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  • 案例研究:Mariah 肉類包裝廠能耗監控———成本不斷提升威脅肉類包裝廠的生存,為此Holmes Energy公司基于Opto 22系統實施能源監測
    美國OPTO 22公司上海代表處

    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。數據表明肉類包裝廠能耗是第三大經濟消耗(排在原產品和員工之后),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,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,卻發現這個節約的建議只是照明系統中使用更多的能源節約燈泡,他們意識到這個賬單在Mariah設備中對于復雜的系統毫無線索。每年的經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、系統框架理圖以及過去的電力、氣體、水、污水相關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運行,并都認為消耗很多能源。問題是,能源用到哪里去了?


     
    監測及數據采集
      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)進行監測、識別、管理,并最終減少Mariah公司的電力消耗。AutoPilot系統基于Opto 22硬件,在關鍵位置安裝了多套Opto系統,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,工廠操作人員熟悉并能良好適應它們,AutoPilot系統設計的只是用于直接監測和數據采集的,。AutoPilot系統硬件也利用標準通信技術,允許Holmes公司遠程接入及每天通過PC瀏覽能量數據,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提供,,因為信息由圖標形式展現,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。這種形式的數據報告允許廠長Stadler和其他人明白每個系統,每天每小時花費的資金。


      積累的數據不久就顯示Mariah冷藏系統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。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十萬美金。


      能量監測系統安裝后,當地電力公司的工業能源工程師致電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,數據顯示該工廠已經擁有至少所需冷藏容量的兩倍。經過會議討論,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。“我們監測系統的數據,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
      最新獲得數據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公司的冷藏系統可使溫熱的肉類進入不斷冷卻的狀態。也需要去除從人群、燈光、發動機、用于清洗的滾燙熱水獲得的熱量。在夏天,冷藏系統也要和穿透屋頂與墻壁,以及通過空氣流入室內的熱量抗衡。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點收集的數據,當室外溫度是–20華氏度,冷藏系統顯示所提供的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。在周五之后沒有產品可進入冷藏系統。在同一天,所有產品需要清潔并審核。只有冷藏系統在運行。

     


     
    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。解凍劑進入冷卻懸管,因此表層的冰會融化并蒸發。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。如果之前的數值無法使系統正常工作,熱蒸汽不斷泄露進入冷藏室懸管,將產生巨大的熱量。為了與此對抗,冷藏系統需更多運行(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,工程師調查工廠每段線管,并開始手動調近數值。AutoPilot監測系統立即顯示每臺壓縮機的用電量,整個冷藏系統降低運行。(例如,冷藏系統以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值,可消除冷藏系統的錯誤導入,每天每小時減少工廠600kWh的電量消耗,每年可節省250,000美元。這個數值多余Mariah公司每年成本的25%。


      此外,許多工人敘述Mariah公司冷藏問題已經存在近30年了。這意味著那些錯誤的數值可能已經導致超過250萬美元的電力成本。還有許多Mariah雇員的士氣損失,他們經常與保持環境安全、設備正常工作、面臨調整方針相抗衡,所有這些都被透支的冷藏系統所妨礙。

     

      這些信息由基于Opto 22的AutoPilot監測系統所提供,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經營,并將前所未有的繁榮發展。


      通過大量涌入的與能量相關的,實時的數據,資金周轉是有可能的。Mariah公司提供的有效能耗監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據,獲得足夠信息了解之前的神秘問題。這是管理層需要授權的數據,并下撥一定的資金。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及區域的關系,幫助我們確定在行業內不再有競爭力”Mariah總經理Joe Brands說。“當數據顯示成本與我們運營有關,并且程度是新工廠的兩倍,那需要改善的需求非常清晰。”
    “缺少監測系統的數據,我們無法了解并解決問題,”Holmes說。“完整、精確的信息,便于使用,這是非常關鍵的;它是以持續進行為基礎,創造和保存能量的關鍵。在嘗試解決問題前先了解問題,是非常好并且有效的方法,實時數據是確保能量系統正常操作、維護的關鍵,以最低總成本控制生產。 關于Holmes Energy公司 Holmes Energy公司始建于1979年,創始人Bill Holmes,一個開發工程師、機械系統設計師、熱力學專家,電力系統及能源存儲專家,畢業于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會、美國能源組織授予許多獎項與認證。欲知更多信息,請關注www.holmesenergy.com。

    選擇OPTO 22公司 SNAP PAC系統的 六大理由

        1       簡單易操作 SNAP PAC系統由四個部分統一整合而成:軟件、控制器、智能處理器和I/O。系統建立、調試程序,以及故障維護都更簡便,大大減少了系統開發及投入運行的時間。   2       更低的長期成本 SNAP PAC系統的成本低于許多PLC系統,并且由于軟件是免費的,您不需要投入高昂的費用,便可投入使用該系統。我們為您提供免費的培訓以及技術支持,因此對于設備的整個使用期來測試,系統成本會大幅降低。   3       適用于多類自動應用的SNAP PAC系統 SNAP PAC系統功能強大。一套系統,便可用于多個自動化項目中,幫助您完成過程控制、離散自動化、能耗管理、數據采集,甚至遠程集中監控。 分布式智能,幫助您隨時隨地方便地添加I/O。擁有了有線/無線控制器及I/O,您就可根據實際所需,將有線網絡轉換到無線網絡,或者立即實現兩個網絡的通訊。 靈活的硬件讓您無需浪費更多的投資,節省了金錢及時間。   4       高級編程工具 SNAP PAC系統的編程方式采用直觀的流程圖,也可運用更高級的腳本語言,或者結合兩者一起使用。這兩種方法所包括的指令,用于標準的過程控制以及離散自動化的功能塊、浮點型數字、串行處理、排列、子程序、指針變量等,其他的高級工具用于復雜的應用。 5       連接到第三方軟件及設備 SNAP PAC控制器及智能處理器,支持OPC、Modbus/TCP、EtherNet/IP??珊喴椎貙祿氲絊QL數據庫系統,并直接從硬件發送郵件。該系統也可以簡單地使用Modbus、DNP、BACnet、CAN或任意基于串口的設備、儀器,進行通訊。   6       業界最好的I/O 憑借著業內最佳的保障:多數SNAP I/O模塊終身保用。每個模塊出廠前都經過獨立測試,而不是抽樣測試。SNAP PAC系統可以配置從幾個I/O點到數千個I/O點。您可按需,根據信號類型,選擇高可靠性的模擬量、數字量、串口模塊。電壓、電流、交流、直流、熱電偶、RTD、電源檢測器、RS-232、RS-485、Profibus、運動控制、應變測試等等,都可與SNAP PAC系統一同連接。         關于SNAP PAC系統 SNAP PAC系統是Opto 22公司出品,軟硬件集成的系統,用于工業控制、遠程監控、數據采集等應用。簡化了對自動化系統了解、選擇和采購的復雜過程,SNAP PAC系統由以下四部分組成:   PAC Project 軟件套件----簡單易用的基于流程圖的編程方式、HMI(人機界面)、可選的OPC客戶端以及數據庫連接軟件。   SNAP PAC控制器----獨立式和基于機架式的工業控制器;有線/無線模塊可選。   SNAP PAC智能處理器----智能I/O處理器,用于分布式控制。也可選擇有線/無線模塊。   SNAP I/O----模擬量、數字量、串口量、特殊功能I/O模塊,可與現場設備、儀器、傳感器相連接。所有I/O模塊可交替與標準的以及有線/無線智能處理器一同工作。   這四個簡單,又具有很大靈活性的系統組成部件,可處理任何情況,從最基本的設備監控到完整的工廠自動化。         通訊網絡及協議 SNAP PAC系統自帶Ethernet網絡協議,因此您無需擔心成本,以及額外添加網絡通訊卡的麻煩。系統中的分布式I/O可運行在以太網或串行網絡,也可同時運行于兩個網絡。另外,您可以與大量的串行設備通訊,例如條形碼閱讀器、RFID閱讀器、串口顯示器、modem等。   由于SNAP PAC系統運行于標準的Ethernet網絡,可直接與計算機、基于Ethernet的設備相互通訊,使用標準的協議包括TCP/IP、UDP/IP、郵件傳輸協議SMTP、網絡管理協議SNMP、Modbus/TCP、及用于Allen-Bradley PLC系統的EtherNet/IP等。         關于OPTO 22 Opto 22公司研發并制造應用于工業自動化、能耗管理、遠程監控、數據采集的軟硬件設備。Opto 22的產品是標準化的,用于商業網絡及計算機技術中,以簡單易用、創新、高品質、高可靠性而聞名世界。Opto 22的輸入/輸出以及控制系統,允許客戶從所有的設備、電子儀器儀表監測、控制、采集數據,這些都是項目運行的關鍵。Opto 22產品適用于自動化終端用戶、OEM,信息技術及操作人員已經為全球10,000套設備安裝了該產品。公司始建與1974年,總部位于美國加州的Temecula。Opto 22的產品通過全球網絡的分銷商及系統集成商出售。預知更多信息,請聯系Opto 22上海代表處,電話:021-58358249,郵箱:optochina@opto22.com。網址:www.opto22.com.cn。

     
     
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