鲁璐¹,杨全云²  宋岩峰¹  王亚腾¹  常依婷¹  董惠文¹

(1鞍钢集团自动化有限公司  辽宁 鞍山  114000；

2攀钢集团攀枝花钒钛有限公司能源动力分公司，四川 攀枝花市，122000；）

摘要：本文主要在详细分析攀钢钒水管网网络结构及现场工艺水平的基础上，对水系统调度运行进行了深入的研究，基于企业自身水系统管理特点，进行精细化管理、调度过程优化的思考，并搭建应用系统功能，基于水温、水量、水压等实时数据实现预警、告警二重保护机制，通过构建给排水预测模型及调度平衡模型，以及结合躲峰、控制风机、水泵启停等策略，达到节约用水、稳定管网平衡、降低电耗的水系统智慧化管理的目的。

关键词：预警；告警；预测；调度平衡

1 引言

钢铁生产工业是用水大户，吨钢耗新水是衡量一座钢铁厂先进性的重要指标。典型长流程钢铁联合企业水系统包括以下部分：取水、工业用水制取、循环冷却水、除盐水制取、污水处理、废水处理与回收利用等，各水处理系统设施装备水平、自动化程度、水质过程监控深度等水平参差不齐，水系统运行调度主要依靠人工经验。总体来看，水系统站所分散，操作模式各异，运行管理也主要依靠历史经验。全厂各水系统之间、水系统与主线工艺生产之间缺乏信息及时反馈，水系统的“智慧化”程度严重不足。本文基于企业自身水系统管理特点，利用先进的大数据分析、系统建模、协同优化等技术，对攀钢钒水系统运行进行深入分析，挖掘节水、节电应用场景，通过模型构建与应用功能开发，帮助企业达到稳定水管网平衡、节约能源的目的。

2 水系统基本情况

攀钢钒能动分公司管辖源水抽取、新水制备、工业和生活废水处理、软水和除盐水制备等全厂性的水处理设施，对于各工艺单元的循环水系统，炼铁、轨梁、冷轧、发电机组、空压机组的循环水也在其管辖范围内，而烧结、焦化、炼钢连铸、热轧等工序的单元循环水由各主工艺单元自行管理，公司生活水由市政水务集团管理，则不在能动分公司管辖范围。给排水系统有1个取水站、2个净化站、4个新水加压泵站、6个循环泵站、1个化学水站和 8个废水处理站。给水片区遍布弄弄坪主厂区、东至马鹿箐、西至冷轧片区，负责公司主供水和主排水，也负责部分产线的供水和排水处置，系统复杂、管理范围广，设备、管线、阀门多，操作维护多，劳动强度大。工业水系统基本情况如图2-1所示。

图2-1 工业水系统基本情况

3 工艺配置情况

取水、净化和新水加压系统：自金沙江取水，经净化、加压向弄弄坪和马鹿箐区域供应新水，主要站所有深井泵站、荷花池净化站、轨梁净化加压站、新二水站、新四水站、冷轧化水站及供水管网等，点多面广，设备多，系统复杂。

高炉净环水系统：向1-4#高炉和新3#高炉供应冷却净环水，主要站所四水站、新四水站、新五水站和新六水站，紧邻高炉，主要服务高炉，设备整体落后、自动化水平低。

轧钢净环水系统：向轨梁、冷轧供应净环水和水处理，主要站所轨梁水处理站、十水站、冷轧一循环水泵站等，紧邻轧线，服务轧线。

工业污水处理系统：负责弄弄坪区域、冷轧区域的工业污水综合处理以及 0-8#排沟、冷轧东西排沟和提升泵站管理，主要站所有荷花池新老工业污水站、钢花工业污水处理站、0#/3#污泥处理站、2#提升泵站、冷轧废水站等。

生活污水处理系统：负责部分片区生活污水处理，主要站所冷轧生活污水处理站、东部生活污水处理站、荷花池生活污水处理站等。

2 个江排口：2#、5#江排口。

4智慧化管理技术与措施

通过构建能源一体化智能管控系统，对水介质的数据进行在线收集，并进行归纳、整理和分析，结合主工序生产过程，实现企业水系统智慧化管理，系统主要功能包括：水系统一张图、水质数据统一监管、水系统补排水预测、水系统调度、环水风机启停控制。

4.1 水管网一张图

实现水系统从取水、制水、用水、回收、污水处理、达标外排的温度、压力、流量全水种、全流程管控，通过设定预警值、报警值二重保护机制，系统能够提前预警、及时告警，并生成提示弹窗及策略，为现场调度人员快速平衡调整提供技术支撑。

图4-1 水管网一张图

4.2水质数据统一监管

通过接口程序获取水质化验数据，实现水质数据的在线共享；通过阈值和收公差带管理对水质进行严格管控。水质趋势可在线查询，异常项分析提示，通过大数据支撑能够分析找到水质管理薄弱环节。

4.3水系统补排水预测

排水预测功能：依据循环水系统浓缩倍率、水温、浊度、水位以及其它特殊要求，按照排水规则，预测排水情况。

在节约用水、保持系统稳定的前提下，主要根据实测循环水浓缩倍率，优化排水量、浓缩倍率变化率、排水频次、排水时间等相关参数，考虑水温、浊度、水位以及其它特殊要求，预测未来需要排水的时间点及排水时长。对主要的循环水系统进行排水预测；对未来24小时排水情况进行预测，提前1个小时提醒。

补水预测功能：依据对循环水系统的水位信息以及排水预测、排水情况，参考水温等因素的要求，按照补水规则，预测补水情况。根据实测相应时间段内水位的平均变化率，参考循环水系统的排水预测、实际排水情况，附加水温、浊度以及其它特殊要求，预测未来需要补水的时间点及补水时长。对主要的循环水系统进行补水预测；

显示未来24小时的补水预测，提前1个小时提醒。

图4-2 水系统补排水预测

4.4 给水调度

基于水系统补排水预测曲线，根据主工艺生产需求、水质情况、错峰补排水等信息生成系统补水、排水调度策略，建立供水及废水回收调度平衡模型，计算未来一段时间内水处理系统与全厂分级用户需求的平衡情况，对各水处理系统的运行提出调节建议。

图4-3 调度一张图

4.5环水风机启停控制

环水风机的启停研究范围包括：四水站、新四水站、新五水站、十水站的风机。根据循环水的供水温度控制风机的启动、停止及开机台数。

环水系统中，用户对水温有一定的要求，如攀钢循环水系统供水温度不能高于32摄氏度，不低于31摄氏度，需要通过控制风机的启停来实现水温的控制，当水温即将超过设定值时，需要开启风机进行降温，当水温正常时，停止风机运行。本文根据现场水温控制要求和设备配置情况，构建环水系统风机启动控制模型，根据温度判断风机是否启停以及启停的数量，通过本模型应用能够合理启停风机，达到合理用电、节约用电的目的。初期阶段，模型输出调整建议，辅助用户进行风机的启停控制；运行稳定后，可与PLC集成，能够对PLC系统下发指令，实现自动控制的目标。

图4-4 环水风机控制图

5 总结

本文结合企业现场工艺配置，利用大数据分析、系统建模、协同优化等技术，搭建应用系统，能够对水系统管网运行进行实时监视、异常报警预警，利用未来给排水量的预测结果进行调度平衡优化，并结合环水系统风机启动控制模型提供现场设备启停建议，实现了对攀钢钒水系统的智慧化管理。通过系统应用，能够帮助企业节约用水，提升调度人员的工作效率，节约现场设备电耗，对企业节能创效具有较大的意义。

参考文献

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［2］韩玲。冷却塔的设计参数对节水的影响［J］。工业用水与废水， 2008， 39（2）： 1－4．

［3］朱春雁，白雪，李爱仙。应用PDCA模式实施工业企业用水管理[J]。中国标准化。2011（9）：53-56.