1.需求描述
水泥是一種資源消耗型產業，其使用的主要能源是煤、電、水和油，其中，煤和電的消耗量非常大，這兩者約占水泥生產成本的70%以上。目前企業對于這些能源的使用沒有進行實時監測和連續的記錄，對于能源質量和設備的運行狀態、運行環境也不清楚，有的還存在很大的安全隱患。另外，由于沒有建立用能平衡系統，對于能源在運輸、傳送等過程中的損耗程度和使用情況不甚了解，造成了大量無謂的浪費。
水泥生產過程中，各類用能設備對各種能源的負荷需求并不是一成不變的，但是，水泥生產中涉及的許多大功率高、低壓設備都是在滿負荷的運行，并沒有隨著實時的功率需求進行變化。
目前，國內水泥市場的競爭已從區域化競爭逐步進入全國性競爭階段；水泥生產進入微利時代，各個大型水泥集團都是以量取勝，所以，如何降低水泥生產成本，對于水泥企業是至關重要的，有時甚至關乎到企業的存亡。而通過能源管理系統進行能源數據的累積，計算每噸水泥的能源消耗量或每個生產班組的能源消耗量，建立用能考核定額，作為降低水泥生產成本的重要依據。
為此，非常有必要建立一套完整有效的能源管理系統，對水泥生產過程進行三級在線計量，并結合水泥的生產工藝進行設備的節能控制，從而保障水泥生產系統的安全可靠運行、為節能降耗提供有效的技術手段。
能源管理系統功能概述
基于紫金橋實時數據庫系統平臺構建能源數據在線監測、能源自動化節能控制，對能源數據進行采集、分析、處理、存貯、顯示、打印、發布、上傳等。
完成以下功能：
電、煤、水等各類能源實時在線三級計量，實時監控；
能源質量監測；
自動化節能控制（空壓機、泵、風機等），設備的啟停等；
集成DCS、PLC和MIS系統的能源數據；
能源數據采集、分析、處理、存貯、人機界面、圖形及表格化顯示、統計分析、打印、發布、遠傳等功能。
系統建設目標
采用紫金橋實時數據庫平臺，結合計算機網絡等信息化技術，實現能源實時在線計量、能源質量監測和能源自動化節能控制，集成企業能源系統數據采集、處理和分析、生產調度和管理能源等功能，建設企業能源管理中心。
通過能源實時在線計量和能源質量監測，提高安全管理水平。
通過能源實時在線計量、監測和系統化的節能控制，實現能源管控一體化，達到2%的綜合節能率。
2.需求分析
2.1企業能源消耗基本情況
主要能源消耗是固體煤炭和電能。
能源種類如下：
一、一次能源
煤、電、水。
二、二次能源
三、壓縮空氣。
2.2能源管理功能實現
2.2.1供煤系統
記錄進廠的煤炭數量，統計用煤總量；
通過皮帶秤、轉子秤、沖擊式流量計等計量裝置進行生產工藝流程中用煤量的統計。
2.2.2供配電系統
實時監測各類供電回路的電壓、電流、有功功率、功率因數、頻率等參數；
實時監測各類供電回路的開關狀態，供電回路三相不平衡監測，缺相及開關跳閘報警，變壓器、開關及電纜工作溫度超限報警等；
實時監測電能質量，提高用能安全性，避免設備的損傷；
實現三級計量；
進行用能診斷，盡早發現功率因數偏低、供電電壓偏高等情況，并提示相關人員予以處理；
在線分析各種用電回路的需量，識別有效負荷與無效能耗，廠區配電網線損分析、變壓器負荷率及效率分析等。
2.2.3供水系統
對各主要用水點（計量到車間級）進行實時計量；
建立水平衡系統，實時分析管網的工作狀況，及時發現跑、冒、滴、漏等異常狀況，避免能源的無謂浪費。
2.2.4壓縮空氣系統
對各主要用氣點進行實時計量；
建立流量平衡系統，實時分析管網的工作狀況，及時發現跑、冒、滴、漏等異常狀況,避免能源的無謂浪費；
根據用氣量實際需求，實時調節壓縮機出力。
3.系統方案設計
3.1架構圖
3.2系統軟件結構圖
3.3系統功能
（1）各種能源實時分類、分戶（各個分廠、車間）及三級精確計量，計量數據遠程傳輸并存貯在中心實時數據庫。
（2）系統實時監測各供電回路的電壓、電流和功率等電力參數，在線分析各種用電回路的需量與質量，識別有效負荷與無效能耗，廠區配電網線損分析， 變壓器負荷率及效率分析等，從而可通過技術或行為節能方式，實現企業的有效節能。
（3）系統實時監視各類供電回路的開關狀態，有功無功無功率，供電回路三相不平衡，缺相及開關跳閘報警，變壓器、高耗能設備超限報警等，從而確保供配電系統安全穩定運行。
（4）對泵、風機和空壓機等大功率電機，采用變頻調速，并實現變頻器實時在線聯網，實現根據需量動態調節，達到節能的目的。
（5）對水管網系統建立流量平衡系統，在對各主要用水進行精確計量的同時，實現系統流量的平衡對比。實時分析管網的工作狀況，及時發現跑、冒、滴、漏等異常狀況，避免能源的無謂浪費。
（6）采用棒圖顯示各類能源消耗大小，用餅圖顯示各分項電耗所占的比例，用趨勢圖顯示能耗的變化趨勢；
（7）系統按日、月、年打印或顯示用能消耗報表，并可提供用能的同比與環比報表；
（8）以實時監測數據為依據，對企業用能進行能效分析，包括企業整體用能及各重點生產工藝和重點用能設備的能效分析。通過實際的分析對比，挖掘各方面的節能潛力，實行節能改造，實現企業有效節能。對已改造完成的項目，通過能效分析數據來驗證節能效果。
（9）通過與現有系統的融合與對接實現數據共享，提高企業能源的自動化和精細化管理水平，對企業的生產起促進作用，使產品的生產數量與質量更有保證；
（10）軟件采用模塊化結構，方便今后系統的擴展。
（11）系統能耗數據可遠程上傳至集團中心能源管理中心。
結合生產工藝，在保證安全生產和產品質量的前提下，進行節能控制。
