Yokogawa公司立志帮助化工生产企业实现节能高效的生产运营

量身定制的能源效率管理——您是否已经引进了DIN EN ISO 50001标准的能源管理系统？您开始挖掘尚未利用的能源潜力了吗？或者您根本不知道自己的企业中使用了什么泵、什么蒸汽锅炉，以及它们运行的时间和工作情况，更不知道它们到底消耗了多少能源。本文将对这些问题为您进行解答。

在各种型号规格的流程工艺（技术）设备中进行能源流的优化都是非常值得的，但在优化时需要采用不同的优化方法。为此，Yokogawa德国公司提供了适合于各种流程工艺环境的解决方案。而所有不同的解决方案都以流程工业过程可靠的检测数据为基础。ARC技术咨询公司能源管理理念指出，能源消耗情况的测量、检测是大幅度节约能源的重要前提。只有获得了可靠的、正确的检测数据才能够做出正确的、经得起考验的降低能源费用、保护资源的决策。

初级解决方案：无纸记录仪

最简单的解决方案就是系统采集、分析能源消耗状况，实现能源消耗状况、检测数据的可视化。例如冷却泵的输送功率，蒸汽锅炉的压力、温度等参数，电机转速、电功率等电气特性类参数。Yokogawa德国公司生产的FX-1000系列无纸记录仪做多可以有12个通道，可以连接检测点。这一仪器设备承担着检测数据准备工作，完成一些必要的计算，用图形或者表格的形式把检测到的数据发送出去。它也能存储检测到的数据，并进行数据分析显示数据发展趋势。而完成所有这些任务时既不需要使用外部的工作数据信息系统也不需要使用过程控制系统，或者通过PLC可编程序控制器系统。

“这样的解决方案是经济实惠的解决方案，并能够向企业的经营者提供与流程工艺过程有关的能源信息。”Yokogawa德国公司的能源解决方案专家Cathrin Janssen女士说道。

图1 Visual Mesa的垂直集成：来自所有系统的边界条件

使用灵活的无线网

小小的一个网络就能满足大量的检测点，数据分析和数据显示的复杂要求：软件系统据按照Yokogawa通信技术协议的格式将检测数存储起来，分析评判并显示出来。MCPS，由CAD Computer公司开发的多通道过程控制系统允许对从可视化图像到过程图像的个性化配置，完成大量的计算任务，自动生成检测记录报告。而且这一系统工作时是独立于Scada数据采集，监控系统或者过程控制系统和它们的数据库。检测仪或者其他多种控制仪器都可以直接作为检测、采集能源消耗数据的数据源，并能够直接经专用驱动程序或者经OPC、Modbus现场总线系统连接起来。MCPS多通道过程控制系统也满足了21 CFR Part11关于电子签名的要求，因此也适合于在在制药领域中使用。

在组建检查点网络时也可以采用无线通信的连接方式。这种方法也包括了Yokogawa研发生产的、具有多样性数据分析评判、在智能化硬件或者Modbus现场总线系统中使用的新型多协议适配器，它可以替代只能传输4~20mA信号的电缆。相应的现场总线设备是一种与ISA 100兼容的无线仪器设备。目前，Yokogawa公司正在开发适合于在Foundation Fieldbus和Profibus PA现场总线系统中使用的类似设备。

“在构建能源管理的检测网络时，无线通信技术能够提供很高的灵活性。”Janssen女士说道。无需敷设电缆，就可以迅速知道哪个检查点提供了最关键的信息和数据，就可以知道哪些检测值是获得企业能源消耗整体状况不可或缺的。若这一检查点的情况不是最关键的，则可以简单地把适配器转移到其他地点。

图2 过去如何，现在如何：多通道过程控制系统MCPS显示的检测数据

能源与过程管理

如果企业已经安装了保存过程数据的系统，则访问这一系统数据库的功能就可以提供有关能源管理所需的信息了。而实现这种访问的就是工厂能效管理解决方案（PEEMS）；利用这一解决方案可以得到直观的、易于理解的桑基能量分流图和能源消耗的KPI（关键绩效指标），从而优化流程设备的能耗实现最佳的节能运行。这一解决方案将根据具体设备的情况进行功能性的匹配。Yokogawa公司开发的Exaquantum是一种工厂信息管理系统（PIMS），具有除数据采集和数据分类之外的大量功能。可视化显示、记录和报告的编辑、能源管理的情景计算等都可以在工厂信息管理系统中完成。可选购电力性能计算软件包，可以为用户带来更多的应用可能性。

高级应用：实时优化

一个企业的能源管理不仅仅要考虑有关流程工艺技术的相关参数，而且也要考虑外围的材料流和能源流。例如：蒸汽、载热油、冷却水、废气和废水量，以及废气和废水温度等辅助能源的情况。在考虑这些辅助能源时必须考虑各种能源采购，以及实际生产时的各种边界条件。例如：能源价格每天或者季节性的波动、数量配额、污染物排放值和排放费用等。根据这些情况实时确定最经济的能源组合和最佳的流程设备运行方式。Soteica公司所开发的EP-RTO（能源实时优化）软件包Visual Mesa能够完成这些任务。该公司在2013年成为Yokogawa公司的一家下属子公司。“实时优化是能源管理中的最高原则。”Janssen女士说道。利用这一方法还可以把二氧化碳排放量作为一个控制参数，并随时进行最佳优化，确定对可再生能源的需求量，同时也考虑了国家在税收、排放法规等方面的特殊要求。

Visual Mesa软件包已经在世界各地70多台套炼油、化工和石化设备中得到了应用。在没有任何设备系统改造的情况下可以实现节约2%~5%的能源费用。这一软件在西班牙的San Roque生产基地中以“开环模式”向设备操作者提供了许多重要信息，操作员能够在当天就对流程工艺过程中的蒸汽、水、燃气等构成的复合系统做出调整，保证了最佳的能源利用。

近几年来，Visual Mesa也越来越多地出现了“闭环模式”的应用，即全自动的调节控制。美国德克萨斯州Bayport市液化天然气供应网络就利用了这种闭环模式节能管理技术，电力能源、蒸汽、企业生产过程中的工艺气体通过这一供应网络沿墨西哥海湾供应到位。这一软件与3家不同生产厂商的控制系统保持着通信联系。在这样的网络中，实时控制和实时调节技术的应用以所有的检测数据都经过了仔细可靠的认证检验为前提。从2008年开始，开环模式到闭环模式的过渡受到了精心的维护，得到了长足的发展。

“引进和使用这一系统的决定性一步是操作者对系统可靠性的认可，包括他们对采用的节能措施并不总是马上就能理解的情况。”Janssen女士说。成功的转换到闭环模式这一事实说明，目前手工控制的节能管理已经很少见了，95%以上的时间里系统都是自动工作的。

在Soteica公司的技术服务框架内，通过有安全保障的远程访问可以不断地对底层的数据模型进行检验，必要时进行调整，以保障生产设备始终具有最佳的节能效果。

图3 典型的Visual Mesa能源实时优化安装结构

始终与用户相伴

条条大路通罗马——实现节能的方法各不相同。对于一个企业来说，怎样的流程工艺路线才是最佳的？Yokogawa公司的专家会在理想工厂服务的框架内给用户解答。“一般情况下，采集能源消耗的数据，对这些数据进行的分析是不会错的。节能潜力到底有多大，到底要在节能技术设备中投入多少资金，我们的专家愿意随时为用户解答。使用我们的成套解决方案后，我们将始终伴随着用户，直到实现节能目标为止。”Janssen女士最后说道。

“在构建能源管理的检测网络时，无线通信技术能够提供很高的灵活性。”
——Cathrin Janssen女士，Yokogawa德国公司

能源管理：一种全新的商业模式？

据德国电气和电子制造商协会VEI报道：若流程工业企业坚持不懈地进行生产过程自动化技术改造则可以节约30%的能源。自动化技术领域注意到了这些数字。企业已经提供了广泛的舞台，正如Yokogawa所展示的那样。随着工厂解决方案部门的成立，这家自动化技术专业公司未来将在提供工程管理服务之外也为您提供工程设计和技术服务的劳务了，而且是在流程设备整个使用寿命周期内的、包括过程分析和高级过程控制的技术服务。