魯璐¹,楊全云²  宋巖峰¹  王亞騰¹  常依婷¹  董惠文¹

(1鞍鋼集團(tuán)自動化有限公司  遼寧 鞍山  114000；

2攀鋼集團(tuán)攀枝花釩鈦有限公司能源動力分公司，四川 攀枝花市，122000；）

摘要：本文主要在詳細(xì)分析攀鋼釩水管網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場工藝水平的基礎(chǔ)上，對水系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行進(jìn)行了深入的研究，基于企業(yè)自身水系統(tǒng)管理特點(diǎn)，進(jìn)行精細(xì)化管理、調(diào)度過程優(yōu)化的思考，并搭建應(yīng)用系統(tǒng)功能，基于水溫、水量、水壓等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)預(yù)警、告警二重保護(hù)機(jī)制，通過構(gòu)建給排水預(yù)測模型及調(diào)度平衡模型，以及結(jié)合躲峰、控制風(fēng)機(jī)、水泵啟停等策略，達(dá)到節(jié)約用水、穩(wěn)定管網(wǎng)平衡、降低電耗的水系統(tǒng)智慧化管理的目的。

關(guān)鍵詞：預(yù)警；告警；預(yù)測；調(diào)度平衡

1 引言

鋼鐵生產(chǎn)工業(yè)是用水大戶，噸鋼耗新水是衡量一座鋼鐵廠先進(jìn)性的重要指標(biāo)。典型長流程鋼鐵聯(lián)合企業(yè)水系統(tǒng)包括以下部分：取水、工業(yè)用水制取、循環(huán)冷卻水、除鹽水制取、污水處理、廢水處理與回收利用等，各水處理系統(tǒng)設(shè)施裝備水平、自動化程度、水質(zhì)過程監(jiān)控深度等水平參差不齊，水系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度主要依靠人工經(jīng)驗(yàn)?？傮w來看，水系統(tǒng)站所分散，操作模式各異，運(yùn)行管理也主要依靠歷史經(jīng)驗(yàn)。全廠各水系統(tǒng)之間、水系統(tǒng)與主線工藝生產(chǎn)之間缺乏信息及時(shí)反饋，水系統(tǒng)的“智慧化”程度嚴(yán)重不足。本文基于企業(yè)自身水系統(tǒng)管理特點(diǎn)，利用先進(jìn)的大數(shù)據(jù)分析、系統(tǒng)建模、協(xié)同優(yōu)化等技術(shù)，對攀鋼釩水系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行深入分析，挖掘節(jié)水、節(jié)電應(yīng)用場景，通過模型構(gòu)建與應(yīng)用功能開發(fā)，幫助企業(yè)達(dá)到穩(wěn)定水管網(wǎng)平衡、節(jié)約能源的目的。

2 水系統(tǒng)基本情況

攀鋼釩能動分公司管轄源水抽取、新水制備、工業(yè)和生活廢水處理、軟水和除鹽水制備等全廠性的水處理設(shè)施，對于各工藝單元的循環(huán)水系統(tǒng)，煉鐵、軌梁、冷軋、發(fā)電機(jī)組、空壓機(jī)組的循環(huán)水也在其管轄范圍內(nèi)，而燒結(jié)、焦化、煉鋼連鑄、熱軋等工序的單元循環(huán)水由各主工藝單元自行管理，公司生活水由市政水務(wù)集團(tuán)管理，則不在能動分公司管轄范圍。給排水系統(tǒng)有1個取水站、2個凈化站、4個新水加壓泵站、6個循環(huán)泵站、1個化學(xué)水站和 8個廢水處理站。給水片區(qū)遍布弄弄坪主廠區(qū)、東至馬鹿箐、西至冷軋片區(qū)，負(fù)責(zé)公司主供水和主排水，也負(fù)責(zé)部分產(chǎn)線的供水和排水處置，系統(tǒng)復(fù)雜、管理范圍廣，設(shè)備、管線、閥門多，操作維護(hù)多，勞動強(qiáng)度大。工業(yè)水系統(tǒng)基本情況如圖2-1所示。

圖2-1 工業(yè)水系統(tǒng)基本情況

3 工藝配置情況

取水、凈化和新水加壓系統(tǒng)：自金沙江取水，經(jīng)凈化、加壓向弄弄坪和馬鹿箐區(qū)域供應(yīng)新水，主要站所有深井泵站、荷花池凈化站、軌梁凈化加壓站、新二水站、新四水站、冷軋化水站及供水管網(wǎng)等，點(diǎn)多面廣，設(shè)備多，系統(tǒng)復(fù)雜。

高爐凈環(huán)水系統(tǒng)：向1-4#高爐和新3#高爐供應(yīng)冷卻凈環(huán)水，主要站所四水站、新四水站、新五水站和新六水站，緊鄰高爐，主要服務(wù)高爐，設(shè)備整體落后、自動化水平低。

軋鋼凈環(huán)水系統(tǒng)：向軌梁、冷軋供應(yīng)凈環(huán)水和水處理，主要站所軌梁水處理站、十水站、冷軋一循環(huán)水泵站等，緊鄰軋線，服務(wù)軋線。

工業(yè)污水處理系統(tǒng)：負(fù)責(zé)弄弄坪區(qū)域、冷軋區(qū)域的工業(yè)污水綜合處理以及 0-8#排溝、冷軋東西排溝和提升泵站管理，主要站所有荷花池新老工業(yè)污水站、鋼花工業(yè)污水處理站、0#/3#污泥處理站、2#提升泵站、冷軋廢水站等。

生活污水處理系統(tǒng)：負(fù)責(zé)部分片區(qū)生活污水處理，主要站所冷軋生活污水處理站、東部生活污水處理站、荷花池生活污水處理站等。

2 個江排口：2#、5#江排口。

4智慧化管理技術(shù)與措施

通過構(gòu)建能源一體化智能管控系統(tǒng)，對水介質(zhì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線收集，并進(jìn)行歸納、整理和分析，結(jié)合主工序生產(chǎn)過程，實(shí)現(xiàn)企業(yè)水系統(tǒng)智慧化管理，系統(tǒng)主要功能包括：水系統(tǒng)一張圖、水質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)一監(jiān)管、水系統(tǒng)補(bǔ)排水預(yù)測、水系統(tǒng)調(diào)度、環(huán)水風(fēng)機(jī)啟?？刂啤?/p>

4.1 水管網(wǎng)一張圖

實(shí)現(xiàn)水系統(tǒng)從取水、制水、用水、回收、污水處理、達(dá)標(biāo)外排的溫度、壓力、流量全水種、全流程管控，通過設(shè)定預(yù)警值、報(bào)警值二重保護(hù)機(jī)制，系統(tǒng)能夠提前預(yù)警、及時(shí)告警，并生成提示彈窗及策略，為現(xiàn)場調(diào)度人員快速平衡調(diào)整提供技術(shù)支撐。

圖4-1 水管網(wǎng)一張圖

4.2水質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)一監(jiān)管

通過接口程序獲取水質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)數(shù)據(jù)的在線共享；通過閾值和收公差帶管理對水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格管控。水質(zhì)趨勢可在線查詢，異常項(xiàng)分析提示，通過大數(shù)據(jù)支撐能夠分析找到水質(zhì)管理薄弱環(huán)節(jié)。

4.3水系統(tǒng)補(bǔ)排水預(yù)測

排水預(yù)測功能：依據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍率、水溫、濁度、水位以及其它特殊要求，按照排水規(guī)則，預(yù)測排水情況。

在節(jié)約用水、保持系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，主要根據(jù)實(shí)測循環(huán)水濃縮倍率，優(yōu)化排水量、濃縮倍率變化率、排水頻次、排水時(shí)間等相關(guān)參數(shù)，考慮水溫、濁度、水位以及其它特殊要求，預(yù)測未來需要排水的時(shí)間點(diǎn)及排水時(shí)長。對主要的循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行排水預(yù)測；對未來24小時(shí)排水情況進(jìn)行預(yù)測，提前1個小時(shí)提醒。

補(bǔ)水預(yù)測功能：依據(jù)對循環(huán)水系統(tǒng)的水位信息以及排水預(yù)測、排水情況，參考水溫等因素的要求，按照補(bǔ)水規(guī)則，預(yù)測補(bǔ)水情況。根據(jù)實(shí)測相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)水位的平均變化率，參考循環(huán)水系統(tǒng)的排水預(yù)測、實(shí)際排水情況，附加水溫、濁度以及其它特殊要求，預(yù)測未來需要補(bǔ)水的時(shí)間點(diǎn)及補(bǔ)水時(shí)長。對主要的循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)水預(yù)測；

顯示未來24小時(shí)的補(bǔ)水預(yù)測，提前1個小時(shí)提醒。

圖4-2 水系統(tǒng)補(bǔ)排水預(yù)測

4.4 給水調(diào)度

基于水系統(tǒng)補(bǔ)排水預(yù)測曲線，根據(jù)主工藝生產(chǎn)需求、水質(zhì)情況、錯峰補(bǔ)排水等信息生成系統(tǒng)補(bǔ)水、排水調(diào)度策略，建立供水及廢水回收調(diào)度平衡模型，計(jì)算未來一段時(shí)間內(nèi)水處理系統(tǒng)與全廠分級用戶需求的平衡情況，對各水處理系統(tǒng)的運(yùn)行提出調(diào)節(jié)建議。

圖4-3 調(diào)度一張圖

4.5環(huán)水風(fēng)機(jī)啟?？刂?/b>