罗克韦尔自动化电力监视器在多行业的应用———控制能源消耗和成

能源需求因行业和制造过程而异，ARC是位于美国马萨诸塞州-戴德镇的顾问咨询公司，其市场调查表明，在受成本影响的行业，例如钢铁、造纸或化工行业将能源视为主要成本参数，而在受可靠性影响的行业，例如制药和半导体行业，将能源视为质量工艺参数,，为了保持正常的产品生产，提供可靠的能源。

抛开行业因素，能源和需求的成本对企业最后收益都会产生明显的影响。为了增强企业竞争力，控制成本、提高能源使用效率，企业正在改变它原有的做法。

对能源使用提前估算是企业控制成本的一个好方法。具有前瞻性的厂商正在通过收集和分析数据，综合考虑与生产和管理相关的天气等可变因素，从而监控和管理能源的效率和使用。

能源优化软件、能源监控设备、能源管理服务支持与控制系统、通讯网络和可视化技术的结合使用，可使生产商提前管理负载要求、增强系统性能、降低成本。

能源问题解决方案

制造商都在努力获知其操作在何时、何地消耗了能源以及具体消耗量。 Paul Stiller先生是罗克韦尔自动化动力与能源管理系统工程师团队的领导者，他介绍到，有效的能源管理包括三个主要的步骤，监视、分析和控制，“简言之，监视就是查看能源的供给、消耗和工厂使用的效率，分析就是决定如何提高性能并实施相应的控制解决方案。”

Stiller 先生认为罗克韦尔自动化在上述方面都有相应的产品，可以提供广泛的能源管理服务，“我们可以帮助制造商决定安装哪些仪表和硬件、使用哪种软件，最重要是知道什么样的报表能够传递重要的信息。”

合理规划监视功能

监视阶段考虑的是电子和机械系统中的能源消耗。首先，制造商都在努力获知能源使用和负载的信息，以便提高能源的使用率，确定能源谈判价格。其他目标包括识别和验证操作和主要的投资项目，减少能源消耗以及有效控制成本，确保能源管理项目的持续性 。依照Stiller先生的介绍，“能源计量”工作包括安装仪表、收集数据，组织这些数据形成容易获得的能源信息。数字化电能监测设备是这个过程中的主要器件。

罗克韦尔自动化Powermonitor? 1000 和 3000 电力监视产品能够收集和传递能耗和电力质量方面的信息。这些设备用来测量设备电力分支系统中指定母线的负载电力参数。它们可以和能源管理软件结合使用，例如RSEnergyMetrix®，可以使制造商参看、跟踪能源的使用。

电力监视器的一般功能包括生成负载档案、分析电力质量和实现分布式系统监控。负载档案可以绘制能耗图表，电力质量监测能够识别电力系统的异常情况 ，分布式系统监控可以提供电能流动、系统组态和设备状态的信息。

例如，在一个典型的负载档案系统中，电力监视可遍及整个工厂测量和传输需要的电力参数和能量数据——从设备的信息网络到能源管理软件。一个负载档案系统可以快速产生大量的数据，这些数据将被分析、相互联系，并精简为有用的信息来预测、阻止和反映相关的电力问题。

电机、驱动器和传感设备的电力质量数据坏点分析可以优化设备性能，还可用来识别功率因素和谐波滤波器的要求。

电力质量监视系统从分散的电力监视器集中电能质量数据，此系统收集电压偏移、瞬时功率消耗、相位翻转和谐波的信息，然后以监控界面、 趋势图、报表和报警的形式体现这些信息。

分布式系统监视可使操作者和工程师集中掌握分布式系统中设备的电力情况，包括趋势、报警和目标的信息 。通过电力分布式系统的监测，工程师可以识别设备可能发生的故障、从新组态电力系统构成、降载、手动限制电能需求，以及增大发电机输出功率。

中心铁路是组成印度铁路网的九个带状铁路之一，它应用了有效的电力和能源管理方案。通过在Talwadiya分站和Bhopal Division线路上安装罗克韦尔自动化的 Powermonitor 3000监视器，中心铁路每年节省能源费用近两百万美元。

中心铁路要求电力监视系统能够准确的测量当前电能使用情况以及需要的最大用电量。自动化系统集成商 SOLPRO 公司与罗克韦尔自动化当地销售部门推荐了基于Powermonitor 3000的电力监视解决方案并在一台设备上进行了安装实验。

经过三个月对测试系统的近距离观察，铁路官员又为Bhopal Division额外订购了八台Powermonitor 3000监视器。结果，中心铁路将功率因素提高了十几个百分点，同时还避免了“突发电力需求”，满足了政府规定的电能使用的上限，减少了企业超限而面临的严重处罚。

准确分析

第二步——分析，用来提高设备利用率，从而提高电能效率。监视系统首先完成能源数据的采集并制成图表，之后再对这些信息进行分析就可使工厂更加有效的控制成本。
制造商可以查看应用成本, 特别是使用时间、需求负荷及比率。此外， 他们可以测量和记录能源使用情况，然后根据部门、加工过程和设备，分配能源并分析能源比率结构。

Stiller先生介绍到，RSEnergyMetrix软件可提供全面的分析功能。“它可遍及整个网络，从电力监视器设备获得信息”。该软件为全部电力参数提供中心数据库 ，可单独访问某台设备或处在不同地点的所有设备。它可以分离数据、生成图表和问题报告，帮助分析和处理问题。

能够“看到”问题，经常赋予来源于原始数据额外的意义，依据这些信息可做出正确的调整。更为重要是，在进行安装新设备系统等重要的投资之前，可以通过分析进行方案验证 ，从而节省大笔的费用。

在美国洛杉矶的Hyperion 污水处理厂，罗克韦尔自动化与该厂工程师合作，优化了电能的使用。RSEnergyMetrix 在识别电力消耗趋势，寻找节约能源成本办法中都起到了关键的作用。

Hyperion污水处理厂现有的数据采集方法都已经过时。现场的每个仪表都需要人工读取，只通过一个简单的软件管理图表和报表 ，需要在现场116个子站使用两台便携式仪表手动检测每个点的电力质量情况。

了解Hyperion污水处理厂的需求之后，罗克韦尔自动化推荐使用Allen-Bradley® Powermonitors、PLC、 SLC?-5/05s、RSView®、 RSEnergyMetrix 和RSPower?32，并构建了一个全新的监控和数据采集系统，包括116 台电力监视器来测量电能消耗。

现在，从电力监视器采集到的信息传送给RSView 和 RSEnergyMetrix 服务器进行控制和分析。 Hyperion污水处理厂使用RSEnergyMetrix 跟踪现场能源的使用，同时参考历史趋势数据，监视工厂的节能情况。

使用来自监控和数据采集系统的信息，RSEnergyMetrix可以自动生成报表，跟踪电力消耗的每个细节，例如需要的千瓦数，所选设备的最坏峰值需求。工程师也可以选择仪表，跟踪负荷、细化消耗的能源与使用时间。

已经证明新的系统可快速节省能源成本。能源日志显示系统中一台澄清器消耗了其它澄清器两倍的电能，工程师立即发现这台异常澄清器的速度设置要高于其它澄清器。调整此速度后，每年为该厂节省33,000美元。

此外， Hyperion污水处理厂还利用此系统估计通过升级可以节省的能耗。例如，工程师发现他们只需要订购先前计划一半数量的 100 HP变频器，缩小定单使公司节省了220,000美元。




实施控制

第三步——控制，主要处理能源需求和消耗问题。对数据分析后，工厂可以制定行动计划，应用各种控制系统选项建立自动化系统来节省能源。

选择之一就是进行需求管理。它使工厂可以自动规划将来的能源需求以及控制消耗以保证峰值不会超限。

负载管理系统用来监视已选设备的电能消耗，根据操作者选择的顺序开或关设备，最小化能源的峰值需求。使用者可以组态顺序卸载和恢复某些负载，这种负载转换可使能源的使用长时间保持在同一水平，这样可以降低能源使用需求、避免超负荷。

另外一个选项是负载紧急脱网。在发电机或设备失效时，自动减少整个工厂的负载，保持工厂主要操作的正常进行。这些系统持续观察电力系统的组成，估计一旦发生能源丢失时，哪些设备可以脱网。

发生能源丢失时，系统快速断开断路器，保持整个电力系统的稳定。负载紧急脱网系统在发生电力紧缺时，可以根据需要启用现场的发电机，同时自动关闭不重要的机械设备，保证重要设备的电力供应，避免发电机或变压器损坏带来的损失。




最大化能源管理

最大化能源管理的关键在于将电力监视和控制器件、通讯网络和可视化技术集成在统一的系统内。方案一定要基于开放式的标准，允许使用者在任何地方都可以传递能源信息，罗克韦尔自动化集成架构就能够做到！

制造商还可以发挥原有设备和网络的作用，使用以太网、 DeviceNet? 和 ControlNet? 这样的开放式网络进行通讯，快速传输数据并进行集成。大部分设备都具备以太网通讯能力，这样可以减少安装成本。普通通讯接口对确保反应速度、数据支持和整个系统性能都很重要。

可编程控制器对电力管理系统中从断路器、开关和保护继电器发出的离散输入进行处理，它可以和个人电脑一起使用，运行人机界面和日志记录软件，自动采集数据并压缩电力监视数据。

这样一个统一的系统可以使制造商有效控制能耗和成本 ，“依靠罗克韦尔自动化获得其所需的、最有效的能源管理策略，实现最大的投资回报” ！
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