使用恰當的工具正確監視、分析和控制能源的消耗和質量

能源需求因行業和制造過程而異，ARC是位于美國馬薩諸塞州-戴德鎮的顧問咨詢公司，其市場調查表明，在受成本影響的行業，例如鋼鐵、造紙或化工行業將能源視為主要成本參數，而在受可靠性影響的行業，例如制藥和半導體行業，將能源視為質量工藝參數,，為了保持正常的產品生產，提供可靠的能源。

　　拋開行業因素，能源和需求的成本對企業最后收益都會產生明顯的影響。為了增強企業競爭力，控制成本、提高能源使用效率，企業正在改變它原有的做法。

　　對能源使用提前估算是企業控制成本的一個好方法。具有前瞻性的廠商正在通過收集和分析數據，綜合考慮與生產和管理相關的天氣等可變因素，從而監控和管理能源的效率和使用。

　　能源優化軟件、能源監控設備、能源管理服務支持與控制系統、通訊網絡和可視化技術的結合使用，可使生產商提前管理負載要求、增強系統性能、降低成本。

能源問題解決方案

　　制造商都在努力獲知其操作在何時、何地消耗了能源以及具體消耗量。 Paul Stiller先生是羅克韋爾自動化動力與能源管理系統工程師團隊的領導者，他介紹到，有效的能源管理包括三個主要的步驟，監視、分析和控制，“簡言之，監視就是查看能源的供給、消耗和工廠使用的效率，分析就是決定如何提高性能并實施相應的控制解決方案。”

　　Stiller 先生認為羅克韋爾自動化在上述方面都有相應的產品，可以提供廣泛的能源管理服務，“我們可以幫助制造商決定安裝哪些儀表和硬件、使用哪種軟件，最重要是知道什么樣的報表能夠傳遞重要的信息。”

合理規劃監視功能

　　監視階段考慮的是電子和機械系統中的能源消耗。首先，制造商都在努力獲知能源使用和負載的信息，以便提高能源的使用率，確定能源談判價格。其他目標包括識別和驗證操作和主要的投資項目，減少能源消耗以及有效控制成本，確保能源管理項目的持續性 。依照Stiller先生的介紹，“能源計量”工作包括安裝儀表、收集數據，組織這些數據形成容易獲得的能源信息。數字化電能監測設備是這個過程中的主要器件。

　　羅克韋爾自動化Powermonitor™ 1000 和 3000 電力監視產品能夠收集和傳遞能耗和電力質量方面的信息。這些設備用來測量設備電力分支系統中指定母線的負載電力參數。它們可以和能源管理軟件結合使用，例如RSEnergyMetrix®，可以使制造商參看、跟蹤能源的使用。

　　電力監視器的一般功能包括生成負載檔案、分析電力質量和實現分布式系統監控。負載檔案可以繪制能耗圖表，電力質量監測能夠識別電力系統的異常情況 ，分布式系統監控可以提供電能流動、系統組態和設備狀態的信息。

　　例如，在一個典型的負載檔案系統中，電力監視可遍及整個工廠測量和傳輸需要的電力參數和能量數據——從設備的信息網絡到能源管理軟件。一個負載檔案系統可以快速產生大量的數據，這些數據將被分析、相互聯系，并精簡為有用的信息來預測、阻止和反映相關的電力問題。

　　電機、驅動器和傳感設備的電力質量數據壞點分析可以優化設備性能，還可用來識別功率因素和諧波濾波器的要求。

　　電力質量監視系統從分散的電力監視器集中電能質量數據，此系統收集電壓偏移、瞬時功率消耗、相位翻轉和諧波的信息，然后以監控界面、 趨勢圖、報表和報警的形式體現這些信息。

　　分布式系統監視可使操作者和工程師集中掌握分布式系統中設備的電力情況，包括趨勢、報警和目標的信息 。通過電力分布式系統的監測，工程師可以識別設備可能發生的故障、從新組態電力系統構成、降載、手動限制電能需求，以及增大發電機輸出功率。

　　中心鐵路是組成印度鐵路網的九個帶狀鐵路之一，它應用了有效的電力和能源管理方案。通過在Talwadiya分站和Bhopal Division線路上安裝羅克韋爾自動化的 Powermonitor 3000監視器，中心鐵路每年節省能源費用近兩百萬美元。

　　中心鐵路要求電力監視系統能夠準確的測量當前電能使用情況以及需要的最大用電量。自動化系統集成商 SOLPRO 公司與羅克韋爾自動化當地銷售部門推薦了基于Powermonitor 3000的電力監視解決方案并在一臺設備上進行了安裝實驗。

　　經過三個月對測試系統的近距離觀察，鐵路官員又為Bhopal Division額外訂購了八臺Powermonitor 3000監視器。結果，中心鐵路將功率因素提高了十幾個百分點，同時還避免了“突發電力需求”，滿足了政府規定的電能使用的上限，減少了企業超限而面臨的嚴重處罰。

準確分析

　　第二步——分析，用來提高設備利用率，從而提高電能效率。監視系統首先完成能源數據的采集并制成圖表，之后再對這些信息進行分析就可使工廠更加有效的控制成本。

　　制造商可以查看應用成本, 特別是使用時間、需求負荷及比率。此外， 他們可以測量和記錄能源使用情況，然后根據部門、加工過程和設備，分配能源并分析能源比率結構。

　　Stiller先生介紹到，RSEnergyMetrix軟件可提供全面的分析功能。“它可遍及整個網絡，從電力監視器設備獲得信息”。該軟件為全部電力參數提供中心數據庫 ，可單獨訪問某臺設備或處在不同地點的所有設備。它可以分離數據、生成圖表和問題報告，幫助分析和處理問題。

　　能夠“看到”問題，經常賦予來源于原始數據額外的意義，依據這些信息可做出正確的調整。更為重要是，在進行安裝新設備系統等重要的投資之前，可以通過分析進行方案驗證 ，從而節省大筆的費用。

　　在美國洛杉磯的Hyperion 污水處理廠，羅克韋爾自動化與該廠工程師合作，優化了電能的使用。RSEnergyMetrix 在識別電力消耗趨勢，尋找節約能源成本辦法中都起到了關鍵的作用。

　　Hyperion污水處理廠現有的數據采集方法都已經過時。現場的每個儀表都需要人工讀取，只通過一個簡單的軟件管理圖表和報表 ，需要在現場116個子站使用兩臺便攜式儀表手動檢測每個點的電力質量情況。

　　了解Hyperion污水處理廠的需求之后，羅克韋爾自動化推薦使用Allen-Bradley® Powermonitors、PLC、 SLC™-5/05s、RSView®、 RSEnergyMetrix 和RSPower™32，并構建了一個全新的監控和數據采集系統，包括116 臺電力監視器來測量電能消耗。

　　現在，從電力監視器采集到的信息傳送給RSView 和 RSEnergyMetrix 服務器進行控制和分析。 Hyperion污水處理廠使用RSEnergyMetrix 跟蹤現場能源的使用，同時參考歷史趨勢數據，監視工廠的節能情況。

　　使用來自監控和數據采集系統的信息，RSEnergyMetrix可以自動生成報表，跟蹤電力消耗的每個細節，例如需要的千瓦數，所選設備的最壞峰值需求。工程師也可以選擇儀表，跟蹤負荷、細化消耗的能源與使用時間。

　　已經證明新的系統可快速節省能源成本。能源日志顯示系統中一臺澄清器消耗了其它澄清器兩倍的電能，工程師立即發現這臺異常澄清器的速度設置要高于其它澄清器。調整此速度后，每年為該廠節省33,000美元。

　　此外， Hyperion污水處理廠還利用此系統估計通過升級可以節省的能耗。例如，工程師發現他們只需要訂購先前計劃一半數量的 100 HP變頻器，縮小定單使公司節省了220,000美元。

實施控制

　　第三步——控制，主要處理能源需求和消耗問題。對數據分析后，工廠可以制定行動計劃，應用各種控制系統選項建立自動化系統來節省能源。

　　選擇之一就是進行需求管理。它使工廠可以自動規劃將來的能源需求以及控制消耗以保證峰值不會超限。

　　負載管理系統用來監視已選設備的電能消耗，根據操作者選擇的順序開或關設備，最小化能源的峰值需求。使用者可以組態順序卸載和恢復某些負載，這種負載轉換可使能源的使用長時間保持在同一水平，這樣可以降低能源使用需求、避免超負荷。

　　另外一個選項是負載緊急脫網。在發電機或設備失效時，自動減少整個工廠的負載，保持工廠主要操作的正常進行。這些系統持續觀察電力系統的組成，估計一旦發生能源丟失時，哪些設備可以脫網。

　　發生能源丟失時，系統快速斷開斷路器，保持整個電力系統的穩定。負載緊急脫網系統在發生電力緊缺時，可以根據需要啟用現場的發電機，同時自動關閉不重要的機械設備，保證重要設備的電力供應，避免發電機或變壓器損壞帶來的損失。

最大化能源管理

　　最大化能源管理的關鍵在于將電力監視和控制器件、通訊網絡和可視化技術集成在統一的系統內。方案一定要基于開放式的標準，允許使用者在任何地方都可以傳遞能源信息，羅克韋爾自動化集成架構就能夠做到！

　　制造商還可以發揮原有設備和網絡的作用，使用以太網、 DeviceNet™ 和 ControlNet™ 這樣的開放式網絡進行通訊，快速傳輸數據并進行集成。大部分設備都具備以太網通訊能力，這樣可以減少安裝成本。普通通訊接口對確保反應速度、數據支持和整個系統性能都很重要。

　　可編程控制器對電力管理系統中從斷路器、開關和保護繼電器發出的離散輸入進行處理，它可以和個人電腦一起使用，運行人機界面和日志記錄軟件，自動采集數據并壓縮電力監視數據。

　　這樣一個統一的系統可以使制造商有效控制能耗和成本 ，“依靠羅克韋爾自動化獲得其所需的、最有效的能源管理策略，實現最大的投資回報” ！

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