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案例研究：Mariah 肉類包裝廠能耗監(jiān)控
發(fā)布時間：2011/1/11 15:48:15 修改時間：2011/1/11 15:48:15 瀏覽次數(shù)：1562

　　背景
　　北美肉類包裝廠正在迅速倒閉，還有許多廠正遭受著財政危機。Mariah公司也不例外。數(shù)據(jù)表明肉類包裝廠能耗是第三大經(jīng)濟消耗（排在原產(chǎn)品和員工之后），而肉廠對錢消耗在何處沒有概念。事實上，費用支出如此巨大，Mariah公司已從本地電力機構(gòu)，尋找到一個"無需成本"能源審查。而肉廠管理（包括廠長John Stadler）閱讀到賬單報告，卻發(fā)現(xiàn)這個節(jié)約的建議只是照明系統(tǒng)中使用更多的能源節(jié)約燈泡，他們意識到這個賬單在Mariah設備中對于復雜的系統(tǒng)毫無線索。每年的經(jīng)費三分之二花費在電力上，這已清晰表明公司如果想挽回局面就需要減少電力開銷。
　　為了更好了解并控制能源賬單，Mariah公司向Holmes Energy公司求助，該公司是能源消耗、系統(tǒng)運營、控制、維護方面的專家。Holmes Energy公司決定Marish肉類包裝廠能源管理項目首先應該是探索。包括搜集設備清單、系統(tǒng)框架理圖以及過去的電力、氣體、水、污水相關(guān)設備故障及消耗的記錄報告，。進一步的檢測和討論顯示何時電力、制冷壓縮機、冷卻塔、空氣壓縮機、泵、照明及各種設備都在持續(xù)運行，并都認為消耗很多能源。問題是，能源用到哪里去了？

　　監(jiān)測及數(shù)據(jù)采集
　　為了回答這個問題，Holmes Energy公司設計并安裝了AutoPilot Energy Information System（AutoPilot能源信息系統(tǒng)）進行監(jiān)測、識別、管理，并最終減少Mariah公司的電力消耗。AutoPilot系統(tǒng)基于Opto 22硬件，在關(guān)鍵位置安裝了多套Opto系統(tǒng)，包括貫穿工廠和機器及設備的IO、設備的電力表。與Mariah公司的獨立機器和設備的連接，提供監(jiān)測甚至微小的電力改變，以及精確識別大型能耗的能力。"只監(jiān)測電表將顯示何時電能消耗，但是Opto I/O被證明具有更多的好處，可精確追蹤工廠內(nèi)資金都流向了何處"，Holmes公司解釋。
　　因為Marish公司主要的設備大部分已擁有獨立、正常工作的控制系統(tǒng)，工廠操作人員熟悉并能良好適應它們，AutoPilot系統(tǒng)設計的只是用于直接監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集的，。AutoPilot系統(tǒng)硬件也利用標準通信技術(shù)，允許Holmes公司遠程接入及每天通過PC瀏覽能量數(shù)據(jù)，并提供不斷的分析及建議。
　　顯示的是實際的工廠及設備實時及歷史用戶界面由系統(tǒng)提供，，因為信息由圖標形式展現(xiàn)，Mariah公司操作及維護人員直觀易懂。設備運行和消耗的報告不僅在能量單元可見，也可從資金消耗上獲得。這種形式的數(shù)據(jù)報告允許廠長Stadler和其他人明白每個系統(tǒng)，每天每小時花費的資金。
　　積累的數(shù)據(jù)不久就顯示Mariah冷藏系統(tǒng)消耗了了工廠三分之二電力。很明顯的，能源管理的努力應該從開始就聚焦于系統(tǒng)。這里揭示了一個長達30年之久的問題，總的成本可能達到數(shù)十萬美金。
　　能量監(jiān)測系統(tǒng)安裝后，當?shù)仉娏镜墓I(yè)能源工程師致電Holmes公司，通知他們Mariah公司正面臨著投資$100,000美元在新的變壓設備中中，為在夏天之前添加更多的冷藏設備作準備。而Holmes公司了解到，數(shù)據(jù)顯示該工廠已經(jīng)擁有至少所需冷藏容量的兩倍。經(jīng)過會議討論，工廠管理人員及工程師認識到，此舉并不解決本質(zhì)問題。
　　"他們看到的是過去使用的情況，而我看到的是他們需要什么。"Holmes公司聲明。"我們監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，與工廠所需能源的模型相比較，顯示即使在一年中最炎熱的天氣，工廠都有兩至三倍冷藏空間，我們需要找到為何沒有實現(xiàn)這點，而不是花費巨資在不必要的新的變壓站或冷凍機等其他事情上。"
　　深度剖析
　　最新獲得數(shù)據(jù)提供了一個重新測試工廠熱工的機會，并可能解釋為何冷藏需求無法被滿足的原因。舉例，當250磅活豬送去工廠加工，每只動物的體溫在103華氏度。管理條例要求在加工后，肉類溫度在固定時間后，降低到冷卻器或冷藏室的溫度。使用工程物理學及肉類的比熱，就可計算出工廠每天每只豬每小時需要降低的溫度，以及由此而需的冷卻。Mariah公司的冷藏系統(tǒng)可使溫熱的肉類進入不斷冷卻的狀態(tài)。也需要去除從人群、燈光、發(fā)動機、用于清洗的滾燙熱水獲得的熱量。在夏天，冷藏系統(tǒng)也要和穿透屋頂與墻壁，以及通過空氣流入室內(nèi)的熱量抗衡。由于部分建筑已有75年悠久的歷史，與外界隔絕措施并不完善，工人們自然會認為這是工廠冷藏肉類困難的主要原因。但無論是什么原因，實施起來，就整個工程能量平衡而言，"進熱量"必須與"出熱量"想等。 Mariah公司員工明白這點，但依舊的問題是：為何在炎熱的夏天無法充分的冷卻？

　　周一上午2點收集的數(shù)據(jù)，當室外溫度是-20華氏度，冷藏系統(tǒng)顯示所提供的400噸的制冷。運行需要大約600千瓦（KW）。一千瓦時（kWh）5分錢，成本是一小時30美元，或者一天720美元。但在上午2點，工廠沒開燈也沒有工人。在周五之后沒有產(chǎn)品可進入冷藏系統(tǒng)。在同一天，所有產(chǎn)品需要清潔并審核。只有冷藏系統(tǒng)在運行。

　　揭露問題
　　最終，他們意識到了問題。冷藏室的冷卻懸管具有自動解凍系統(tǒng)。解凍劑進入冷卻懸管，因此表層的冰會融化并蒸發(fā)。來自冷藏室懸管的熱蒸汽，以及之前每段懸管的自動值控制著解凍進程。如果之前的數(shù)值無法使系統(tǒng)正常工作，熱蒸汽不斷泄露進入冷藏室懸管，將產(chǎn)生巨大的熱量。為了與此對抗，冷藏系統(tǒng)需更多運行（使用自身出力用以支持自身需求），可能不足以支持工廠剩余的冷藏。
　　為了探究可行性，工程師調(diào)查工廠每段線管，并開始手動調(diào)近數(shù)值。AutoPilot監(jiān)測系統(tǒng)立即顯示每臺壓縮機的用電量，整個冷藏系統(tǒng)降低運行。（例如，冷藏系統(tǒng)以600kW啟動，最后突然降低到30kW）。當完成后，工廠冷藏裝載峰值低于200噸（從大約550 開始下降），因此證實了Holmes Energy公司的觀點，即提供的冷藏液比所需的多了兩倍。

　　揭露的數(shù)值問題也證實了Mariah公司不需要花費100,000美元用于新變壓器（或者用于冷藏設備成千上萬的經(jīng)費）。這避免了成本對Mariah 公司的巨大利益影響。通過修改冷卻懸管的數(shù)值，可消除冷藏系統(tǒng)的錯誤導入，每天每小時減少工廠600kWh的電量消耗，每年可節(jié)省250,000美元。這個數(shù)值多余Mariah公司每年成本的25%。
　　此外，許多工人敘述Mariah公司冷藏問題已經(jīng)存在近30年了。這意味著那些錯誤的數(shù)值可能已經(jīng)導致超過250萬美元的電力成本。還有許多Mariah雇員的士氣損失，他們經(jīng)常與保持環(huán)境安全、設備正常工作、面臨調(diào)整方針相抗衡，所有這些都被透支的冷藏系統(tǒng)所妨礙。
　　這些信息由基于Opto 22的AutoPilot監(jiān)測系統(tǒng)所提供，它由Holmes Energy公司設計并安裝，不僅減少了Mariah公司的運營成本，也有助于該公司提升利潤，基于工廠現(xiàn)狀，幫公司作出決定性的商務決策，而不是評估或推測。寧可用精確的管理系統(tǒng)揭示Mariah公司工程中的缺陷，而不是白白將錢花在沒有問題的地方。一旦辨別錯誤后，將對它進行改正，而面臨資金流失并倒閉的工廠也將有能力繼續(xù)經(jīng)營，并將前所未有的繁榮發(fā)展。
　　通過大量涌入的與能量相關(guān)的，實時的數(shù)據(jù)，資金周轉(zhuǎn)是有可能的。Mariah公司提供的有效能耗監(jiān)測信息無法通過其他方式獲得。工程師們可立即從電腦屏幕或報告中讀到數(shù)據(jù)，獲得足夠信息了解之前的神秘問題。這是管理層需要授權(quán)的數(shù)據(jù)，并下?lián)芤欢ǖ馁Y金。這不僅是問題的立即補救辦法，也可取消的不必要的支出，以新的高效能源模式，整個工廠再評估與改組以提升利益。
　　"了解我們工廠成本與特定系統(tǒng)及區(qū)域的關(guān)系，幫助我們確定在行業(yè)內(nèi)不再有競爭力"Mariah總經(jīng)理Joe Brands說。"當數(shù)據(jù)顯示成本與我們運營有關(guān)，并且程度是新工廠的兩倍，那需要改善的需求非常清晰。"
　　"缺少監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，我們無法了解并解決問題，"Holmes說。"完整、精確的信息，便于使用，這是非常關(guān)鍵的；它是以持續(xù)進行為基礎，創(chuàng)造和保存能量的關(guān)鍵。在嘗試解決問題前先了解問題，是非常好并且有效的方法，實時數(shù)據(jù)是確保能量系統(tǒng)正常操作、維護的關(guān)鍵，以最低總成本控制生產(chǎn)。
　　關(guān)于Holmes Energy公司
　　Holmes Energy公司始建于1979年，創(chuàng)始人Bill Holmes，一個開發(fā)工程師、機械系統(tǒng)設計師、熱力學專家，電力系統(tǒng)及能源存儲專家，畢業(yè)于Purdue大學。Holmes公司的知名客戶包括 General Electric，Dupont ，Honda，GenCorp和Hoover，而他本人被印第安納州能源工程師協(xié)會、美國能源組織授予許多獎項與認證。欲知更多信息，請關(guān)注www.holmesenergy.com。
　　關(guān)于Opto 22
　　Opto 22研發(fā)及制造軟硬件，包括工業(yè)自動化及控制、遠程監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集。Opto 22產(chǎn)品使用標準、商用網(wǎng)絡及計算機技術(shù)，以其易使用性、創(chuàng)新、高質(zhì)量、高可靠性聞名于世。Opto 22產(chǎn)品客戶包括終端用戶、OEM、信息技術(shù)及操作人員。公司始建于1974年，位于美國加州Temecula。Opto 22產(chǎn)品可從全世界的分銷商、系統(tǒng)集成商處購買。
　　產(chǎn)品
　　Opto 22研發(fā)和制造可靠的、靈活的、易使用的硬件和軟件產(chǎn)品，致力于工
　　業(yè)自動化、遠程監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集應用。
　　SNAP PAC系統(tǒng)
　　SNAP系統(tǒng)設計用于簡化典型復雜的過程，包括理解、選型、采購和使用自動化系統(tǒng)。SNAP PAC系統(tǒng)由下列整合的套件構(gòu)成：
　　SNAP PAC控制器
　　PAC Project軟件套件
　　SNAP PAC智能處理器
　　SNAP I/O?

　　SNAP PAC控制器
　　可編程自動化控制器(PAC)是多功能、多領(lǐng)域、模塊化控制器。它建立于開放的標準，并提供集成的開發(fā)環(huán)境。
　　Opto 22具有開發(fā)、生產(chǎn)PAC系統(tǒng)的經(jīng)驗。最新的產(chǎn)品包括獨立性SNAP PAC S系列和基于機架式SNAP PAC R系列。它們都可處理大量的數(shù)字量、模擬量、通信，并且適用于數(shù)據(jù)采集、遠程監(jiān)控、過程控制、離散型和混合型生產(chǎn)。
　　SNAP PAC基于開放的Ethernet和Internet協(xié)議，因此用戶可建立或擴展系統(tǒng)，而不需任何消耗或考慮網(wǎng)絡協(xié)議的權(quán)限。
　　這一整套整合軟件共享一個數(shù)據(jù)庫標簽，因此客戶導入PAC Control?的數(shù)據(jù)可立即在PAC Display?、OptoOPCSServer?和OptoDataLink?獲得。
　　PAC Project Basic軟件提供控制和人機界面工具，客戶可在我們網(wǎng)站www.opto22.com免費下載。PAC Project Professional軟件需要另外購買，另外還有OptoOPCServer和OptoDataLink，供Ethernet通信冗余及分段網(wǎng)絡選擇，并支持傳統(tǒng)型Opto 22 mistic? I/O組件。
　　PAC Project軟件套件
　　Opto 22 PAC Project軟件套件提供顯示完整及易用的控制程序開發(fā)。 HMI(人機界面)、OPC 服務器、數(shù)據(jù)庫連接軟件實現(xiàn)SNAP PAC系統(tǒng)強大功能。
　　SNAP PAC智能處理器
　　SNAP PAC控制器集成及分布式數(shù)據(jù)控制，而SNAP PAC智能處理器用于I/O處理及分布式通信。智能處理器傳輸模擬量、數(shù)字量、通信，包括熱耦線性化、PID回路控制、高速數(shù)字計數(shù)器、正交計數(shù)器、TPO、脈沖量輸出及測量。
　　SNAP I/O
　　I/O連接本地與傳感器及設備。Opto 22 SNAP I/O每個模塊提供1-32個可靠的端口，可根據(jù)客戶需要選擇模塊型號。模擬量、數(shù)字量、通信及特殊用途模塊都安裝在基架上，由上位機（SNAP PAC智能處理器或控制器）進行控制。
　　

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李國太 在2014/11/11 20:58:00留言
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