魯璐¹,楊全云²  宋巖峰¹  王亞騰¹  常依婷¹  董惠文¹

(1鞍鋼集團自動化有限公司  遼寧 鞍山  114000；

2攀鋼集團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：本文主要在詳細分析攀鋼釩水管網網絡結構及現場工藝水平的基礎上，對水系統調度運行進行了深入的研究，基于企業自身水系統管理特點，進行精細化管理、調度過程優化的思考，并搭建應用系統功能，基于水溫、水量、水壓等實時數據實現預警、告警二重保護機制，通過構建給排水預測模型及調度平衡模型，以及結合躲峰、控制風機、水泵啟停等策略，達到節約用水、穩定管網平衡、降低電耗的水系統智慧化管理的目的。

關鍵詞：預警；告警；預測；調度平衡

1 引言

鋼鐵生產工業是用水大戶，噸鋼耗新水是衡量一座鋼鐵廠先進性的重要指標。典型長流程鋼鐵聯合企業水系統包括以下部分：取水、工業用水制取、循環冷卻水、除鹽水制取、污水處理、廢水處理與回收利用等，各水處理系統設施裝備水平、自動化程度、水質過程監控深度等水平參差不齊，水系統運行調度主要依靠人工經驗。總體來看，水系統站所分散，操作模式各異，運行管理也主要依靠歷史經驗。全廠各水系統之間、水系統與主線工藝生產之間缺乏信息及時反饋，水系統的“智慧化”程度嚴重不足。本文基于企業自身水系統管理特點，利用先進的大數據分析、系統建模、協同優化等技術，對攀鋼釩水系統運行進行深入分析，挖掘節水、節電應用場景，通過模型構建與應用功能開發，幫助企業達到穩定水管網平衡、節約能源的目的。

2 水系統基本情況

攀鋼釩能動分公司管轄源水抽取、新水制備、工業和生活廢水處理、軟水和除鹽水制備等全廠性的水處理設施，對于各工藝單元的循環水系統，煉鐵、軌梁、冷軋、發電機組、空壓機組的循環水也在其管轄范圍內，而燒結、焦化、煉鋼連鑄、熱軋等工序的單元循環水由各主工藝單元自行管理，公司生活水由市政水務集團管理，則不在能動分公司管轄范圍。給排水系統有1個取水站、2個凈化站、4個新水加壓泵站、6個循環泵站、1個化學水站和 8個廢水處理站。給水片區遍布弄弄坪主廠區、東至馬鹿箐、西至冷軋片區，負責公司主供水和主排水，也負責部分產線的供水和排水處置，系統復雜、管理范圍廣，設備、管線、閥門多，操作維護多，勞動強度大。工業水系統基本情況如圖2-1所示。

圖2-1 工業水系統基本情況

3 工藝配置情況

取水、凈化和新水加壓系統：自金沙江取水，經凈化、加壓向弄弄坪和馬鹿箐區域供應新水，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等，點多面廣，設備多，系統復雜。

高爐凈環水系統：向1-4#高爐和新3#高爐供應冷卻凈環水，主要站所四水站、新四水站、新五水站和新六水站，緊鄰高爐，主要服務高爐，設備整體落后、自動化水平低。

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

工業污水處理系統：負責弄弄坪區域、冷軋區域的工業污水綜合處理以及 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污水站、鋼花工業污水處理站、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：負責部分片區生活污水處理，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智慧化管理技術與措施

通過構建能源一體化智能管控系統，對水介質的數據進行在線收集，并進行歸納、整理和分析，結合主工序生產過程，實現企業水系統智慧化管理，系統主要功能包括：水系統一張圖、水質數據統一監管、水系統補排水預測、水系統調度、環水風機啟停控制。

4.1 水管網一張圖

實現水系統從取水、制水、用水、回收、污水處理、達標外排的溫度、壓力、流量全水種、全流程管控，通過設定預警值、報警值二重保護機制，系統能夠提前預警、及時告警，并生成提示彈窗及策略，為現場調度人員快速平衡調整提供技術支撐。

圖4-1 水管網一張圖

4.2水質數據統一監管

通過接口程序獲取水質化驗數據，實現水質數據的在線共享；通過閾值和收公差帶管理對水質進行嚴格管控。水質趨勢可在線查詢，異常項分析提示，通過大數據支撐能夠分析找到水質管理薄弱環節。

4.3水系統補排水預測

排水預測功能：依據循環水系統濃縮倍率、水溫、濁度、水位以及其它特殊要求，按照排水規則，預測排水情況。

在節約用水、保持系統穩定的前提下，主要根據實測循環水濃縮倍率，優化排水量、濃縮倍率變化率、排水頻次、排水時間等相關參數，考慮水溫、濁度、水位以及其它特殊要求，預測未來需要排水的時間點及排水時長。對主要的循環水系統進行排水預測；對未來24小時排水情況進行預測，提前1個小時提醒。

補水預測功能：依據對循環水系統的水位信息以及排水預測、排水情況，參考水溫等因素的要求，按照補水規則，預測補水情況。根據實測相應時間段內水位的平均變化率，參考循環水系統的排水預測、實際排水情況，附加水溫、濁度以及其它特殊要求，預測未來需要補水的時間點及補水時長。對主要的循環水系統進行補水預測；

顯示未來24小時的補水預測，提前1個小時提醒。

圖4-2 水系統補排水預測

4.4 給水調度

基于水系統補排水預測曲線，根據主工藝生產需求、水質情況、錯峰補排水等信息生成系統補水、排水調度策略，建立供水及廢水回收調度平衡模型，計算未來一段時間內水處理系統與全廠分級用戶需求的平衡情況，對各水處理系統的運行提出調節建議。

圖4-3 調度一張圖

4.5環水風機啟停控制

環水風機的啟停研究范圍包括：四水站、新四水站、新五水站、十水站的風機。根據循環水的供水溫度控制風機的啟動、停止及開機臺數。

環水系統中，用戶對水溫有一定的要求，如攀鋼循環水系統供水溫度不能高于32攝氏度，不低于31攝氏度，需要通過控制風機的啟停來實現水溫的控制，當水溫即將超過設定值時，需要開啟風機進行降溫，當水溫正常時，停止風機運行。本文根據現場水溫控制要求和設備配置情況，構建環水系統風機啟動控制模型，根據溫度判斷風機是否啟停以及啟停的數量，通過本模型應用能夠合理啟停風機，達到合理用電、節約用電的目的。初期階段，模型輸出調整建議，輔助用戶進行風機的啟停控制；運行穩定后，可與PLC集成，能夠對PLC系統下發指令，實現自動控制的目標。

圖4-4 環水風機控制圖

5 總結

本文結合企業現場工藝配置，利用大數據分析、系統建模、協同優化等技術，搭建應用系統，能夠對水系統管網運行進行實時監視、異常報警預警，利用未來給排水量的預測結果進行調度平衡優化，并結合環水系統風機啟動控制模型提供現場設備啟停建議，實現了對攀鋼釩水系統的智慧化管理。通過系統應用，能夠幫助企業節約用水，提升調度人員的工作效率，節約現場設備電耗，對企業節能創效具有較大的意義。

參考文獻

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