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摘要：煤炭开采企业由于生产的特殊性，新技术应用往往滞后于地面工业企业，在节能技术方面，也同样存在这样的问题。“十三五”节能新目标的制定，给煤炭企业节能工作提出了新的挑战，如何实现节能创新，成为新阶段煤炭企业研究的重要课题。本文提出开发柔性控制系统，借以实现节能降耗，为煤炭企业在节能技术上提出一个新方法。开展柔性控制系统研究，必会使矿井能源利用水平更上一层。
关键词：开发 柔性控制 实现 节能降耗
随着“十三五”的到来，国家在节能方面确定了能耗总量和强度双控目标。它是推进生态文明建设、解决资源约束、环境污染严重的一项重要措施，既能节约能源资源，从源头上减少污染物和温室气体排放，也能实现经济发展方式转变，借以提高我国经济发展绿色水平。作为以煤炭为主的大型综合性企业，近几年通过淘汰落后产能，关停落后发电机组，关停劣质高硫矿井，煤炭开采在清洁能源生产方面向前迈进一大步。
煤炭企业经过“十一五”、“十二五”节能技术改造，矿井生产装备水平空前提高，能源利用达到了较高水平。但是，煤炭企业随着矿井开采年限的增长，在井下很难布置出一个有较长开采期的工作面，往往一个工作面开采几个月就要搬家；且开采年限越长，工作面到地面生产系统的原煤运输距离越长，同样运输一吨煤及运送生产所需要原材料的电力消耗就越大；同时，随着采空区的增加，矿井水、风量等都会增加，相应增加了能源消耗。
面对煤炭开采现状，在节能管理方面，除了加强基础管理，建立相应考核机制外，节能技术改造仍然是实现节能降耗的重要抓手。经过十来年的节能减排实践，大的节能改造项目业已完成。小改小革虽不能忽视，毕竟节能效果不太明显。因此，要实现节能新突破，一是在节能管理上要有所创新；一是要研究开发节能新项目。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在管理方面，可以借鉴钢铁行业经验，建立煤炭企业能源管理中心，实现对企业能源利用和加工转换的全面管理。
企业能源管理中心主体是能源管理系统（即Energy Manngment System，简称EMS），它是企业信息化系统的一个重要组成部分，其主要功能是实现能源系统分散的数据采集和控制、集中的管理调度和能源供需平衡，以及实现所需能源预测，为在生产全过程中实现节能降耗和环保目标创造条件。具体来说，是对生产过程能源数据进行采集、加工、分析，处理及实现对用能设备、能效水平、能耗计划、能量平衡、能源预测等全方位的监控和管理功能，达到企业节能增效的目的。建设能源管理系统将综合降低产品能源消耗，降低能源生产和供应消耗，提高能源动力系统运行的安全性和可靠性，同时减少人力成本，提高能源管理效率和质量，提高企业信息化水平。
煤炭行业能源管理中心项目建设尚属空白，国有大型煤炭企业应率先担负起示范项目建设的责任，凭借雄厚资金和技术优势，携手科研院所和大专院校，实施开发煤炭企业能源信息管理系统，以此推进整个煤炭行业节能减排工作。
在矿井节能技术研究方面，可开发应用柔性控制系统，以实现对矿井生产整个电网的管控。从目前来看，在国内工业企业应用的控制系统中，90%以上依赖进口，特别是在大中型企业，基本上都是进口的控制系统。从应用的控制系统来讲，基本可分为DCS控制系统和FCS控制系统，而基于FF的FCS(现场总线控制系统)将取代传统DCS(分布式控制系统)成为控制系统主流。FCS控制系统具有全数字化特点，纯数字通信使过程控制具有更高的可靠性。在FCS中，从传感器、变送器到调节器，一直是数字信号，这就使得更复杂、更精确的信号处理得以实现。普通的噪音很难扭曲现场总线控制系统里的数字信号。而且还具有可互操作性和现场总线系统，用户可以在性能、价格、质量和售后服务等因素基础上，选择最好的硬件产品，并省时省力地将它们集成为一体。 FCS控制系统还具有分散特性，采用的是完全分散式体系，它的控制全部分散到现场，控制回路由现场设备实现。FCS现场总线控制系统采用数字总线式通信线路代替传统DCS中一对一的I/O连线，对于大规模I/O系统来说，减少了由连线带来的不可靠，同时降低了布线成本，与传统DCS技术相比，可节省电缆、调试、维护成本40%以上。
近年来，经国内科研院所与专业公司的共同努力，成功开发了具有自主知识产权的柔性FCS控制系统，它是一种既以PC为基础，又具有现场总路线结构的新型实时控制系统。它集合了DCS、PLC和FCS现场总路线系统的优点，符合国际控制系统发展方向。经过环境试验和可靠性试验等检验，其产品标准、产品性能和可靠性水平均达到国际标准。此系统已在大型钢铁企业得到实际应用，并取得良好节能效果。这种柔性FCS控制系统，具有本质（本征）安全特点，适用危险区域、恶劣环境和易变过程控制，非常适用于煤矿井下复杂环境生产系统的控制。
对于国有大型煤炭企业，都具有相当的开采年限，只原煤运输系统而言，从采煤工作面到地面生产系统，运输距离少则十几公里，多则几十公里，往往需要几十台如刮板运输机、皮带运输机等机电设备完成原煤运输，这些设备单机功率都在上百千瓦或几百千瓦，甚至更大，一般在生产班都是全班运行，其能源消耗相当大。近年公司也有推广无煤自停控制系统，基本局限于井上皮带运输系统，可实现空载情况下，运输设备自动停运，实现了电力节约，但从安全运转和整个生产系统控制来讲，系统存在一定缺陷，其智能化程度远远没有满足生产需求。因此，开发应用矿用柔性FCS控制系统很有必要，它会对整个煤炭企业节能减排带来巨大效益。
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参考文献：
乔非、祝军、李莉著《钢铁企业能源管理模型与系统节能技术》，同济大学出版社，2016-12
徐兵、陶丽华、白俊峰著《柔性作业车间生产调度与控制系统》，化学工业出版社，2015-05
马菲《DCS控制系统的构成与操作》，化学工业出版社，2012-09
论文作者:杨运海
论文发表刊物:《科技新时代》2018年6期
论文发表时间:2018/8/10
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