专利名称：一种工业过程设备能量实时监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种能量计算系统，具体涉及一种工业过程设备能量实时监控系统。
背景技术：
中国是世界上最大的能源消耗国之一，能源成本在总成本中占比例较高，因而节能降耗已成为我国各生产企业的重点任务。许多大中型工业企业已提出了一系列方法与措施来推进节能降耗。企业能源管理是节能降耗工作的基础，通过对企业能耗情况直观的描述，找到在能源利用过程中的薄弱环节，提出改进方向和措施。目前，绝大多数企业对于设备能源使用状态的监控是以工业过程数据为主，其监控数据仅为单一的计量参数，再由人工传递信息，汇总处理得到设备用能状态等各类信息。 这种方法存在两个弊端首先，由于单一的过程数据无法反应设备用能情况，而能源参数计算过程繁琐，企业能源管理部门通常不会耗费大量精力去监控各个设备的用能状态，通常仅以厂级能源计量统计为主；其次，当需要了解某关键设备的用能状态时，这种计算处理的方法存在严重滞后性，无法及时掌握设备当前的能源使用状态。由于现有技术无法实现对企业关键设备的能源数据的实时监控，因此急需一项技术或方法来解决对于设备能源使用状态的有效监控问题，以便准确地了解能源的具体使用情况。
发明内容本实用新型针对现有技术的不足，提出了一种基于实时数据，用于监控企业关键设备的能源数据、关键产品或关键工序过程数据的工业过程设备能量实时监控系统，该系统清晰直观地描述各种工业过程设备的能源使用情况，可帮助企业加强能源及工业过程设备的管理，达到节约能源的效果。本实用新型的技术方案如下一种工业过程设备能量实时监控系统，其特征在于它包括能量参数计算电路模块、过程数据采集电路模块、过程设备计算电路模块和参数输出集，所述过程数据采集电路模块的输出端分别连接所述能量参数计算电路模块和过程设备计算电路模块的输入端，所述能量参数计算电路模块输出端连接所述过程设备计算电路模块的另一输入端，所述过程设备计算电路模块的输出端连接所述参数输出集；所述过程数据采集电路模块采集工业过程设备的工业过程数据和化验数据，并按照仪表位号将所述工业过程数据和化验数据分别输入所述能量参数计算电路模块和过程设备计算电路模块；所述能量参数计算电路模块输出所述仪表位号对应的能量介质的焓、熵和畑，并输入到过程设备计算电路模块；所述过程设备计算电路模块包括模型调用模块和设备模型，所述模型调用模块根据所述工业过程数据调用与过程设备对应的设备模型，所述设备模型结合所述工业过程数据、化验数据和所述焓、熵和畑，向所述参数输出集输出所述仪表位号对应的过程设备的能量监控参
3数；所述设备模型包括流动传功设备模型、传热过程设备模型、分离过程设备模型、混合过程设备模型、化学反应过程设备模型。所述能量参数计算电路模块中包括数据结构关联数据库和能量计算电路模块，所述数据结构关联数据库根据所述工业过程数据计算出对应的中间数据，并将所述中间数据输入所述能量计算电路模块，所述能量计算电路模块包含对应不同的所述能量介质的能量计算模型，所述能量计算模型调用所述中间数据和工业过程数据计算并输出对应的焓、熵和畑。所述工业过程数据包括质量参数、流量参数、电量参数、平均压力参数、平均温度参数；所述数据结构关联数据库包括对应各能量介质的工艺过程混合气体组分表、折标系数表、饱和蒸汽热力学数据表、过热蒸汽热力学数据表、混合气体热力学参数总表和液体热力学参数表。所述能量计算电路模块包括燃料能量计算模型、蒸汽能量计算模型、混合液体能量计算模型、混合气体能量计算模型。所述流动传功设备模型包含蒸汽管道设备模型、蒸汽透平驱动设备模型、膨胀透平驱动设备模型、泵模型、液体节流降温设备模型；能量监控参数包括热量损失、有效能损失、能量利用效率、畑效率、可逆轴功、输出轴功、焓变、熵增、畑损。所述传热过程设备模型包含废热锅炉模型、一般换热设备模型、多元换热设备模型；能量监控参数包括变换气的放热量、焓变、畑变、能量利用效率、畑效率、不可逆损耗功、熵产、不可逆损耗功、输入比率。所述分离过程设备模型包含汽提设备模型、蒸发设备模型、膨胀塔模型、蒸馏塔模型、热再生塔模型、精馏塔模型；能量监控参数包括焓变、畑变、畑效率、输入比率、设备畑损。所述混合过程设备模型包含气体混合器模型、洗涤设备模型、吸收设备模型；能量监控参数包括焓变、畑效率、设备畑损。所述化学反应过程设备模型包含气化炉模型、反应炉模型；能量监控参数包括焓变、畑变、畑效率。本实用新型的技术效果如下本实用新型的一种工业过程设备能量实时监控系统，包括能量参数计算电路模块、过程数据采集电路模块、过程设备计算电路模块和参数输出集，过程数据采集电路模块采集工业过程设备的工业过程数据，并按照仪表位号将工业过程数据分别输入能量参数计算电路模块和过程设备计算电路模块；能量参数计算电路模块输出仪表位号对应的能量介质的焓、熵和畑；过程设备计算电路模块结合工业过程数据和焓、熵和畑，向参数输出集输出仪表位号对应的过程设备的能量监控参数。本实用新型通过面向对象的方法根据工业过程设备的具体类型，设置一套实时能量监控系统，将工业过程设备、仪表位号、能量介质、 能量监控参数关联起来，可有效实现对企业关键能源数据的监控，以及关键产品或关键工序过程数据的实时监控。本实用新型的系统清晰直观地描述各种设备能源使用的具体情况，为企业加强能源及设备的管理提供了帮助。本系统中的过程设备计算电路模块根据工业企业能量介质的特点，将介质进行分类，以这种分类为基础，建立不同能量介质的能量计算模型，大大简化了能量数据的计算过程。利用该模型可以实时性获取企业用能分析等能源管理工作所需的能量数据，为企业开展深入的用能诊断及分析工作提供数据基础。本实用新型过程设备计算电路模块通过建立数据结构关联数据库输出中间计算结果，输入能量计算电路模块中，在不同的能量计算模型中进行计算，大大简化能量数据的计算过程。本模块能够通过过程数据采集模块实时性获取用能分析等工作所需的过程数据，并用仪表位号加以区分，普遍适用于各类不同的工业企业，满足企业能源管理工作的各种需求，为企业开展深入的用能诊断及分析工作提供数据基础。
图1是本实用新型工业过程设备能量实时监控系统的结构示意图图2是本实用新型能量参数计算电路模块结构示意图图3是本实用新型过程设备计算电路模块结构示意图
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行说明。如图1所示，本实用新型的工业过程设备能量实时监控系统包括能量参数计算电路模块1、过程数据采集电路模块2、过程设备计算电路模块3和参数输出集4，其中过程数据采集电路模块2通过DCS系统(生产过程控制系统)采集实时或历史工业过程数据，如质量、流量、平均压力、平均温度等数据，采集数据按照不同的仪表位号输入到能量参数计算电路模块1中。能量参数计算电路模块1中包括数据结构关联数据库11和能量计算电路模块12，能量计算电路模块12包括燃料能量计算模型121、蒸汽能量计算模型122、混合液体能量计算模型123、混合气体能量计算模型124 ；过程设备计算电路模块3中模型调用模块30和设备模型，其中设备模型包括流动传功设备模型31、传热过程设备计算电路模块 32、分离过程设备计算电路模块33、混合过程设备计算电路模块34、化学反应过程设备计算电路模块35。数据结构关联数据库11中设置多个关联数据表，根据物料特性将能量介质分别在表中定义物流名称，设定物流名称是旨在确定不同能量介质与其化验数据和计算方法的对应关系，物流名称的编码可结合国家规定代码和企业能量介质编号来定义，以保证唯一性。每个物流名称对应一套关联数据表，在关联数据表中整合化验数据、热力学参入能量计算电路模块12中，能量计算电路模块12根据中间计算结果，输出各能量介质对应的焓、熵、 畑数据。其中数据结构关联数据库11包括工艺过程混合气体组分表111、企业能源折标系数表112、饱和蒸汽热力学数据表113、过热蒸汽热力学数据表114、混合气体热力学参数总表115、液体热力学参数表116等关联数据表。其中工艺过程混合气体组分表111表示混合气体包含的各组分体积含量，包含混合气体的组分分压、用于计算焓的平均定压比热容及用于计算熵的平均定压比热容、气体密度等参数。企业能源折标系数表112来源于国家统计局标准。饱和蒸汽热力学数据表 113表示温度、压力与液焓、汽焓及汽液焓之间的关系。过热蒸汽热力学数据表114按照生产过程涵盖实际生产中各蒸汽级别的压力，再以温度值查询比焓和比熵，采用线性插值法获得实际温度和压力下的比焓和比熵值。混合气体热力学参数总表115分为理想气体比热容系数表和标准生成焓变熵变表，理想气体比热容系数表包含组分序号、组分代号、组分名称、分子式、理想气体比热容系数、修正系数，标准生成焓变熵变表包括气体标准生成焓变、 标准生成自由焓变、标准生成熵变、标准化学畑。液体热力学参数表116表示混合液体的密度、平均比热容等热力学参数。能量计算电路模块12中的燃料能量计算模型121包含原料煤能量计算模型、油能量计算模型、电能量计算模型；蒸汽能量计算模型122包含饱和蒸汽能量计算模型、过热蒸汽能量计算模型、饱和水能量计算模型。能量计算电路模块12中的模型，通过查询数据结构关联数据库11中的表格得到能量介质量化计算所需要的中间数据，即可获得能量介质的能量参数。如图2所示，在能量计算电路模块12中，燃料能量计算模型121的数据结构及计算公式如下(a)原料煤能量计算模型原料煤能量计算模型数据结构
权利要求1.一种工业过程设备能量实时监控系统，其特征在于它包括能量参数计算电路模块、过程数据采集电路模块、过程设备计算电路模块和参数输出集，所述过程数据采集电路模块的输出端分别连接所述能量参数计算电路模块和过程设备计算电路模块的输入端，所述能量参数计算电路模块输出端连接所述过程设备计算电路模块的另一输入端，所述过程设备计算电路模块的输出端连接所述参数输出集；所述过程数据采集电路模块采集工业过程设备的工业过程数据和化验数据，并按照仪表位号将所述工业过程数据和化验数据分别输入所述能量参数计算电路模块和过程设备计算电路模块；所述能量参数计算电路模块输出所述仪表位号对应的能量介质的焓、熵和畑，并输入到过程设备计算电路模块；所述过程设备计算电路模块包括模型调用模块和设备模型，所述模型调用模块根据所述工业过程数据调用与过程设备对应的设备模型，所述设备模型结合所述工业过程数据、化验数据和所述焓、熵和畑，向所述参数输出集输出所述仪表位号对应的过程设备的能量监控参数；所述过程设备计算电路模块包括流动传功设备模型、传热过程设备模型、分离过程设备模型、混合过程设备模型、化学反应过程设备模型。
2.如权利要求1所述的一种工业过程设备能量实时监控系统，其特征在于所述能量参数计算电路模块中包括数据结构关联数据库和能量计算电路模块，所述数据结构关联数据库根据所述工业过程数据计算出对应的中间数据，并将所述中间数据输入所述能量计算电路模块，所述能量计算电路模块包含对应不同的所述能量介质的的能量计算模型，所述能量计算模型调用所述中间数据和工业过程数据计算并输出对应的焓、熵和畑。
3.如权利要求2所述的一种工业过程设备能量实时监控系统，其特征在于所述能量计算电路模块包括燃料能量计算模型、蒸汽能量计算模型、混合液体能量计算模型、混合气体能量计算模型。
4.如权利要求1所述的一种工业过程设备能量实时监控系统，其特征在于所述流动传功设备模型包含蒸汽管道设备模型、蒸汽透平驱动设备模型、膨胀透平驱动设备模型、泵模型、液体节流降温设备模型。
5.如权利要求1所述的一种工业过程设备能量实时监控系统，其特征在于所述传热过程设备模型包含废热锅炉模型、一般换热设备模型、多元换热设备模型。
6.如权利要求1所述的一种工业过程设备能量实时监控系统，其特征在于所述分离过程设备模型包含汽提设备模型、蒸发设备模型、膨胀塔模型、蒸馏塔模型、热再生塔模型、 精馏塔模型。
7.如权利要求1所述的一种工业过程设备能量实时监控系统，其特征在于所述混合过程设备模型包含气体混合器模型、洗涤设备模型、吸收设备模型。
8.如权利要求1所述的一种工业过程设备能量实时监控系统，其特征在于所述化学反应过程设备模型包含气化炉模型、反应炉模型。
专利摘要本实用新型涉及一种工业过程设备能量实时监控系统，包括能量参数计算电路模块、过程数据采集电路模块、过程设备计算电路模块和参数输出集，过程数据采集电路模块采集工业过程设备的工业过程数据，并按照仪表位号将工业过程数据分别输入能量参数计算电路模块和过程设备计算电路模块；能量参数计算电路模块输出仪表位号对应的能量介质的焓、熵和；过程设备计算电路模块结合工业过程数据和焓、熵和，向参数输出集输出仪表位号对应的过程设备的能量监控参数。
文档编号G05B19/418GK202008601SQ20102069613
公开日2011年10月12日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者赵昼辰, 郎娜 申请人:北京三博中自科技有限公司