耗电数据运行曲线模型，搭建数据的实时曲线图（图1），通过对比分析，优化工艺运行。

利用PI系统和Processbook，分别引入四大系统的重要能耗观测点，通过数据分析、整合和处理，建立了每个系统的实时数据曲线图。利用数据曲线的对比和分析，了解开停设备、工艺调整对总能耗的影响变化，决定是否开停设备，优化运行，可以有效指导操作人员及时调整设备负荷和开停机组、风机，分别实现四大系统最优运行。

利用PI系统和Processbook，集成所有耗电系统的耗电情况及效率，建立公用介质单位耗电实时数据曲线模型，实时监控公用介质耗电系统的耗电情况及效率。对比分析以往数据，直观对比单一变量与总变量的关系，观察设备调整前后对公用介质单位耗电的影响，避免独自为战，却相互内耗，有助于及时优化和调整各系统设备运行，适时调整四大系统的效率，进而进一步降低公用介质单位耗电。

5 结束语

（1）通过Processbook和Excel建立的单位介质耗电系统图，集成所有耗电系统的耗电情况及设备效率，可以直观观察、判断公用介质单位耗电情况，实现系统能耗可视化。

（2）用能耗数据直接指导操作人员如何节能地去操作，通过日常的监控和分析，及时了解设备调整前后系统的能耗水平变化，及时进行操作干预，把节能降耗工作落实到日常的每一次操作中，切实提高日常的精细化操作水平。

（3）本次实践在2020年公用介质单位耗电下降了5 %。

参考文献

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