專利名稱：一種工業過程設備能量實時監控系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能量計算系統，具體涉及一種工業過程設備能量實時監控系統。
背景技術：
中國是世界上最大的能源消耗國之一，能源成本在總成本中占比例較高，因而節能降耗已成為我國各生產企業的重點任務。許多大中型工業企業已提出了一系列方法與措施來推進節能降耗。企業能源管理是節能降耗工作的基礎，通過對企業能耗情況直觀的描述，找到在能源利用過程中的薄弱環節，提出改進方向和措施。目前，絕大多數企業對于設備能源使用狀態的監控是以工業過程數據為主，其監控數據僅為單一的計量參數，再由人工傳遞信息，匯總處理得到設備用能狀態等各類信息。 這種方法存在兩個弊端首先，由于單一的過程數據無法反應設備用能情況，而能源參數計算過程繁瑣，企業能源管理部門通常不會耗費大量精力去監控各個設備的用能狀態，通常僅以廠級能源計量統計為主；其次，當需要了解某關鍵設備的用能狀態時，這種計算處理的方法存在嚴重滯后性，無法及時掌握設備當前的能源使用狀態。由于現有技術無法實現對企業關鍵設備的能源數據的實時監控，因此急需一項技術或方法來解決對于設備能源使用狀態的有效監控問題，以便準確地了解能源的具體使用情況。
發明內容本實用新型針對現有技術的不足，提出了一種基于實時數據，用于監控企業關鍵設備的能源數據、關鍵產品或關鍵工序過程數據的工業過程設備能量實時監控系統，該系統清晰直觀地描述各種工業過程設備的能源使用情況，可幫助企業加強能源及工業過程設備的管理，達到節約能源的效果。本實用新型的技術方案如下一種工業過程設備能量實時監控系統，其特征在于它包括能量參數計算電路模塊、過程數據采集電路模塊、過程設備計算電路模塊和參數輸出集，所述過程數據采集電路模塊的輸出端分別連接所述能量參數計算電路模塊和過程設備計算電路模塊的輸入端，所述能量參數計算電路模塊輸出端連接所述過程設備計算電路模塊的另一輸入端，所述過程設備計算電路模塊的輸出端連接所述參數輸出集；所述過程數據采集電路模塊采集工業過程設備的工業過程數據和化驗數據，并按照儀表位號將所述工業過程數據和化驗數據分別輸入所述能量參數計算電路模塊和過程設備計算電路模塊；所述能量參數計算電路模塊輸出所述儀表位號對應的能量介質的焓、熵和畑，并輸入到過程設備計算電路模塊；所述過程設備計算電路模塊包括模型調用模塊和設備模型，所述模型調用模塊根據所述工業過程數據調用與過程設備對應的設備模型，所述設備模型結合所述工業過程數據、化驗數據和所述焓、熵和畑，向所述參數輸出集輸出所述儀表位號對應的過程設備的能量監控參
3數；所述設備模型包括流動傳功設備模型、傳熱過程設備模型、分離過程設備模型、混合過程設備模型、化學反應過程設備模型。所述能量參數計算電路模塊中包括數據結構關聯數據庫和能量計算電路模塊，所述數據結構關聯數據庫根據所述工業過程數據計算出對應的中間數據，并將所述中間數據輸入所述能量計算電路模塊，所述能量計算電路模塊包含對應不同的所述能量介質的能量計算模型，所述能量計算模型調用所述中間數據和工業過程數據計算并輸出對應的焓、熵和畑。所述工業過程數據包括質量參數、流量參數、電量參數、平均壓力參數、平均溫度參數；所述數據結構關聯數據庫包括對應各能量介質的工藝過程混合氣體組分表、折標系數表、飽和蒸汽熱力學數據表、過熱蒸汽熱力學數據表、混合氣體熱力學參數總表和液體熱力學參數表。所述能量計算電路模塊包括燃料能量計算模型、蒸汽能量計算模型、混合液體能量計算模型、混合氣體能量計算模型。所述流動傳功設備模型包含蒸汽管道設備模型、蒸汽透平驅動設備模型、膨脹透平驅動設備模型、泵模型、液體節流降溫設備模型；能量監控參數包括熱量損失、有效能損失、能量利用效率、畑效率、可逆軸功、輸出軸功、焓變、熵增、畑損。所述傳熱過程設備模型包含廢熱鍋爐模型、一般換熱設備模型、多元換熱設備模型；能量監控參數包括變換氣的放熱量、焓變、畑變、能量利用效率、畑效率、不可逆損耗功、熵產、不可逆損耗功、輸入比率。所述分離過程設備模型包含汽提設備模型、蒸發設備模型、膨脹塔模型、蒸餾塔模型、熱再生塔模型、精餾塔模型；能量監控參數包括焓變、畑變、畑效率、輸入比率、設備畑損。所述混合過程設備模型包含氣體混合器模型、洗滌設備模型、吸收設備模型；能量監控參數包括焓變、畑效率、設備畑損。所述化學反應過程設備模型包含氣化爐模型、反應爐模型；能量監控參數包括焓變、畑變、畑效率。本實用新型的技術效果如下本實用新型的一種工業過程設備能量實時監控系統，包括能量參數計算電路模塊、過程數據采集電路模塊、過程設備計算電路模塊和參數輸出集，過程數據采集電路模塊采集工業過程設備的工業過程數據，并按照儀表位號將工業過程數據分別輸入能量參數計算電路模塊和過程設備計算電路模塊；能量參數計算電路模塊輸出儀表位號對應的能量介質的焓、熵和畑；過程設備計算電路模塊結合工業過程數據和焓、熵和畑，向參數輸出集輸出儀表位號對應的過程設備的能量監控參數。本實用新型通過面向對象的方法根據工業過程設備的具體類型，設置一套實時能量監控系統，將工業過程設備、儀表位號、能量介質、 能量監控參數關聯起來，可有效實現對企業關鍵能源數據的監控，以及關鍵產品或關鍵工序過程數據的實時監控。本實用新型的系統清晰直觀地描述各種設備能源使用的具體情況，為企業加強能源及設備的管理提供了幫助。本系統中的過程設備計算電路模塊根據工業企業能量介質的特點，將介質進行分類，以這種分類為基礎，建立不同能量介質的能量計算模型，大大簡化了能量數據的計算過程。利用該模型可以實時性獲取企業用能分析等能源管理工作所需的能量數據，為企業開展深入的用能診斷及分析工作提供數據基礎。本實用新型過程設備計算電路模塊通過建立數據結構關聯數據庫輸出中間計算結果，輸入能量計算電路模塊中，在不同的能量計算模型中進行計算，大大簡化能量數據的計算過程。本模塊能夠通過過程數據采集模塊實時性獲取用能分析等工作所需的過程數據，并用儀表位號加以區分，普遍適用于各類不同的工業企業，滿足企業能源管理工作的各種需求，為企業開展深入的用能診斷及分析工作提供數據基礎。
圖1是本實用新型工業過程設備能量實時監控系統的結構示意圖圖2是本實用新型能量參數計算電路模塊結構示意圖圖3是本實用新型過程設備計算電路模塊結構示意圖
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行說明。如圖1所示，本實用新型的工業過程設備能量實時監控系統包括能量參數計算電路模塊1、過程數據采集電路模塊2、過程設備計算電路模塊3和參數輸出集4，其中過程數據采集電路模塊2通過DCS系統(生產過程控制系統)采集實時或歷史工業過程數據，如質量、流量、平均壓力、平均溫度等數據，采集數據按照不同的儀表位號輸入到能量參數計算電路模塊1中。能量參數計算電路模塊1中包括數據結構關聯數據庫11和能量計算電路模塊12，能量計算電路模塊12包括燃料能量計算模型121、蒸汽能量計算模型122、混合液體能量計算模型123、混合氣體能量計算模型124 ；過程設備計算電路模塊3中模型調用模塊30和設備模型，其中設備模型包括流動傳功設備模型31、傳熱過程設備計算電路模塊 32、分離過程設備計算電路模塊33、混合過程設備計算電路模塊34、化學反應過程設備計算電路模塊35。數據結構關聯數據庫11中設置多個關聯數據表，根據物料特性將能量介質分別在表中定義物流名稱，設定物流名稱是旨在確定不同能量介質與其化驗數據和計算方法的對應關系，物流名稱的編碼可結合國家規定代碼和企業能量介質編號來定義，以保證唯一性。每個物流名稱對應一套關聯數據表，在關聯數據表中整合化驗數據、熱力學參入能量計算電路模塊12中，能量計算電路模塊12根據中間計算結果，輸出各能量介質對應的焓、熵、 畑數據。其中數據結構關聯數據庫11包括工藝過程混合氣體組分表111、企業能源折標系數表112、飽和蒸汽熱力學數據表113、過熱蒸汽熱力學數據表114、混合氣體熱力學參數總表115、液體熱力學參數表116等關聯數據表。其中工藝過程混合氣體組分表111表示混合氣體包含的各組分體積含量，包含混合氣體的組分分壓、用于計算焓的平均定壓比熱容及用于計算熵的平均定壓比熱容、氣體密度等參數。企業能源折標系數表112來源于國家統計局標準。飽和蒸汽熱力學數據表 113表示溫度、壓力與液焓、汽焓及汽液焓之間的關系。過熱蒸汽熱力學數據表114按照生產過程涵蓋實際生產中各蒸汽級別的壓力，再以溫度值查詢比焓和比熵，采用線性插值法獲得實際溫度和壓力下的比焓和比熵值。混合氣體熱力學參數總表115分為理想氣體比熱容系數表和標準生成焓變熵變表，理想氣體比熱容系數表包含組分序號、組分代號、組分名稱、分子式、理想氣體比熱容系數、修正系數，標準生成焓變熵變表包括氣體標準生成焓變、 標準生成自由焓變、標準生成熵變、標準化學畑。液體熱力學參數表116表示混合液體的密度、平均比熱容等熱力學參數。能量計算電路模塊12中的燃料能量計算模型121包含原料煤能量計算模型、油能量計算模型、電能量計算模型；蒸汽能量計算模型122包含飽和蒸汽能量計算模型、過熱蒸汽能量計算模型、飽和水能量計算模型。能量計算電路模塊12中的模型，通過查詢數據結構關聯數據庫11中的表格得到能量介質量化計算所需要的中間數據，即可獲得能量介質的能量參數。如圖2所示，在能量計算電路模塊12中，燃料能量計算模型121的數據結構及計算公式如下(a)原料煤能量計算模型原料煤能量計算模型數據結構
權利要求1.一種工業過程設備能量實時監控系統，其特征在于它包括能量參數計算電路模塊、過程數據采集電路模塊、過程設備計算電路模塊和參數輸出集，所述過程數據采集電路模塊的輸出端分別連接所述能量參數計算電路模塊和過程設備計算電路模塊的輸入端，所述能量參數計算電路模塊輸出端連接所述過程設備計算電路模塊的另一輸入端，所述過程設備計算電路模塊的輸出端連接所述參數輸出集；所述過程數據采集電路模塊采集工業過程設備的工業過程數據和化驗數據，并按照儀表位號將所述工業過程數據和化驗數據分別輸入所述能量參數計算電路模塊和過程設備計算電路模塊；所述能量參數計算電路模塊輸出所述儀表位號對應的能量介質的焓、熵和畑，并輸入到過程設備計算電路模塊；所述過程設備計算電路模塊包括模型調用模塊和設備模型，所述模型調用模塊根據所述工業過程數據調用與過程設備對應的設備模型，所述設備模型結合所述工業過程數據、化驗數據和所述焓、熵和畑，向所述參數輸出集輸出所述儀表位號對應的過程設備的能量監控參數；所述過程設備計算電路模塊包括流動傳功設備模型、傳熱過程設備模型、分離過程設備模型、混合過程設備模型、化學反應過程設備模型。
2.如權利要求1所述的一種工業過程設備能量實時監控系統，其特征在于所述能量參數計算電路模塊中包括數據結構關聯數據庫和能量計算電路模塊，所述數據結構關聯數據庫根據所述工業過程數據計算出對應的中間數據，并將所述中間數據輸入所述能量計算電路模塊，所述能量計算電路模塊包含對應不同的所述能量介質的的能量計算模型，所述能量計算模型調用所述中間數據和工業過程數據計算并輸出對應的焓、熵和畑。
3.如權利要求2所述的一種工業過程設備能量實時監控系統，其特征在于所述能量計算電路模塊包括燃料能量計算模型、蒸汽能量計算模型、混合液體能量計算模型、混合氣體能量計算模型。
4.如權利要求1所述的一種工業過程設備能量實時監控系統，其特征在于所述流動傳功設備模型包含蒸汽管道設備模型、蒸汽透平驅動設備模型、膨脹透平驅動設備模型、泵模型、液體節流降溫設備模型。
5.如權利要求1所述的一種工業過程設備能量實時監控系統，其特征在于所述傳熱過程設備模型包含廢熱鍋爐模型、一般換熱設備模型、多元換熱設備模型。
6.如權利要求1所述的一種工業過程設備能量實時監控系統，其特征在于所述分離過程設備模型包含汽提設備模型、蒸發設備模型、膨脹塔模型、蒸餾塔模型、熱再生塔模型、 精餾塔模型。
7.如權利要求1所述的一種工業過程設備能量實時監控系統，其特征在于所述混合過程設備模型包含氣體混合器模型、洗滌設備模型、吸收設備模型。
8.如權利要求1所述的一種工業過程設備能量實時監控系統，其特征在于所述化學反應過程設備模型包含氣化爐模型、反應爐模型。
專利摘要本實用新型涉及一種工業過程設備能量實時監控系統，包括能量參數計算電路模塊、過程數據采集電路模塊、過程設備計算電路模塊和參數輸出集，過程數據采集電路模塊采集工業過程設備的工業過程數據，并按照儀表位號將工業過程數據分別輸入能量參數計算電路模塊和過程設備計算電路模塊；能量參數計算電路模塊輸出儀表位號對應的能量介質的焓、熵和；過程設備計算電路模塊結合工業過程數據和焓、熵和，向參數輸出集輸出儀表位號對應的過程設備的能量監控參數。
文檔編號G05B19/418GK202008601SQ20102069613
公開日2011年10月12日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者趙晝辰, 郎娜 申請人:北京三博中自科技有限公司