案例研究Mariah肉类包装厂能耗监控
［摘要］：为了控制能源账单，Mariah公司力求对肉类包装厂能耗进行监控。Holmes Energy公司设计并安装了基于Opto 22硬件的AutoPilot Energy Information System（AutoPilot能源信息系统）进行监测、识别、管理，并最终减少Mariah公司的电力消耗。 ［关键词］：肉类包装厂 Opto 22 能源信息系统 背景 北美肉类包装厂正在迅速倒闭，还有许多厂正遭受着财政危机。Mariah公司也不例外。数据表明肉类包装厂能耗是第三大经济消耗（排在原产品和员工之后），而肉厂对钱消耗在何处没有概念。事实上，费用支出如此巨大，Mariah公司已从本地电力机构，寻找到一个“无需成本”能源审查。而肉厂管理（包括厂长John Stadler）阅读到账单报告，却发现这个节约的建议只是照明系统中使用更多的能源节约灯泡，他们意识到这个账单在Mariah设备中对于复杂的系统毫无线索。每年的经费三分之二花费在电力上，这已清晰表明公司如果想挽回局面就需要减少电力开销。 为了更好了解并控制能源账单，Mariah公司向Holmes Energy公司求助，该公司是能源消耗、系统运营、控制、维护方面的专家。Holmes Energy公司决定Marish肉类包装厂能源管理项目首先应该是探索。包括搜集设备清单、系统框架理图以及过去的电力、气体、水、污水相关设备故障及消耗的记录报告，。进一步的检测和讨论显示何时电力、制冷压缩机、冷却塔、空气压缩机、泵、照明及各种设备都在持续运行，并都认为消耗很多能源。问题是，能源用到哪里去了？ 监测及数据采集 为了回答这个问题，Holmes Energy公司设计并安装了AutoPilot Energy Information System（AutoPilot能源信息系统）进行监测、识别、管理，并最终减少Mariah公司的电力消耗。AutoPilot系统基于Opto 22硬件，在关键位置安装了多套Opto系统，包括贯穿工厂和机器及设备的IO、设备的电力表。与Mariah公司的独立机器和设备的连接，提供监测甚至微小的电力改变，以及精确识别大型能耗的能力。“只监测电表将显示何时电能消耗，但是Opto I/O被证明具有更多的好处，可精确追踪工厂内资金都流向了何处”，Holmes公司解释。 因为Marish公司主要的设备大部分已拥有独立、正常工作的控制系统，工厂操作人员熟悉并能良好适应它们，AutoPilot系统设计的只是用于直接监测和数据采集的，。AutoPilot系统硬件也利用标准通信技术，允许Holmes公司远程接入及每天通过PC浏览能量数据，并提供不断的分析及建议。 显示的是实际的工厂及设备实时及历史用户界面由系统提供，，因为信息由图标形式展现，Mariah公司操作及维护人员直观易懂。设备运行和消耗的报告不仅在能量单元可见，也可从资金消耗上获得。这种形式的数据报告允许厂长Stadler和其他人明白每个系统，每天每小时花费的资金。 积累的数据不久就显示Mariah冷藏系统消耗了了工厂三分之二电力。很明显的，能源管理的努力应该从开始就聚焦于系统。这里揭示了一个长达30年之久的问题，总的成本可能达到数十万美金。 能量监测系统安装后，当地电力公司的工业能源工程师致电Holmes公司，通知他们Mariah公司正面临着投资$100,000美元在新的变压设备中中，为在夏天之前添加更多的冷藏设备作准备。而Holmes公司了解到，数据显示该工厂已经拥有至少所需冷藏容量的两倍。经过会议讨论，工厂管理人员及工程师认识到，此举并不解决本质问题。 “他们看到的是过去使用的情况，而我看到的是他们需要什么。”Holmes公司声明。“我们监测系统的数据，与工厂所需能源的模型相比较，显示即使在一年中最炎热的天气，工厂都有两至三倍冷藏空间，我们需要找到为何没有实现这点，而不是花费巨资在不必要的新的变压站或冷冻机等其他事情上。” 深度剖析最新获得数据提供了一个重新测试工厂热工的机会，并可能解释为何冷藏需求无法被满足的原因。举例，当250磅活猪送去工厂加工，每只动物的体温在103华氏度。管理条例要求在加工后，肉类温度在固定时间后，降低到冷却器或冷藏室的温度。使用工程物理学及肉类的比热，就可计算出工厂每天每只猪每小时需要降低的温度，以及由此而需的冷却。Mariah公司的冷藏系统可使温热的肉类进入不断冷却的状态。也需要去除从人群、灯光、发动机、用于清洗的滚烫热水获得的热量。在夏天，冷藏系统也要和穿透屋顶与墙壁，以及通过空气流入室内的热量抗衡。由于部分建筑已有75年悠久的历史，与外界隔绝措施并不完善，工人们自然会认为这是工厂冷藏肉类困难的主要原因。但无论是什么原因，实施起来，就整个工程能量平衡而言，“进热量”必须与“出热量”想等。Mariah公司员工明白这点，但依旧的问题是：为何在炎热的夏天无法充分的冷却？ 周一上午2点收集的数据，当室外温度是–20华氏度，冷藏系统显示所提供的400吨的制冷。运行需要大约600千瓦（KW）。一千瓦时（kWh）5分钱，成本是一小时30美元，或者一天720美元。但在上午2点，工厂没开灯也没有工人。在周五之后没有产品可进入冷藏系统。在同一天，所有产品需要清洁并审核。只有冷藏系统在运行。 揭露问题最终，他们意识到了问题。冷藏室的冷却悬管具有自动解冻系统。解冻剂进入冷却悬管，因此表层的冰会融化并蒸发。来自冷藏室悬管的热蒸汽，以及之前每段悬管的自动值控制着解冻进程。如果之前的数值无法使系统正常工作，热蒸汽不断泄露进入冷藏室悬管，将产生巨大的热量。为了与此对抗，冷藏系统需更多运行（使用自身出力用以支持自身需求），可能不足以支持工厂剩余的冷藏。 为了探究可行性，工程师调查工厂每段线管，并开始手动调近数值。AutoPilot监测系统立即显示每台压缩机的用电量，整个冷藏系统降低运行。（例如，冷藏系统以600kW启动，最后突然降低到30kW）。当完成后，工厂冷藏装载峰值低于200吨（从大约550开始下降），因此证实了Holmes Energy公司的观点，即提供的冷藏液比所需的多了两倍。 揭露的数值问题也证实了Mariah公司不需要花费100,000美元用于新变压器（或者用于冷藏设备成千上万的经费）。这避免了成本对Mariah公司的巨大利益影响。通过修改冷却悬管的数值，可消除冷藏系统的错误导入，每天每小时减少工厂600kWh的电量消耗，每年可节省250,000美元。这个数值多余Mariah公司每年成本的25%。 此外，许多工人叙述Mariah公司冷藏问题已经存在近30年了。这意味着那些错误的数值可能已经导致超过250万美元的电力成本。还有许多Mariah雇员的士气损失，他们经常与保持环境安全、设备正常工作、面临调整方针相抗衡，所有这些都被透支的冷藏系统所妨碍。 这些信息由基于Opto 22的AutoPilot监测系统所提供，它由Holmes Energy公司设计并安装，不仅减少了Mariah公司的运营成本，也有助于该公司提升利润，基于工厂现状，帮公司作出决定性的商务决策，而不是评估或推测。宁可用精确的管理系统揭示Mariah公司工程中的缺陷，而不是白白将钱花在没有问题的地方。一旦辨别错误后，将对它进行改正，而面临资金流失并倒闭的工厂也将有能力继续经营，并将前所未有的繁荣发展。 通过大量涌入的与能量相关的，实时的数据，资金周转是有可能的。Mariah公司提供的有效能耗监测信息无法通过其他方式获得。工程师们可立即从电脑屏幕或报告中读到数据，获得足够信息了解之前的神秘问题。这是管理层需要授权的数据，并下拨一定的资金。这不仅是问题的立即补救办法，也可取消的不必要的支出，以新的高效能源模式，整个工厂再评估与改组以提升利益。 “了解我们工厂成本与特定系统及区域的关系，帮助我们确定在行业内不再有竞争力”Mariah总经理Joe Brands说。“当数据显示成本与我们运营有关，并且程度是新工厂的两倍，那需要改善的需求非常清晰。” “缺少监测系统的数据，我们无法了解并解决问题，”Holmes说。“完整、精确的信息，便于使用，这是非常关键的；它是以持续进行为基础，创造和保存能量的关键。在尝试解决问题前先了解问题，是非常好并且有效的方法，实时数据是确保能量系统正常操作、维护的关键，以最低总成本控制生产。 关于Holmes Energy公司Holmes Energy公司始建于1979年，创始人Bill Holmes，一个开发工程师、机械系统设计师、热力学专家，电力系统及能源存储专家，毕业于Purdue大学。Holmes公司的知名客户包括General Electric，Dupont ，Honda，GenCorp和Hoover，而他本人被印第安纳州能源工程师协会、美国能源组织授予许多奖项与认证。欲知更多信息，请关注。 关于Opto 22Opto 22研发及制造软硬件，包括工业自动化及控制、远程监测、数据采集。Opto 22产品使用标准、商用网络及计算机技术，以其易使用性、创新、高质量、高可靠性闻名于世。Opto 22产品客户包括终端用户、OEM、信息技术及操作人员。公司始建于1974年，位于美国加州Temecula。Opto 22产品可从全世界的分销商、系统集成商处购买。 产品 Opto 22研发和制造可靠的、灵活的、易使用的硬件和软件产品，致力于工 业自动化、远程监控和数据采集应用。 SNAP PAC系统SNAP系统设计用于简化典型复杂的过程，包括理解、选型、采购和使用自动化系统。SNAP PAC系统由下列整合的套件构成： SNAP PAC PAC Project软件套件 SNAP PAC智能处理器 SNAP I/O™ SNAP PAC可编程自动化(PAC)是多功能、多领域、模块化。它建立于开放的标准，并提供集成的开发环境。 Opto 22具有开发、生产PAC系统的经验。最新的产品包括独立性SNAP PAC S系列和基于机架式SNAP PAC R系列。它们都可处理大量的数字量、模拟量、通信，并且适用于数据采集、远程监控、过程控制、离散型和混合型生产。 SNAP PAC基于开放的Ethernet和Internet协议，因此用户可建立或扩展系统，而不需任何消耗或考虑网络协议的权限。 这一整套整合软件共享一个数据库标签，因此客户导入PAC Control™的数据可立即在PAC Display™、OptoOPCSServer™和OptoDataLink™获得。 PAC Project Basic软件提供控制和人机界面工具，客户可在我们网站www.opto22.com免费下载。PAC Project Professional软件需要另外购买，另外还有OptoOPCServer和OptoDataLink，供Ethernet通信冗余及分段网络选择，并支持传统型Opto 22 mistic™ I/O组件。 PAC Project软件套件 Opto 22 PAC Project软件套件提供显示完整及易用的控制程序开发。 HMI(人机界面)、OPC 服务器、数据库连接软件实现SNAP PAC系统强大功能。 SNAP PAC智能处理器 SNAP PAC集成及分布式数据控制，而SNAP PAC智能处理器用于I/O处理及分布式通信。智能处理器传输模拟量、数字量、通信，包括热耦线性化、PID回路控制、高速数字计数器、正交计数器、TPO、脉冲量输出及测量。 SNAP I/O I/O连接本地与传感器及设备。Opto 22 SNAP I/O每个模块提供1—32个可靠的端口，可根据客户需要选择模块型号。模拟量、数字量、通信及特殊用途模块都安装在基架上，由上位机（SNAP PAC智能处理器或）进行控制。 质量Opto 22公司始建于1974年，出售超过1亿套设备。Opto 22公司凭借产品的超高品质获得世界声誉。公司所有产品均由位于美国加州Temecula总部生产。由于每款产品都进行两次严格的出厂测试，大多数固态继电器和光电隔离I/O模块终身保用。 免费产品支持 Opto 22产品支持小组为客户提供免费的、全面的技术支持。我们的技术支持工程师经验丰富。可通过电话或电子邮箱联系我们。 免费客户培训为客户提供手把手的SNAP PAC系统培训，培训班可免费报名，先到先学。 购买Opto 22产品Opto 22产品直接销售，也通过全球分销商、合作伙伴、系统整合销售。预知更多信息，请联系Opto 22，电话021-58358249或访问我们的网站。
