摘要：为了提高铝合金熔铸生产过程的能效，加强对铝合金熔铸生产过程的管理，开发了铝合金熔铸能量监测系统。该系统由电力转换和配电监控，以PLC为核心的天然气采集子系统，以实时数据库为核心的远程监控系统，以关系数据库和B / S架构设计的能效分析系统组成。除了在线检测熔炼炉的温度，压力和其他参数外，该系统还使用多过程分解的方法来精确地监督和改进水，电，天然气和其他过程中的能源使用。铝合金的熔铸工艺。实现了铝合金熔铸生产中能量的实时监控和扁平化管理，促进了生产的节能降耗。实践证明，该系统在实际应用中发挥了明显作用。
关键词：铝合金熔铸；能源监控；在线检测；PLC；能效评估
能源是企业正常生产的根本保证，也是生产成本的主要组成部分。重视企业的节能工作，减轻经济社会发展的能源和环境制约，具有重要意义。2013年，国家高技术研究发展计划（863计划）明确指出，对于冶金，石化等复杂工艺行业，应对生产过程的设备级，工艺级和系统级能效进行在线监测和分析。为此，应优化控制技术的关键问题，为过程工业的节能减排提供综合解决方案。
结果发现，我国铝合金冶炼行业仍处于单机自动化状态，能量调度采用人工调度的方法，无法评估加工，存储过程中的无形能量损失。和供应。而且其测量和验证方法是落后的，这导致高昂的人力成本和过多的能源消耗。因此，将传统的分散式能源生产管理模式转变为扁平化，高效的管理模式，构建先进可靠的能源监控系统，以提高生产效率，降低能耗成为当务之急。
本文以天津某铝厂为研究对象，研究了铝合金熔铸生产过程中的能效监测方法，设计开发了在线检测，远程监测和提炼评价的铝合金熔铸能量监测系统。功能包括炉子燃烧，热量产生，排放和主要能源使用参数。
1、铝合金熔铸工序
铝合金铸造主要包括熔化，合金化，精炼，改性，铸造等过程。熔融：将固态铝合金熔融成温度和组成均一的液态铝合金。合金化：检测炉内的铝合金液体，并根据测试结果调整炉温，合金元素和杂质元素。精炼：对铝合金液进行脱气，搅拌和除渣，以满足气体含量，夹杂物含量和晶粒度的要求。改性：添加改性剂以控制铝合金液在后续铸造过程中的凝固行为，尤其是控制硅相的形态和细化晶粒。铸造：主要包括静波除气，过滤，铸锭，刮削，挑选有缺陷的铸锭等。
2、系统总体结构设计
铝合金的熔融和铸造生产与大多数加工行业不同。它具有过程短但过程多的特点。因此，基于工作流程的划分来监控各种能源的使用是整个能源监控系统的关键。从功能上讲，能源监控系统应分为收集，数据集中，数据传输，数据存储和数据分析与处理。系统的总体结构主要由三部分组成：能源信息管理层，能源和电力系统的集中监控层以及能源和电力子系统的数据采集层。
能源子系统的数据采集层通过温度，压力，流量等传感器实时采集铝合金熔铸过程的能耗数据。能源和电力系统集中监控层实时从采集层接收各种设备状态和能耗数据，完成实时数据的收集，分类和存储，并进行图形监控，状态监控和视频监控整个生产过程。能源信息管理级别根据关系数据库中的数据，客观地评估能耗，并以图表等形式直接反映给管理人员，以方便用户的决策和管理。
3、系统分层设计
3.1能源动力子系统数据采集层
在铝合金铸件生产过程中，能源监控的重点是天然气，电力，水和石油的监控。需要将其集成到系统中以获得能源信息。下面主要介绍天然气监测子系统和变压器配电电子系统。天然气监测子系统不仅需要收集和监测系统状态，还需要具有控制功能，因此以PLC为核心。其中，流量计，压力变送器，阀门等智能传感器和执行器通过pro-dp现场总线与PLC连接，S7-300 PLC通过能源现场监控和信息管理系统的光纤环网连接。工业以太网交换机，可实现天然气管道流量，压力等过程参数以及阀门等设备状态的实时信息采集和处理。
变压器和配电电子系统主要用于工厂中变压器，高低压配电设备的保护和监控，以及每个电源电路的监控，以实现保护，远程控制，远程调节和保护。监视变压器和配电系统的功能。系统配置主要包括：本地操作站，网络通讯设备，微机保护装置，智能监控仪等各类设备。该系统以IDM系列智能监控仪器为底层保护设备，通过CSU通信管理器连接各种智能设备和仪器，并通过工业以太网交换机连接能源监控和信息管理系统的骨干网。
3.2能源动力子系统集中监控层
铝合金熔化和铸造过程中产生大量数据，不仅包括每个过程中的实时数据，还包括与生产相关的热量和人员等相关数据，这些数据需要很高的实时性。和关系数据库。因此，WinCC用作能源系统集中监控层中过程数据的实时数据库。同时，每个能耗层的数据实时存储在能耗数据库中。
在铝合金熔铸过程中，接口处的空气管道，烟气管道和天然气管道均装有调节阀和压力及温度监测装置，可显示出铝加工过程中各种能源的使用情况合金实时熔化和铸造。
3.3能源信息管理层
能源信息管理以能耗的“可视化”，能源效率的“可测量”和能源的“可管理性”为设计原则，并得到Oracle关系数据库的支持。对集中监控层收集和存储的数据进行进一步的分析和处理，分为用户管理，过程管理，能耗统计分析，能源成本分析，电能统计分析等模块。
其中。能耗统计分析模块采用多过程分解的方法，产生天然气，电能和水三种主要能源的日或月消耗量，并生成条形图和饼图。
电能统计分析模块的功能是分析电能的电压合格率，功率因数和电荷，并通过电能消耗的分析生成电能消耗的示意图。其中，根据与评估单元和电能消耗设备关联的测量表中显示的电压值u和额定电能消耗设备的电压值，分析不同时段的电压波动。
4、结语
铝合金熔铸过程中能量损失大，资源利用率低，在很大程度上限制了行业的发展，也加剧了环境污染。本文设计的铝合金熔铸能量监控系统可以使运营管理人员实时监控铝合金熔铸过程中的能源使用情况，通过分析提高设备的运行效率。和能量评估。它为铝合金铸造现代化的发展提供了很好的参考价值。
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