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港口计量创新应用

计量是港口管理的重要基础工作, 计量管理贯穿到港口运营的整个过程, 是评价一个企业管理水平的一项重要标志。

港口计量主要以货运计量和能源计量为主。港口是水路运输的枢纽, 是以货物装卸及运输为主的综合性企业。货运计量主要针对大宗高价值散货或液货, 如散粮、煤炭、矿石以及石油化工产品等, 货运计量不同于一般的商业计量, 大量、连续、高效和高准确度是港口货运计量技术的主要特点。能源计量主要针对煤炭、焦炭、汽油、煤油、柴油、重油 (燃料油) 、电力、天然气、液化石油气等, 港口企业是能源消耗型企业, 各种生产活动的开展都离不开能源的消耗, 而能源计量是能源消耗管理工作的基础, 计量数据的准确性、完整性直接对能源消耗管理的后续工作产生影响。传统的能源计量仅是以人工采集的方式进行统计、汇总, 不能及时发现统计数据的动态变化。因此, 能源管理系统的建设, 对能源消耗数据进行动态监测、采集与统计分析, 对于实现港口能源计量精细化管理, 提高能源利用率, 降低能源成本具有不可估量的作用。

一、宁波舟山港计量创新案例

宁波舟山港结合港口能源计量的特点, 创新计量, 开发出宁波港集团北仑第三集装箱有限公司能源管理系统油和港轮驳分公司拖轮油耗监控系统, 这两个系统通过实时监控, 对数据进行实时计量采集、处理、传输、分析等手段, 提高了计量工作的管理水平和效率。

1. 宁波港集团北仑第三集装箱有限公司能源管理系统

(1) 项目概述

宁波港集团北仑第三集装箱有限公司以《能源管理体系》 (GB/T23331-2012) 国家标准为指导, 根据自身实际情况, 研究建立企业能源管理体系, 用系统、科学、高效的能源管理制度指导企业的能源计量工作, 实现能源精细化管理。项目涉及能耗设备包括码头桥吊, 龙门吊, 冷藏箱, 高杆灯及其余设施设备电能能耗、堆高机等流机油耗。项目分为三期执行, 第一期:搭建能源管理系统平台, 实现与CTOS、电力监控系统、车辆IC卡加油系统的数据交换;第二期:实现桥吊 (45) 、龙门吊 (136) 电耗、堆高机 (38) 油耗等设备的数据实时采集和系统接入;第三期:实现冷藏箱、高杆灯、中央空调及其余设施设备电能能耗数据实时采集和系统接入。

(2) 能源管理系统总体框架 (见图1)

能源管理系统总体框架可分为且不限于20个功能模块, 分别为:能源系统建模、系统基础数据、系统管理、计划管理、能源监控、数据采集管理、数据统计分析、设备管理功能、巡检管理功能、绩效考核、信息发布管理、计量管理、节能目标指标管理、节能经济运行控制管理、大机节能分析、成本转换系统、定额管理、需求预测、能源审计、能源诊断与决策。覆盖港区能源管理业务从能源目标及指标分解到能源分析与考核的全部基本业务, 并在此基础上, 增加对能源价值方面的分析, 提升对能源在成本、质量方面的管理水平。

图1 宁波舟山港北三集司能源管理系统

图1 宁波舟山港北三集司能源管理系统

 

围绕此框架, 第一期项目的建设范围以目标及指标为主线, 以数据为基础, 搭建能源管理系统的基本平台, 并初步实现岸桥的能耗分析 (包括单箱能耗、单标准箱能耗、司机单箱能耗等) , 实现与港区生产系统、电力监控系统的数据交换。同时做好桥吊、龙门吊、流机通信网络设计和测试工作, 确定一种可靠、合理的通信方式, 为二阶段做好准备工作。第二期将在原系统基础上升级成北三集司能源管理系统, 整合两片区的电力、油品的用能系统, 实现系统间数据交互, 建立一套完善的能源综合管理平台, 同时把流动机械堆高机的油耗监测接入到系统中, 利用平台帮助公司找到节能降耗的关键节点, 研究建立企业能源管理体系, 用系统、科学、高效的能源管理制度指导企业的计量工作, 实现整个码头能源精细化管理。

(3) 项目亮点

(1) 电能的计量目前相对成熟, 而油耗的实时计量相对难度较大。北三集司的能源管理系统重点对堆高机的油耗实时计量进行尝试。堆高机的油耗计量统计包括:加装车载型油耗采集设备及油箱油量计量设备, 组建无线网络将数据上传至后台的管理系统。

(2) 对标分析:通过制定各大机的能源消耗目标或者通过制定总的单耗目标, 根据箱量和以前的消耗数据进行各班组的消耗预测, 然后对各月各班组的能耗消耗与目标进行比较分析。

(3) 作业时间段能耗分析:主要分析每艘驳船集装箱吊装、作业时间段生产能耗绑定, 计算出每个作业时间段在不同工序的能源消耗, 比较电、油消耗等。岸桥批次能耗分析, 主要以吊装工艺段为模块进行分析, 如班次、司机吊装箱量为模块, 算出每个吊装工艺段的每个批次的能源消耗量, 以批次开始时间和批次结束时间为节点, 计算该时间段内能源消耗量, 最终作业时间段经过的所有工艺段的能源消耗量累加, 得出作业时间段箱量能耗总量。此功能应用到桥吊、龙门吊、堆高机上、油等新增元素中。

(4) 生产能耗综合分析:提供曲线和数据列表, 便于工作人员分析能源的使用情况, 可全面比较当前和历史的能源使用情况。

(4) 项目目标

全面实现一级、二级计量和重点位置三级计量 (涵盖全港区用电计量、办公用能计量、岸桥用能计量、龙门吊的用能计量、流机用能计量、高杆灯用能计量、冷藏箱用能计量、中央空调用能计量、其他公用设备用能计量系统等) 。

实现各类能效分析, 包含负荷分析、费用分析、最大需量分析、大机能耗分析、港区工作时段照明方案建议和能源介质转化为标煤的数量分析等。在对港区采集的能耗、用电特征等信息进行深入分析与挖掘的基础上, 实现港区用能的直观展示, 为用能策略的制定提供依据。

(5) 项目总结

能源管理系统的建设以IT技术、GIS技术、RFID等信息化技术为支撑, 完成能源计量管理工作的信息化、网络化和空间可视化及远程化。建立港口能源计量管理信息系统, 全面了解港口各企业能源利用状况和能源管理水平, 确认现存问题、攻破薄弱部分、发现节能潜力、找到计量工作突破口, 以最终达到降低能耗、减少生产成本、提高经济效益, 为分析能源计量工作、制定能源计量管理工作计划提供强有力的支持, 可促进港口计量管理工作能力的提高。

2. 油港轮驳分公司拖轮油耗监控系统

(1) 项目背景

为加强科学管理, 提高能源使用效率, 有效控制生产成本, 积极响应股份公司“提效降本”的号召, 同时为保持公司良好的节能态势, 有效推进计量管理工作, 宁波舟山港油港轮驳分公司技术设备部决定管理技术创新, 引入电子信息技术, 通过一套拖轮油耗监控系统, 准确、有效获知各船舶在日常航行作业时燃料消耗的详细信息, 便于分析船舶作业的燃油消耗问题, 找到降低燃油消耗的关键点。同时还可以作为对船舶燃油消耗情况的考核依据, 有助于岸基人员对船舶的合理调度和实时监控, 使公司的计量工作从以往的技术节能向科学管理节能转变。

(2) 项目主要内容

拖轮油耗监控管理系统 (见图2) 是利用全球卫星定位系统 (GPS) 、地理信息系统 (GIS) 、多媒体计算机、移动通信与互联网等多种高新技术, 结合先进精确的测量感应设备, 通过功能强大的船载终端, 对拖轮油耗进行远程实时监控和航速优化的综合信息系统, 结合精细化管理理念, 能够提供实时高效的调度、监控和航速优化功能, 实现节能减排的环保目标。

(3) 系统组成

(1) 油耗测量装置:测量发动机的累积油耗和瞬时油耗。

图2 船舶油耗监控系统方案

图2 船舶油耗监控系统方案

 

港口计量创新应用

(2) 转速采集器:测量发动机的转速。

(3) 船载终端:GPS定位, GPRS无线通信, 发动机油耗和转速数据采集。

(4) 用户监控端:GIS系统显示船舶GPS定位信息, 实时显示船舶发动机油耗和转速数据, 显示船舶位移油耗指标, 船舶航行轨迹回放, 油耗统计和报表生成等。

(5) 岸基服务器:接收船载终端数据并用数据库存储, 发布数据给用户监控端。

(4) 功能特点

(1) 船舶动态远程实时监。

(2) 历史数据存储和船舶航行轨迹回放。

(3) 自动生成船舶航行数据报表。

(4) 船舶发动机油耗和转速的实时监控。

(5) 船舶里程油耗指标计算和实时显示。

(6) 船舶节能航速计算和提示。

(5) 项目亮点

(1) 实时油耗监控:通过实时显示船舶瞬时油耗 (千克/小时) 、每海里油耗 (千克/海里) 、艘次油耗 (千克) 、累计油耗 (千克) 等, 作为船舶驾驶人员以节能航速驾驶拖轮的依据。

(2) 单次作业分析:通过某一位驾驶人员单次作业, 根据其主机转速的不同, 分析其瞬时油耗的变化。

(3) 考核排名:通过平均里程油耗或平均小时油耗产生相应的人员排名。

(6) 节能效果

安装拖轮油耗监控管理系统后, 船舶驾驶人员通过系统里的实时油耗显示及节能航速提示驾驶拖轮, 每艘船每年为公司节省不少油, 大大提高了公司的经济效益, 节省了生产成本。

例如在甬港拖22安装了该系统, 其安装系统前后的运行数据如表1所示。

从数据对比表可以看出, 安装了船舶油耗监控系统后, 甬港拖22油耗降低了8.5%左右, 节油效果显著。目前已经完成12艘拖轮的安装, 2016年与2015年相比, 小时油耗减少2.4kg/h, 累计节油约185吨。

(7) 项目推进

拖轮油耗监控系统的安装全面铺开, 为提高船舶营运率, 结合修船计划, 已经在9条船舶安装拖轮油耗监控系统。虽然现在系统的运行还存在一定的误差, 需要经过后期慢慢调试, 但是系统已初步体现其作用, 船舶的运行轨迹, 同船的三名驾驶员作业时的油耗数据, 能使岸基部门很好地掌握船舶燃油消耗的情况。从这几个月使用的效果看, 这几条船舶的单耗也有一定的下降。

(8) 项目总结

船拖轮油耗监控系统集多种信息技术应用于一体, 是利用信息技术管理能源计量工作的成功尝试, 为公司的节能减排提供了一个切实有效的管理工具。拖轮油耗监控系统的成功应用, 为公司提供实时监控和管理数据平台, 实时高效的数据采集与传输, 船舶定位, 结合生产调度系统, 实现船舶运输产业流程的整合。同时改变了船舶驾驶人员的操作习惯, 延长船舶的使用寿命, 提高船舶的实际适航能力, 实现了港作拖轮经济航速从定性向定量的根本性转变。岸基管理人员通过本系统实现对营运船舶的全面监控, 将生产经营与节能降耗工作科学统一, 是现代物联网信息技术在港作拖轮管理中的完美应用, 使公司的节能工作更进一步, 从以往的技术计量向科学计量转变, 为公司带来更大的经济效益。

二、总结

宁波港集团北仑第三集装箱有限公司能源管理系统油和港轮驳分公司拖轮油耗监控系统通过实时数据采集分析, 创新计量统计方式, 掌握企业能耗状况, 提高了能耗可视化水平。建立能耗模型, 进行能效对标, 了解能耗变化分析, 及时检测和分析能源漏洞、能耗趋势, 提高了能源使用效率, 减少了浪费。发掘了码头节能空间, 提升了能源、计量管理水平, 体现出港口绿色发展战略及企业社会责任。

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