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在自动化控制中实现节能

作者:Sidney Hill, Jr.2014.02.19阅读 2817

        对于企业来说节省能源的理由已经无需赘述了,它能够帮助我们保护有限的资源,例如水、石油和天然气。它还能够减少污染,提升现在生活在地球上以及未来将要生活在地球上的人的生活质量。
        然而这确实只是一个理想中的目标,现实是单凭无私很难说服企业采用节能程序。若要永久性地成为企业策略的一部分,节能计划——采取商业世界中的通行方法——必须对企业的盈利有正面影响。
        对于生产制造企业来说,一个好消息是能源管理程序可以很容易地展示出回报。
        各种能源工业的分析人员估计,工业企业消耗了整个美国能源用量的30%到50%。即使精确的数字尚存争议,也很容易看出生产制造企业,以及为其提供支持的办公楼宇,在生产过程中消耗了大量的能源,产生了数额巨大的公用设施账单。
        工厂消耗了大量的能源www.cechina.cn,意味着存在一种简单的方法,通常是不会产生任何费用的方法,就能够在短期内降低能源成本,实现巨大的节省。为了能够实现长期的,并且是能够持续的成本降低,生产厂商可以寻求一家或者多家数量快速增长的技术供应商,他们提供的解决方案能够自动完成能源管理过程。
        Navigant Research是一家能源市场研究和咨询公司,它估计2011年所有的工业企业在能源管理软件和服务上的花费是九亿六千万美元。它还预测到2020年,这一项花费将会以每年21%的速度增长,最终到达每年五十五亿美金的年度花费量。
        这一数字仅仅是那些用来跟踪和分析工业企业能源用度的软件系统的采购、安装和管理成本,这不包括用来测量能源用度的硬件设备的采购成本,例如智能测量装置和设备传感器。任何复杂的工业能源管理程序都需要使用此类设备,目前这些设备的市场正在蓬勃发展。
        快速回报
        “你在工厂节能方面所做的几乎任何努力都能够获得不错的投资回报。” Bob Gates认为。 Gates对生产企业应该做什么有其独到的见解。在为GE Intelligent Platforms工作之前CONTROL ENGINEERING China版权所有,他已经作为控制工程师和工厂厂长工作了三十年,他现在是生产部门的全球市场经理。
        “大多数情况下,会在14个月或者更短的时间内获得回报。”Gates说,实际的挑战在于如何在初始回报期过后,仍能使回报持续下去,甚至越来越多。
        对于大多数生产企业,Gates说道,能源管理开始于较为明显的策略,例如安装更加节能的灯泡、压紧门、提高工厂绝缘性。这些努力通常依赖提升工人的节能意识来实现,让他们知道很多小事都可以节省能源用量,例如当需要长期离开办公区域时,应该关灯或者关掉电脑以及其他设备。一些企业甚至为员工提供节能方面的经济奖励,但是这些政策的效果有一些固有的局限。
        “但是不管你树立了多少标杆,或者实施了多少激励和奖励程序,这些效果都无法依靠自身保持长期有效,”Gates说道,“只要工厂管理人员不再密切关注,节省量就会开始减小,甚至消失。”
        Gates的观点是,这一左右为难的问题的解决方案是工业自动化和控制系统本身就具有能源管理功能。“只要安装得当,控制系统就能够实现能源的持续节省,”Gates说道:“因为它们不会擅离职守,也不会忘记它们的存在的意义。”


Proficy for Sustainability Metrics是一种来自于GE Intelligent Platforms的解决方案,它提供了设备能源消耗量和能源产生量的总览。

        Gates联想到了GE曾经参与过的一项工程,以解释控制系统在能源成本上的影响。这家企业要在一条长达四分之三英里的传送系统上运行包装作业,GE建议企业在流水线上安装传感器以确保设备只有在需要其完成任务的时候才会开启,这样一个简单的步骤每年能给企业带来一百万美元的能源节省。
        “我们只是简单地采用了一种策略,不依靠人员沿着流水线走动来核查设备,”Gates叙述道:“大体上,我们只是对设备进行编程,令其寻找经过的盒子,如果设备发现没有盒子需要进行填充时,控制系统就会执行自己的使命,让设备进入待机状态;如果较长时间没有盒子经过,控制系统就会令设备完全关闭。”
        Gates说对于工业工厂,待机的设备占据了10%的非必要能源用量,所以他建议工厂管理者对这一部分仔细核查。如果是非常大型的设备,例如空气压缩机、熔炉或者锅炉,这一项能源浪费是非常巨大的。
        “沿着空气压缩机管路走动并检查泄漏听起来是一件简单的工作,”Gates说道:“但是某些大型设施的空气管路会长达20到30英里,你根本无法沿着管路走动。”
        他再一次说道,自动控制系统能够解决这个问题。“如果你采用了规划系统来监控你的管路,当在给定时间内,管路释放的气体数量超过了规定量CONTROL ENGINEERING China版权所有,那么就会发出警报。在非生产时段,系统还会关闭压缩机。”
        新型能源管理解决方案
        Gates说道,用户对于这种类型的能源系统控制方案的需求在近些年对GE Intelligent Platforms的产品开发策略产生了影响。结果是一系列新型硬件设备和软件系统应运而生,生产企业借助它们可以完成很多事情,包括将他们自己的发电系统与智能电网相连以跟踪生产特定产品的能源消耗量,并将能源作为一种原材料进行管理。
        Proficy for Sustainability Metrics就是这些产品中的一种,据Gates称它可以为工厂管理人员提供整个工厂能源用度的“三次点击图”。
        “如果你要监控工厂中天然气、电力和水的用量,只需要点击三次,你就可以进入到相关区域获取这种能源的消耗情况,”Gates解释道:“同时www.cechina.cn,你还可以获得一个上层视图,了解整个工厂的运行情况——消耗了多少能源,节约了多少能源。当天或者本周工厂的水和空气消耗了是否超过正常值,或者超过了当时工厂的生产用量。”
        系统与历史数据备份相连,可以进行长期的能源分析。“为了维持能源节省量,你必须这么做。”Gates总结道:“而且你还应该搜集这些努力效果的历史数据以使你的程序更好。”
        对于能源管理解决方案需求的高涨还促进了各种技术供应商之间的商业结盟www.cechina.cn,例如最近公布的Yokogawa和Soteica Visual MESA的结盟。Yokogawa公司的高级副总裁Teo Kim Hock称,它将会帮助生产企业将工业界能源管理的两方面连接起来。
        Kim Hock说,能源管理的一方面包括最大化公用事业能源被生产设备使用的效率,例如蒸汽和电力。另一方面是优化生产过程自身的能源用度。
        “Yokogawa在主要生产过程控制解决方案方面具有很强的竞争力,”Kim Hock说道:“同时www.cechina.cn,公司缺乏公用事业能源优化解决方案,无法基于过程工作条件和能源价格等因素实现传统能源和可再生能源的最佳搭配。迄今为止,公司只能根据具体需求想出临时解决方案。”
        Soteica Visual MESA公司被Kim Hock描述为“在能源和释放优化领域的全球技术引领者。”它的解决方案能够应对能源管理的过程优化问题。
        “Soteica Visual MESA与大型石油企业具有悠久的合作经历,”Kim Hock说道:“这一伙伴关系允许Yokogawa销售Soteica Visual MESA公司的成熟的Visual MESA能源管理和优化解决方案,扩展了我们的服务范围。”
        Kim Hock说Yokogawa和Soteica Visual MESA公司的工程师已经开始合作共同设计一个新型的商业模型,这种解决方案和服务能够帮助工业企业优化能源管理中同等重要的两个方面。
        最初,双方聚焦于亚洲市场,因为相比于世界上的其他地区,亚洲的能源成本十分高昂。但是,Kim Hock指出,他们已经与北美的客户开始合作。如果他们成功的话,他们也会帮助这些企业控制能源成本。
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