ICS 77-010
CCS H 04
YB
中华人民共和国黑色冶金行业标准
YB/T 6132—2023
钢铁行业 轧钢产线能源管理系统技术要求
Iron and steel industry——Technical requirements for energy management system of steel rolling process
2023-12-20发布 2024-07-01实施
中华人民共和国工业和信息化部 发布
YB/T 6132—2023
前 言
本文件按照GB/T1.1——2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国钢铁工业协会提出。
本文件由全国钢标准化技术委员会(SAC/TC 183)归口。
本文件起草单位：鞍山钢铁集团有限公司、北京科技大学、苏州弘皓光电科技有限公司、冶金工业信息标准研究院、北京科技大学设计研究院有限公司、中冶南方工程技术有限公司、华院计算技术（上海）股份有限公司、包头市上承工程技术有限公司。
本文件主要起草人：王兴、宋勇、荆丰伟、陈士英、刘恒文、刘斓冰、贺立红、程振兴、徐立君、李静、赵庆涛、王凯、孟劲松、赵伟、王惠永、杨明韬、梁柏勇、王志军、陈福新、张增磊、姚文达、蔡全福、陈洪智、易正鑫、王耀、杨光、赵来军。
YB/T6132—2023
钢铁行业 轧钢产线能源管理系统技术要求
1 范围
本文件规定了钢铁行业轧钢产线能源管理系统建设的总体技术要求和系统架构。
本文件适用于钢铁行业轧钢产线能源管理系统的新建和改造。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB17167 用能单位能源计量器具配备与管理通则
GB/T 21368 钢铁企业能源计量器具配备和管理要求
GB/T 33956 轧钢连续加热炉热平衡测试与计算方法
GB/T 51050 钢铁企业能源计量和监测工程技术规范
YB/T 4883 钢铁企业水平衡测试与计算方法
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
能源介质 medium of energy resource
在生产过程中所消耗的不作原料使用，也不进入产品，制取时又需要消耗能源的工作物质。
4 符号和缩略语
下列缩略语适用于本文件。
SCADA:数据采集与监视控制系统(Supervisory Control and Data Acquisition)
EMS:能源管理系统(Energy Management System)
TCP/IP:传输控制协议/因特网互联协议(Transmission Control Protocol/ Internet Protocol)
RS-485;仪表通讯推荐标准接口(Recommended Standard 485)
I/O:输入输出(Input/ Output)
OPC:对象链接与嵌入的过程控制(OLE for Process Control)
MES:制造执行系统(Manufacturing Execution System)
PLC:可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)
5 系统架构
轧钢产线能源管理系统主要由数据采集层、数据处理层、数据应用层构成，见图1所示。从底向上依
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标准
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次是对数据源进行数据采集，再进行数据处理，最后对数据进行应用（包括产线能源介质监控、工序能耗计算、工序能源数据分析）并与EMS进行交互。
EMS（公司级：能源计划、能源质量、能源平衡、使源分析、能源预测、能源绩效）
输入接口
输出接口
产线能源介质监控
工序能耗计算
工序能源数据分析
燃气监控
加热燃耗精准计算
加热炉能效分析
水系统监控
轧制电耗精准计算
水循环平衡分析
数据应用
产品能耗对比分析
压缩空气、
辅助电耗分摊计算
氮气、氧气、
燃气消耗预测
蒸汽等气体监控
冷却新水分摊计算
电力消耗预测
供电系统监控
其他介质分摊计算
综合能耗优化分析
数据
格式转换
预处理
乳件关联
数据存储
能源介质数据
数据
（燃气、水系统、压缩空气、
工艺参数
物料跟踪
生产信息
采集
蒸汽、氧气、氮气、电等）
TCPIP、10
RS-485、OPC
基础数据源（能源计量PLC、SCADA、综保系统、公辅系统、基础自动化系统、过程控制系统、MES）
图1 轧钢产线能源管理系统架构图
6 数据采集
6.1 数据采集基本要求
6.1.1 应建立产线能源介质、工艺参数、物料跟踪、生产信息的数据采集系统，宜与其他业务数据采集系统同步建设。
6.1.2能源介质用量的采集内容应符合GB/T51050要求，采集粒度应能满足重点用能设备和工序区域单独计量的要求。
6.1.3 能源介质用量的计量方法应符合GB/T 21368、GB 17167要求。
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6.2 采集范围
6.2.1 燃气的相关数据项，如流量、热值、压力、温度、管网阀门状态等。
6.2.2 水系统的相关数据项，如流量、压力、液位、温度、水质、阀门状态、水泵状态等。
6.2.3 压缩空气、蒸汽、氧气、氮气等其他介质的相关数据，如流量、压力、温度等。
6.2.4各设备/工序或子系统（针对主电机、辅助电机、介质系统等）的电压、电流、电量等能源介质数据。
6.2.5 各工序的关键工艺参数，如温度、速度、轧制力、力矩、功率等。
6.2.6物料跟踪数据，如物料ID及其在各设备/工序的开始和结束时刻、炉内的钢坯数量和位置等。
6.2.7生产信息相关数据，如品规信息、外购能源介质信息、介质系统耗材信息等。
6.3 采集方式
6.3.1 能源介质数据采集方式宜以TCP/IP方式为主，不具备相关条件可用RS-485、I/O等其他方式采集。
6.3.2物料跟踪数据宜通过TCP/IP电文或数据库接口表方式从轧线过程控制系统获取。
6.3.3关键过程参数宜通过OPC方式从轧线基础自动化系统中获取。
6.3.4生产管理类数据宜通过数据库接口表方式从MES系统中获取。
7 数据处理
7.1 采集的能源介质实测数据应经过必要的格式转换，处理方式包括（但不限于）时间戳格式统一、工程单位统一、瞬时量与累计量换算、仪表量程换算等。
7.2所有数据应经过相关预处理，包括剔除误差较大的数据、超出合理范围之内的数据、不真实的“噪声”数据，气体计量数据应进行温度和压力补偿，存在相互关联的计量点仪表之间的测量数据误差进行相互校正等。
7.3能源介质用量计量实测数据宜通过物料跟踪位置和时间戳与具体轧件进行关联。
7.4仪表计量数据和生产过程数据等时序数据宜采用实时数据库存储，跟踪信息和生产管理数据等其他数据宜采用关系数据库存储，且所有数据宜至少保存3年。
8 产线能源介质监控
8.1 产线能源介质监控基本要求
8.1.1 应通过流量、压力、温度、电流、电压等参数实时监控产线能源介质管网及供辅系统的运行状态，评估生产保供能力。产线能源介质监控范围应包括从每种能源介质总管或总线到各用户点的所有管网。
8.1.2 监控系统应具有在线计量、趋势分析、诊断预警、报表生成等功能，并且应对生产过程实现能源介质保供。
8.2 燃气监控
从总供气管道到各用气点，直观显示相关流量、温度、压力仪表在管网上分布位置及实时读数、各用气点的状态等，可查询各仪表的趋势曲线及统计数据，可按照给定的规则进行信息提示或异常报警。
8.3 水系统监控
宜按照生产用水、生活用水、软水进行分类，直观显示相关流量、温度、压力仪表在各管网上分布位置
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标准
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及实时读数、各用水点的状态，可查询各仪表的趋势曲线及统计数据，可按照给定的规则进行信息提示或异常报警。
8.4 压缩空气、氮气、氧气、蒸汽等气体监控
按照压缩空气、氧气、蒸汽和氮气进行分类，直观显示相关流量、温度、压力仪表在各管网上分布位置及实时读数，可查询各仪表的趋势曲线及统计数据，可按照给定的规则进行信息提示或异常报警。
8.5 供电系统监控
从总降变电站到生产线各区域设备（如轧机、风机、泵等）的供电柜，直观显示全厂主要设备供电系统中的电表分布位置及实时读数，可查询区域设备的用电趋势曲线及统计数据，可按照给定的规则进行信息提示或异常报警。根据能源管理细则中的公辅系统停电方案，对相关公辅泵站进行监控、报警及非停机统计，便于检修事故期间各用能设备节能状况集中监控。
9 工序能耗计算
9.1 工序能耗计算基本要求
9.1.1 应采用能耗分摊计算模型，根据轧件物料跟踪信息以及能源介质监测数据，在线计算轧件在各工序的能源介质消耗。
9.1.2 当产品下线后，系统宜自动全面评估其整个生产过程的各种能源介质消耗，折算成标准消耗。
9.1.3宜根据能耗成本计算规则，计算能耗成本及组成，实现对轧件、品规等维度的能耗成本统计分析。
9.2 加热燃耗精准计算
从钢坯入炉开始，通过物料跟踪中获得钢坯在炉内的位置信息，计算钢坯的吸收热量，将燃气消耗量按钢坯吸收热量比例累积到炉内各钢坯，一直到钢坯出炉为止。
钢坯吸热量按式(1)计算：
qu=m×c×△ T ………………………………………………(1)
式中：
9#——钢坯吸热量，单位为焦(J);
△T——各加热段钢坯温度变化量，单位为摄氏度（℃），宜从加热炉模型系统的钢坯温度预报结果得到：
m——钢坯重量，宜取入炉前的钢坯实际重量，单位为千克(kg);
c————钢坯比热容，应考虑不同材质和温度的取值影响，单位为焦耳每千克每摄氏度[J/(kg·℃)].
9.3 轧制电耗精准计算
9.3.1 对于轧制过程电量统计，应从物料跟踪中获取每支轧件的位置及轧制开始和结束时间，采用轧制功率、电机功率等模型以及电表读数，对轧件每道次的轧制电耗进行累计。
9.3.2 由于电表读数的分辨率无法区分不同轧制道次用电量，应建立轧制道次电量测算方法。计算方法宜根据采集的电机功率计算理论电量，并按各道次理论电量比例对电表实际电量进行计算。
9.3.3轧线其他辅助设备电耗应根据具体情况按轧制时间或轧制重量进行计算。
9.4 辅助系统电量分摊计算
对于液压站以及相关辅助设备的用电，应根据轧件的轧制时间按比例分摊到每支轧件。对于除鳞水
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和冷却水的泵站用电、空压机用电，则通过每支轧件的实际用量来分摊。
9.5冷却过程新水消耗分摊计算
对于冷却过程新水的消耗统计，应从物料跟踪中获取每支轧件的位置以及冷却水的启停时间，计算其在各工序中的循环水用量数据，然后按循环水用量的比例将补充新水量分摊到轧件本工序的能源介质消耗中。
9.6其他介质消耗分摊计算
9.6.1 对于压缩空气的消耗统计，应根据轧件轧制时间按比例分摊到每支轧件。
9.6.2对于其他介质的消耗统计，应根据轧件重量按比例分摊到每支轧件。
10 工序能源数据分析
10.1 工序能源数据分析基本要求
10.1.1 应根据能耗精准计算结果对数据进行综合应用，提高能源利用效率，降低能源消耗。
10.1.2工序能源数据分析应用应包括（但不限于）：加热炉能效分析、水循环系统平衡分析、产品能源消耗对比分析、燃气消耗预测分析、电耗消耗预测分析、综合能耗优化分析。
10.2 加热炉能效分析
10.2.1 应监控加热炉热平衡计算中的各项热损失所占比例的变化，评估加热炉炉况的变化。加热炉热平衡计算中的热输入和热支出项计算方法应符合GB/T33956要求。
10.2.2应周期计算加热炉热效率并建立趋势分析，加热炉热效率的计算方法应采用GB/T33956炉膛热效率计算公式。
10.3 水循环系统平衡分析
针对水循环系统，宜建立蒸发量预测模型（考虑不同季节、不同产量和品规等影响因素），并通过在线检测和分析统计循环用水量、新水补充量、污水排放量（估算）之间的比例变化，对水平衡数据出现异常进行诊断分析。
水平衡的测试与计算方法应符合YB/T4883要求，水量蒸发计算按式(2)计算：
∑蒸发量=产量×温度×修正系数 ……………………………………………………(2)
10.4产品能源消耗对比分析
基于工序能耗计算产生的大量工况历史数据，宜针对不同品规、工况的能耗成本组成，进行聚类分析、差异分析、相关性分析、回归分析等，对生产能耗历史数据进行评价分析，为生产过程的能耗成本优化提供依据。
10.5 燃气消耗预测分析
应建立燃气消耗预测模型，根据不同钢坯的燃气消耗量统计数据，以及加热炉的能效分析、加热计划等信息，预测未来各生产时段的燃气消耗，为燃气系统的平衡调度提供依据，减少燃气热值、压力等参数波动。
10.6 电耗消耗预测分析
根据各种品规轧件的用电量统计数据，应建立轧件在加热、轧制、冷却等工序的电量模型，为轧制过
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程工艺参数的优化提供依据。
10.7 综合能耗优化分析
根据各种品规轧件的综合能耗统计数据，应建立轧件在加热、轧制、冷却等工序的综合能耗预测模型，为轧制过程工艺参数的多工序综合优化提供依据。
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参 考 文献
[1] YB/T 4360.1 钢铁企业能源管理中心技术规范 第1部分：一般要求
[2] GB/T 51207 钢铁工程设计文件编制标准
[3] GB/T 30258 钢铁行业能源管理体系实施指南
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