一种工业用能诊断分析系统及方法
阅读：326发布：2023-03-12
专利汇可以提供一种工业用能诊断分析系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种工业用能诊断分析系统及方法，包括过程 数据采集 电路 、过程 数据库 、过程数据计算电路和系统配置模 块 ；过程数据采集电路采集工业过程设备的 指定 时间内的工业过程数据，并按照仪表位号将工业过程数据分别输入过程数据库和过程数据计算电路，过程数据库根据工业过程数据建立以用能系统中包含的过程设备为对象的过程设备模型，过程设备模型中的元素包括设备名称、设备输入输出 能量 介质名称、能量介质参数；过程数据计算电路根据工业过程数据获取仪表位号对应的能量介质的 焓 、并将焓、输入过程数据库中作为能量介质参数保存；系统配置模块包括结构配置模块和参数配置模块，参数配置模块包括焓分析参数配置模块和分析参数配置模块。，下面是一种工业用能诊断分析系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种工业用能诊断分析系统，用于用能系统的用能诊断分析，其特征在于：它包括过程数据采集电路、过程数据库、过程数据计算电路和系统配置模块；所述过程数据采集电路采集工业过程设备的指定时间内的工业过程数据，并按照仪表位号将所述工业过程数据分别输入所述过程数据库和过程数据计算电路，所述过程数据库根据所述工业过程数据建立以用能系统中包含的过程设备为对象的过程设备模型，所述过程设备模型中的元素包括设备名称、设备输入输出能量介质名称、能量介质参数；所述过程数据计算电路根据所述工业过程数据获取所述仪表位号对应的能量介质的焓、 并将所述焓、 输入所述过程数据库中作为能量介质参数保存；
所述系统配置模块包括结构配置模块和参数配置模块，所述参数配置模块包括焓分析参数配置模块和 分析参数配置模块；其中所述结构配置模块由所述过程设备模型的输入输出能量介质中选取所述用能系统的输入输出能量介质，输入所述参数配置模块的 分析参数配置模块；所述焓分析参数配置模块从所述过程设备模型的能量介质参数中读取焓值，用于计算焓分析结果，所述 分析参数配置模块从所述过程设备模型的能量介质参数中读取 值，用于计算 分析结果。
2.如权利要求1所述的一种工业用能诊断分析系统，其特征在于：所述能量平衡表、能两衡算指标、能量分布指标；所述能量平衡表，包含输入输出各项能量介质的能量值、收入项与支出项比例；所述能量衡算指标，包括能量回收率、能量输出率、能量排出率及能量利用率；所述能量分布指标，包括供给能分布、输入能分布、排出能分布、输出能分布及回收能分布。
3.如权利要求1所述的一种工业用能诊断分析系统，其特征在于：所述 分析结果包括用能系统热力学完善度、用能系统 效率、用能系统中各过程设备 损系数、用能系统损系数；过程设备热力学完善度、过程设备 效率、过程设备 损系数。
4.如权利要求1或2或3所述的一种工业用能诊断分析系统，其特征在于：所述焓分析结果和 分析结果输入分析结果输出集中进行输出和显示。
5.如权利要求1或2或3所述的一种工业用能诊断分析系统，其特征在于：所述过程数据计算电路中包括数据结构关联数据库和能量计算电路，所述数据结构关联数据库根据所述工业过程数据计算出对应的中间数据，并将所述中间数据输入所述能量计算电路，所述能量计算电路包含对应各能量介质的能量计算模型，所述能量计算模型调用所述中间数据和工业过程数据计算并输出对应的焓和
6.如权利要求5所述的一种工业用能诊断分析系统，其特征在于：所述工业过程数据包括质量参数、流量参数、电量参数、平均压力参数、平均温度参数；所述数据结构关联数据库包括对应各能量介质的工艺过程混合气体组分表、折标系数表、饱和蒸汽热力学数据表、过热蒸汽热力学数据表、混合气体热力学参数总表和液体热力学参数表。
7.如权利要求5所述的一种工业能量平衡分析系统，其特征在于：所述能量计算电路的能量计算模型包括燃料能量计算模型、蒸汽能量计算模型、混合液体能量计算模型和混合气体能量计算模型。
8.一种工业用能诊断分析方法，其步骤包括：
1)通过过程数据采集电路采集工业过程设备的过程数据，并将所述过程数据输入过程数据计算电路；根据所述工业过程数据计算所述能量介质对应的焓、 并将输入焓、 输出到过程数据库；
2)在所述过程数据库中建立以用能系统中的过程设备为对象的过程设备模型，过程设备模型是由设备名称、设备输入输出能量介质名称、能量介质参数组成的数据结构关系；所述能量介质参数为所述能量介质的焓、
3)结合所述过程设备模型保存的能量介质参数进行结构配置和参数配置；参数配置中包含所述用能系统的焓分析参数配置，以及用能系统和过程设备的 分析参数配置；其中结构配置是在所述过程设备模型的输入输出能量介质中选取所述用能系统的输入输出能量介质，用以进行用能系统的 分析参数配置；
4)所述焓分析参数配置首先从所述用能系统的输入输出物流中选取能量介质，并指定各能量介质的能量值类别；之后依据能量在转换和转移时数量上的守恒关系，计算焓分析结果；
5)所述 分析参数配置首先定义设备有效 和系统有效 之后利用过程设备模型中的 计算 分析结果；
6)根据分析时间范围采集焓、 按照预设计算周期重复上述步骤，最终输出焓分析结果和 分析结果。
一种工业用能诊断分析系统及方法
技术领域
背景技术
[0002] 中国是世界上最大的能源消耗国之一，能源成本在总成本中占比例较高，因而节能降耗已成为我国各生产企业的重点任务。许多大中型工业企业已提出了一系列方法与措施来推进节能降耗。企业能源管理是节能降耗工作的基础，通过对企业能耗情况直观的描述，找到企业对车间或工序等这些用能系统在能源利用过程中的薄弱环节，提出改进方向和措施。
[0003] 企业用能分析中能耗模型的建立通常以数学模型为主，如系统辨识方法等，通常用于企业个体能耗单元建模，针对企业特定装置开发，模型通用性差。这些建模方法能在一定程度上反映能耗成本分析、投入产出等生产规模和能耗情况，但不能体现系统耗能结构等用于深层用能分析的用能评价指标。因而目前亟需一种能够在继承单元设备模型的基础上，以直观的角度建立一个同时体现装置整体及单元设备用能状况的层次化模型，实现企业全面能量分析、评估和诊断的目标。
发明内容
[0004] 本发明针对现有技术的不足，提出了一种以用能系统为对象，建立同时反映用能系统整体以及过程设备用能状况的层次化模型，以便对各个层次采用不同的分析方法，根据热力学分析结果对用能系统整体及过程设备单体的用能状态做出诊断，输出用能系统总体性能的定量结论以及各过程设备能量利用及损失情况，提供具有针对性的评价指标的工业用能诊断分析系统；以及工业用能诊断分析方法。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] 一种工业用能诊断分析系统，用于用能系统的用能诊断分析，其特征在于：它包括过程数据采集电路、过程数据库、过程数据计算电路和系统配置模块；所述过程数据采集电路采集工业过程设备的指定时间内的工业过程数据，并按照仪表位号将所述工业过程数据分别输入所述过程数据库和过程数据计算电路，所述过程数据库根据所述工业过程数据建立以用能系统中包含的过程设备为对象的过程设备模型，所述过程设备模型中的元素包括设备名称、设备输入输出能量介质名称、能量介质参数；所述过程数据计算电路根据所述工业过程数据获取所述仪表位号对应的能量介质的焓、 并将所述焓、 输入所述过程数据库中作为能量介质参数保存；
[0007] 所述系统配置模块包括结构配置模块和参数配置模块，所述参数配置模块包括焓分析参数配置模块和 分析参数配置模块；其中所述结构配置模块由所述过程设备模型的输入输出能量介质中选取所述用能系统的输入输出能量介质，输入所述参数配置模块的分析参数配置模块；所述焓分析参数配置模块从所述过程设备模型的能量介质参数中读取焓值，用于计算焓分析结果，所述 分析参数配置模块从所述过程设备模型的能量介质参数中读取 值，用于计算 分析结果。
[0008] 所述能量平衡表、能两衡算指标、能量分布指标；所述能量平衡表，包含输入输出各项能量介质的能量值、收入项与支出项比例；所述能量衡算指标，包括能量回收率、能量输出率、能量排出率及能量利用率；所述能量分布指标，包括供给能分布、输入能分布、排出能分布、输出能分布及回收能分布。
[0009] 所述 分析结果包括用能系统热力学完善度、用能系统 效率、用能系统中各过程设备 损系数、用能系统 损系数；过程设备热力学完善度、过程设备 效率、过程设备损系数。
[0010] 所述焓分析结果和 分析结果输入分析结果输出集中进行输出和显示。
[0011] 所述过程数据计算电路中包括数据结构关联数据库和能量计算电路，所述数据结构关联数据库根据所述工业过程数据计算出对应的中间数据，并将所述中间数据输入所述能量计算电路，所述能量计算电路包含对应各能量介质的能量计算模型，所述能量计算模型调用所述中间数据和工业过程数据计算并输出对应的焓和
[0012] 所述工业过程数据包括质量参数、流量参数、电量参数、平均压力参数、平均温度参数；所述数据结构关联数据库包括对应各能量介质的工艺过程混合气体组分表、折标系数表、饱和蒸汽热力学数据表、过热蒸汽热力学数据表、混合气体热力学参数总表和液体热力学参数表。
[0014] 一种工业用能诊断分析方法，其步骤包括：
[0015] 1)通过过程数据采集电路采集工业过程设备的过程数据，并将所述过程数据输入过程数据计算电路；根据所述工业过程数据计算所述能量介质对应的焓、 并将输入焓、输出到过程数据库；
[0016] 2)在所述过程数据库中建立以用能系统中的过程设备为对象的过程设备模型，过程设备模型是由设备名称、设备输入输出能量介质名称、能量介质参数组成的数据结构关系；所述能量介质参数为所述能量介质的焓、
[0017] 3)结合所述过程设备模型保存的能量介质参数进行结构配置和参数配置；参数配置中包含所述用能系统的焓分析参数配置，以及用能系统和过程设备的 分析参数配置；其中结构配置是在所述过程设备模型的输入输出能量介质中选取所述用能系统的输入输出能量介质，用以进行用能系统的 分析参数配置；
[0018] 4)所述焓分析参数配置首先从所述用能系统的输入输出物流中选取能量介质，并指定各能量介质的能量值类别；之后依据能量在转换和转移时数量上的守恒关系，计算焓分析结果；
[0019] 5)所述 分析参数配置首先定义设备有效 和系统有效 之后利用过程设备模型中的 计算 分析结果；
[0020] 6)根据分析时间范围采集焓、 按照预设计算周期重复上述步骤，最终输出焓分析结果和 分析结果。
[0021] 本发明的技术效果如下：
[0022] 本发明的一种工业用能诊断分析系统，包括过程数据采集电路、过程数据库、过程数据计算电路和系统配置模块；过程数据采集电路采集工业过程设备的指定时间内的工业过程数据，并按照仪表位号将工业过程数据分别输入过程数据库和过程数据计算电路，过程数据库根据工业过程数据建立以用能系统中包含的过程设备为对象的过程设备模型，过程设备模型中的元素包括设备名称、设备输入输出能量介质名称、能量介质参数；过程数据计算电路根据工业过程数据获取仪表位号对应的能量介质的焓、 并将焓、 输入过程数据库中作为能量介质参数保存；系统配置模块包括结构配置模块和参数配置模块，参数配置模块包括焓分析参数配置模块和 分析参数配置模块；其中结构配置模块由过程设备模型的输入输出能量介质中选取用能系统的输入输出能量介质，用于参数配置模块的 分析参数配置模块；焓分析参数配置模块从过程设备模型的能量介质参数中读取焓值，用于计算焓分析结果， 分析参数配置模块从过程设备模型的能量介质参数中读取 值，用于计算 分析结果。
[0023] 本发明通过构建过程设备模型，并从过程设备模型的输入输出能量介质中选取用能系统的输入输出能量介质，通过用能系统整体用能状况的评价来判断用能系统有效能的利用程度及节能潜力；以用能系统耗能结构及 损分布的分析找出用能系统用能薄弱环节。体现了过程设备模型与用能系统之间的隶属关系和层次关系，使焓分析结果和 分析结果更能体现用能系统和过程设备的能量能量利用及损失情况，输出的分析结果更具真实性和针对性，为确定用能系统改造的主要对象提供依据。
[0024] 本发明的过程数据计算电路包含根据工业企业能量介质的特点进行分类所得的不同能量介质所对应的能量计算模型，根据不同能量介质所对应的能量计算模型调用中间数据和工业过程数据计算并输出对应的焓、熵和 根据工业企业能量介质的特点，将介质进行分类，以这种分类为基础，建立不同能量介质的能量计算模型，大大简化了能量数据的计算过程。利用该模型可以实时性获取企业用能分析等能源管理工作所需的能量数据，为企业开展深入的用能诊断及分析工作提供数据基础。附图说明
[0025] 图1是本发明的系统结构示意图
[0026] 图2是本发明的过程数据计算电路结构示意图
具体实施方式
[0027] 下面结合附图对本发明进行说明。
[0028] 本发明中的用能系统指的是以获取产品为目的，由若干过程设备有机地连接起来的整体，组成这个整体一般需要多类多种过程设备，同时在各过程设备之间参与能量交换的也有多种能流和能量介质。
[0029] 如图1所示，本发明的工业用能诊断分析系统包括过程数据采集电路1、过程数据库2、过程数据计算电路3、系统配置模块4和分析结果输出集5。过程数据采集电路1通过DCS系统(生产过程控制系统)采集过程设备的工业过程数据，如输入能量介质和输出能量介质的属性，能量介质属性包括温度、流量及压力；这些工业过程数据根据仪表位号输入到过程数据库2中保存。在过程数据库2中建立以过程设备为对象的过程设备模型，过程设备模型是由设备名称、设备输入输出能量介质名称、能量介质参数组成的数据结构关系，其中能量介质参数是由过程数据计算电路3提供的焓、熵、 数据。
[0030] 过程数据计算电路3中包括数据结构关联数据库31和能量计算电路32，能量计算电路32包括燃料能量计算模型321、蒸汽能量计算模型322、混合液体能量计算模型323、混合气体能量计算模型324。系统配置模块4中包括结构配置模块和参数配置模块，其中结构配置模块由过程数据库2的过程设备模型中选取用能系统所包含的过程设备的过程设备模型，由所选过程设备模型输入输出能量介质中选取整个用能系统的输入输出能量介质，用于进行整个用能系统的 分析参数配置模块；参数配置模块包含焓分析参数配置模块及分析参数配置模块，向分析结果输出集5输出焓分析结果、 分析结果。焓分析结果包括能量回收率、能量排出率、能量利用率、能量输出率； 分析结果包括用能系统热力学完善度、用能系统 效率、用能系统中各设备 损系数、用能系统 损系数；设备热力学完善度、设备 效率、设备 损系数。
[0031] 用能系统输入和输出的能量介质包括：供给用能系统的一次能源(煤、油、天然气)和二次能源(电、蒸汽、焦炭、煤气)的系统供给能E供给；原料带入用能系统的系统输入能E输入；回收装置收集的系统回收能E回收；用能系统输出的包括产品带出的和吸热反应热的系统输出能E输出；离开用能系统的冷却水、废气、废液带出的系统排出能E排出。能量诊断和分析的理论基础是热力学第一定律；因而本发明的系统配置模块4中使用过程数据计算电路3中输出的焓和 进行计算。
[0032] 过程数据计算电路3的数据结构关联数据库31中设置多个关联数据表，根据能量介质的特性将能量介质分别在表中定义能量介质名称，设定能量介质名称是旨在确定不同能量介质与其化验数据和计算方法的对应关系，能量介质名称的编码可结合国家规定代码和企业能量介质编号来定义，以保证唯一性。每个能量介质名称对应一套关联数据表，在关联数据表中整合化验数据、热力学参数输入能量计算电路32中，能量计算电路32根据中间计算结果，输出各能量介质对应的焓、熵、 数据。其中数据结构关联数据库31包括工艺过程混合气体组分表311、企业能源折标系数表312、饱和蒸汽热力学数据表313、过热蒸汽热力学数据表314、混合气体热力学参数总表315、液体热力学参数表316等关联数据表。
[0033] 其中工艺过程混合气体组分表311表示混合气体包含的各组分体积含量，包含混合气体的组分分压、用于计算焓的平均定压比热容及用于计算熵的平均定压比热容、气体密度等参数。企业能源折标系数表312来源于国家统计局标准。饱和蒸汽热力学数据表313表示温度、压力与液焓、汽焓及汽液焓之间的关系。过热蒸汽热力学数据表314按照生产过程涵盖实际生产中各蒸汽级别的压力，再以温度值查询比焓和比熵，采用线性插值法获得实际温度和压力下的比焓和比熵值。混合气体热力学参数总表315分为理想气体比热容系数表和标准生成焓变熵变表，理想气体比热容系数表包含组分序号、组分代号、组分名称、分子式、理想气体比热容系数、修正系数，标准生成焓变熵变表包括气体标准生成焓变、标准生成自由焓变、标准生成熵变、标准化学 液体热力学参数表316表示混合液体的密度、平均比热容等热力学参数。
[0034] 能量计算电路32中的燃料能量计算模型321包含原料煤能量计算模型、油能量计算模型、电能量计算模型；蒸汽能量计算模型322包含饱和蒸汽能量计算模型、过热蒸汽能量计算模型、饱和水能量计算模型。能量计算电路32中的模型，通过查询数据结构关联数据库31中的表格得到能量介质量化计算所需要的中间数据，即可获得能量介质的能量参数。
[0035] 如图2所示，在能量计算电路32中，燃料能量计算模型321的数据结构及计算公式如下：
[0036] (a)原料煤能量计算模型：
[0037] 原料煤能量计算模型数据结构
[0038]
[0039] 模型输入参数为质量、折标系数、含水量。
[0040] 其中，质量通过仪表位号获得；折标系数通过原料煤的能量介质能量介质名称所关联的折标系数表312获得，含水量ω通过化验室化验数据获得，注意单位换算。
[0041] 输出参数为化学焓、热量
[0042] 化学焓及热量 通过以下计算公式获得：
[0043] 化学焓Q＝质量×折标系数×7000×4.1868 (1)
[0044]
[0045] 国标规定每千克标准煤的热值为7000kcal，将不同品种、不同含量的能源按各自不同的热值换算成每kg热值为7000kcal的标准煤，公式中7000单位为kcal/kg；1kcal＝4.1868kJ；ω为原料煤的含水量；2438为水潜热，单位为kJ/kg。
[0046] (b)油能量计算模型：
[0047] 油能量计算模型数据结构
[0048]
[0049] 模型输入参数为流量、折标系数。
[0050] 其中，流量通过仪表位号获得；折标系数通过油的能量介质名称所关联的折标系数表312获得，注意单位换算。
[0051] 输出参数为化学焓、热量
[0052] 化学焓Q＝质量×折标系数×7000×4.1868(kJ/kg) (3)[0053] 热量 EXQ＝0.975Q (4)
[0054] (c)电能量计算模型：
[0055] 电能量计算模型数据结构
[0056]
[0057] 模型输入参数为电量、折标系数，电量通过仪表位号获得，折标系数通过电的能量介质能量介质名称所关联的折标系数表312获得，注意单位换算。
[0058] 输出参数为焓、
[0059]
[0060] 蒸汽能量计算模型322的数据结构及计算公式如下：
[0061] (i)饱和蒸汽能量计算模型：
[0062] 饱和蒸汽能量计算模型数据结构
[0063]
[0064] 模型输入参数为通过仪表位号获得的饱和蒸汽流量、平均温度、平均压力[0065] 中间计算结果为通过在饱和蒸汽热力学数据表313查找温度或压力，获得的比焓HG和比熵SG。
[0066] 输出参数为焓、熵、
[0067] 饱和蒸汽焓＝流量×比焓 (6)
[0068] 饱和蒸汽熵＝流量×比熵 (7)
[0069] 饱和蒸汽的物理 EXPh＝-(H0-H)+T0(S0-S)＝(H-H0)-T0(S-S0) (8)[0070] 其中，H为实际条件下饱和蒸汽焓；S为实际条件下饱和蒸汽熵；H0为基准态饱和蒸汽焓；S0为基准态饱和蒸汽熵；T0为基准态温度。饱和蒸汽基准态为25℃、0.10133MPa液态水，或25℃、3.169kPa饱和蒸汽为基准态，本模型计算对于蒸汽的基准态取25℃、3.169kPa饱和蒸汽。
[0071] (ii)过热蒸汽能量计算模型：
[0072] 过热蒸汽能量计算模型数据结构
[0073]
[0074]
[0075] 在过热蒸汽只有物理变化的情况下，模型输入参数为流量、平均温度、平均压力，通过仪表位号获得。
[0076] 中间计算结果为比焓和比熵，通过查过热蒸汽热力学数据表314获得。
[0077] 输出参数为焓、熵、
[0078] 过热蒸汽焓＝流量×比焓 (9)
[0079] 过热蒸汽熵＝流量×比熵 (10)
[0080] 过热蒸汽 EXPh＝-(H0-H)+T0(S0-S)＝(H-H0)-T0(S-S0) (11)[0081] 其中，H为实际条件下饱和蒸汽焓；S为实际条件下饱和蒸汽熵；H0为基准态饱和蒸汽焓；S0为基准态饱和蒸汽熵；T0为基准态温度。饱和蒸汽基准态为25℃、0.10133MPa液态水，或25℃、3.169kPa饱和蒸汽为基准态，本模型计算对于蒸汽的基准态取25℃、3.169kPa饱和蒸汽。
[0082] (iii)饱和水能量计算模型：
[0083] 饱和水能量计算模型数据结构
[0084]
[0085]
[0086] 模型输入参数为流量、平均温度，通过仪表位号获得。
[0087] 中间计算结果为通过在饱和蒸汽热力学数据表313查找温度或压力，获得的比焓HF和比熵SF。
[0088] 输出参数为焓、熵、3
[0089] 焓＝流量(m)×1000×比焓 (12)3
[0090] 熵＝流量(m)×1000×比熵 (13)
[0091] EXPh＝-(H0-H)+T0(S0-S)＝(H-H0)-T0(S-S0) (14)
[0092] 其中，H为实际条件下饱和水焓；H0为基准态饱和水焓；T为实际温度；T0为基准态温度；S为实际条件下饱和水熵；S0为基准态饱和水熵。其中以标准状况为饱和水的基准态。
[0093] 混合液体能量计算模型323的数据结构及计算公式如下：
[0094] 本计算模型同样适用于纯组分液体。
[0095] 混合液体能量计算模型数据结构
[0096]
[0097]
[0098] 模型输入参数为体积流量、平均温度、平均压力、密度、平均比热容。
[0099] 其中，流量、平均温度、平均压力通过仪表位号获得；密度及平均比热容通过查液体热力学参数表316获得。
[0100] 输出参数为焓、熵、
[0101] 不可压缩液体如煤气水、低温甲醇洗的富甲醇液、脱硫富液等，Cp＝Cv＝C。压力对液体的焓和熵的影响相对于温度变化来说是很小的，在此忽略不计，因而可按理想液体计算。液体流量一般按体积流量计量，体积流量和质量流量的换算关系为：质量流量＝体积流量×密度
[0102]
[0103] ∴混合液体的比焓：h＝Cp(T-T0)
[0104] 混合液体的焓＝流量×比焓 (15)
[0105] 混合液体的比熵
[0106] 混合液体的熵＝流量×比熵 (16)
[0107] 混合液体的
[0108] 其中，Cp为混合液体平均比热容；H为实际条件下液体焓；S为实际条件下液体熵；H0为基准态液体焓；S0为基准态液体熵；V为液体体积流量；T为实际温度；T0为基准态温度。以标准状况为混合液体的基准态。
[0109] 混合气体能量计算模型324的数据结构及计算公式如下：
[0110] 本计算模型同样适用于纯组分气体。
[0111] (u)混合气体物理变化计算模型：
[0112] 混合气体物理变化能量计算模型数据结构
[0113]
[0114] 模型输入参数为流量、平均温度、平均压力、组分分压、平均定压比热容(焓)、平均定压比热容(熵)。
[0115] 其中，流量、平均温度、平均压力通过仪表位号获得；组分分压通过能量介质名称关联的工艺过程混合气体组分311获得；平均定压比热容(焓)及平均定压比热容(熵)通过混合气体热力学参数总表315中的理想气体比热容系数表计算获得。
[0116] 输出参数：物理焓变、物理熵变、物理
[0117] 流量一般累积量是设计条件下的量，要计算出摩尔值，再计算焓；其计算方法为：
[0118] 混合物质的量＝标准状况下的体积流量/0.0224(mol)
[0119] 标准状况下的体积流量 其中下标为D的为设计条件。
[0120] 理想混合气体平均定压比热容(T1～T2温度范围内的平均定压比热容)，即用于焓计算的定压比热容：
[0121]
[0122] 其中Tam是算数平均温度，ni是混合气体各组分的量， 是混合气体平均定压比热容，
[0123] 为热力学平均温度。
[0124] 用于熵计算的定压比热容
[0125]
[0126] 混合气体的物理焓变：
[0127] 混合气体的物理熵变：
[0128] 混合气体的物理
[0129]
[0130] 其中， 是混合气体用于焓计算的定压比热容， 是用于熵计算的定压比热容；T为实际温度；T0为基准态温度；H为实际条件下气体焓；S为实际条件下气体熵；H0为基准态气体焓；S0为基准态气体熵；p为实际压力；p0为基准态压力。以标准状况为混合气体的基准态。
[0131] (v)混合气体化学反应能量计算模型
[0132] 混合气体化学反应能量计算模型数据结构
[0133]
[0134]
[0135] 模型输入参数为流量、平均温度、平均压力、平均定压比热容(焓)、平均定压比热容(熵)。
[0136] 其中，流量、平均温度、平均压力通过仪表位号获得；平均定压比热容(焓)及平均定压比热容(熵)通过混合气体热力学参数总表中的理想气体比热容系数表计算获得。
[0137] 中间计算结果为物理焓变、物理熵变、物理 标准化学焓、标准化学熵、标准化学其中，标准化学焓、标准化学熵、标准化学 通过混合气体热力学参数总表315中的标准生成焓变熵变表获得。
[0138] 输出参数：焓、熵、
[0139] 混合气体化学反应能量计算模型中包含了物理变化过程，所以输出参数中焓熵的结果为物理变化和化学变化焓熵 之和，其中物理焓变、物理熵变、物理 的计算如上节所述。
[0140] 混合气体的焓＝物理焓变+化学焓 (23)
[0141] 混合气体的熵＝物理熵变+化学熵 (24)
[0142]
[0143] 如图3所示，系统配置模块4中包括结构配置模块和参数配置模块，其中结构配置模块由过程数据库2的过程设备模型中选取用能系统所包含的过程设备的过程设备模型，由所选过程设备模型输入输出能量介质中选取整个用能系统的输入输出能量介质，用于进行整个用能系统的 分析参数配置模块；参数配置模块包含焓分析参数配置模块及 分析参数配置模块。
[0144] 其中焓分析参数配置模块定义了用能系统的能量类别，包括供给能E供给、输入能E输入、回收能E回收、输出能E输出(包括产品带出能E产品和系统外供能E外供)以及排出能E排出，各项参数均由过程数据计算电路3输出的各能量介质焓值表征，焓值即各能量介质所携带的能量值，将相同类别的能量值加和即可得上述各类能量值。
[0145] 本发明的焓分析参数配置模块采用传统的用能分析法，依据能量在转换和转移时数量上的守恒关系，基本方法是已知提供能量的总量、当前有效利用的能量以及能量在转化、传递和利用中损失掉的能量便可得出用能效率。这种方法条理清晰，分析起来简单，对指导工程实践有很大的帮助。焓分析结果包括能量平衡表、能两衡算指标、能量分布指标。能量平衡表，包含输入输出各项能量介质的能量值、收入项与支出项比例；其中能量平衡表如表1所示，收入项与支出项比例即表1中收入与支出两项的比值。能量衡算指标，包括能量回收率η回收、能量输出率η输出、能量排出率η排出及能量利用率η利用，如方程(27)～(30)所示。能量分布指标，包括供给能分布、输入能分布、排出能分布、输出能分布及回收能分布。
[0146] 能量平衡方程：
[0147] E输入+E回收+E供给＝E输出+E排出+E回收＝(E产品+E外供)+E排出+E回收 (26)[0148] 能量回收率
[0149] 能量输出率
[0150] 能量排出率
[0151] 其中，η回收+η输出+η排出＝1。
[0152] 能量利用率
[0153] 供给能分布如表2所示，为供给能E供给在不同供给源中的分布，用各种形式的供给能占供给能E供给的百分比来表示，一般将能量分为热能和动力两类。输入能分布如表3所示，为输入能E输入在不同输入源中的分布，用各种形式的能占输入能E输入的百分比来表示。排出能分布如表4表示，为排出能E排出在不同排出源中的分布，排出源有冷却水、烟气、产品、废水等，根据排出能分布可发现哪些排出能E排出有可能减少，以确定节能的方向和措施。输出能分布如表5所示，为输出能E输出在不同输出源中的分布，用各种形式的能占输出能E输出的百分比来表示。回收能分布如表6所示，为回收能E回收的分布，由此分布可掌握各回收项在回收能E回收中所占的比例，以此确定节能潜力。
[0154] 表1能量平衡表例
[0155]
[0156] 表2供给能的分布例
[0158] 表3输入能的分布例
[0159]输入能分布项 输入能的分布％
氧气1 0.88
粗煤气锅炉给水 13.87
变换气锅炉给水 14.08
氧气2 2.16
脱盐水 30.38
高压氮气 4.44
氨冷器用液氨 21.24
锅炉给水 12.96
氧气1 0.88
粗煤气锅炉给水 13.87
变换气锅炉给水 14.08
氧气2 2.16
脱盐水 30.38
高压氮气 4.44
氨冷器用液氨 21.24
锅炉给水 12.96
[0160]
[0161] 表4排出能的分布例
[0163] 表5输出能的分布例
[0164]输出能分布项 输出能的分布％
CO2-1 8.89
CO2-2 5.45
氢气 5.90
产品液氨 29.36
氨冷器出气氨 30.11
轻油 9.05
燃料气 6.69
副产低压蒸汽 4.55
CO2-1 8.89
CO2-2 5.45
氢气 5.90
产品液氨 29.36
氨冷器出气氨 30.11
轻油 9.05
燃料气 6.69
副产低压蒸汽 4.55
[0165] 表6回收能的分布例
[0166]回收能分布项 可回收能的分布％
甲烷压缩驱动蒸汽 100
甲烷压缩驱动蒸汽 100
[0167] 作为一种评价能量价值的参数，从量与质的结合上评价能量的价值， 分析参数配置的过程是在对用能系统进行分析的基础上，对其中包含的过程设备进行深层次的分析，揭示出用能系统内部存在的能量的质贬值和损耗，科学的表征能量的利用程度。 分析参数配置模块定义了过程设备有效 以及用能系统有效 过程设备有效 和用能系统有效 均由过程数据计算电路3输出过程设备输入输出物流的 表征。 作为一种评价能量价值的参数，从量与质的结合上评价能量的价值， 分析参数配置模块的过程是在对用能系统进行分析的基础上，对其中包含的过程设备进行深层次的分析，揭示出用能系统内部存在的能量的质贬值和损耗，科学的表征能量的利用程度。
[0168] 分析结果包括用能系统热力学完善度ε、用能系统 效率 用能系统中各过程设备 损系数ξi、用能系统 损系数ξ；过程设备热力学完善度εi、过程设备 效率过程设备 损系数ζi。
[0169] 用能系统热力学完善度ε通过方程(31)表示，即用能系统的系统输出 Ex，out与系统输入 Ex，in之比，系统输出 Ex，out为出用能系统的所有物流的 之和，系统输入 Ex，in为入用能系统的所有物流的 之和。
[0170]
[0171] 用能系统 效率 通过方程(32)表示，即用能系统的系统有效 Ex，ef和系统代价Ex，sup的比值。系统代价 Ex，sup为由外界带入用能系统各设备的一次和二次能源之和，其中将产品 作为系统有效 Ex，ef，表达了代价 中有多少被真正地利用。
[0172]
[0173]
[0174] 用能系统中各过程设备 损系数ξi通过方程(33)表示，即过程设备的设备 损Ex，L，i在系统代价 Ex，sup中所占比例。在任何不可逆过程中，必然发生 向 的转变，这部分减少的 转变成了 称之为设备 损失Ex，L，i。用能系统中过程设备 损系数ξi不仅可以揭示各个环节 损失的相对大小，而且能明确地看出各环节 的利用程度。设备 损Ex，L，i为设备输入 Ex，in，i与设备输出 Ex，out，i之间的差值。
[0175]
[0176]
[0177] 用能系统 损系数ξ通过方程(34)表示，即用能系统的系统 损在用能系统代价 中所占比例，显然用能系统 损系数ξ等于用能系统中各过程设备 损系数ξi的总和。
[0178]
[0179] 过程设备热力学完善度εi通过方程(35)表示，即过程设备的设备输出 Ex，out，i与设备输入 Ex，in，i之比。设备输出 Ex，out，i为出过程设备的所有 流之和，设备输入Ex，in，i为入过程设备的所有 流之和。
[0180]
[0181] 过程设备 效率 通过方程(36)表示，即过程设备的设备有效 Ex，ef，i和设备代价 Ex，sup，i的比值；设备代价 Ex，sup，i为由外界带入过程设备的一次和二次能源。
[0182]
[0183]
[0184] 过程设备 损系数ζi通过方程(37)表示，表示设备 损失在设备代价 Ex，sup，i中所占的比例。设备 损失Ex，L，i与设备代价 Ex，sup，i之间的比值称之为设备 损系数ζi。
[0185]
[0186]
[0187] 本发明的工业用能诊断分析方法包括：
[0188] 1)通过过程数据采集电路1采集用能系统中过程设备的过程数据，并将过程数据输入过程数据计算电路3；过程数据计算电路3根据工业过程数据计算能量介质对应的焓、并将输入焓、 输出到过程数据库2中；
[0189] 2)在过程数据库2中建立以过程设备为对象的过程设备模型，过程设备模型是由设备名称、设备输入输出能量介质名称、能量介质参数组成的数据结构关系；能量介质参数即为由过程数据计算电路3输入的焓、
[0190] 3)通过计算机进行可视化参数配置，结合过程设备模型保存的能量介质参数进行结构配置和参数配置；其中结构配置是在过程数据库2中选取用能系统模型所包含的过程设备模型；并在过程设备模型的输入输出能量介质中选取用能系统的输入输出能量介质，用以进行用能系统的 分析参数配置；参数配置中包含用能系统的焓分析参数配置，以及用能系统和过程设备的 分析参数配置；
[0191] 4)用能系统的焓分析参数配置首先从用能系统的输入输出物流中选取能量介质，并指定各能量介质的能量值类别；其中能量值类别包括供给能E供给、输入能E输入、回收能E回收、输出能E输出(包括产品带出能E产品和系统外供能E外供)以及排出能E排出；之后依据能量在转换和转移时数量上的守恒关系计算焓分析结果，焓分析结果包括能量平衡表、能两衡算指标、能量分布指标；能量平衡表，包括平衡表包含输入输出各项能量介质的能量值、收入项与支出项比例；收入项与支出项比例即能量平衡表中收入与支出两项的比值。能量衡算指标，包括能量回收率η回收、能量输出率η输出、能量排出率η排出及能量利用率η利用。能量分布指标，包括供给能分布、输入能分布、排出能分布、输出能分布及回收能分布[0192] 5) 分析参数配置首先定义设备有效 和系统有效 之后利用过程设备模型中保存的过程设备输入输出物流的 计算 分析结果； 分析结果包括用能系统热力学完善度ε、用能系统 效率 用能系统中各设备 损系数ξi、用能系统 损系数ξ；过程设备热力学完善度εi、过程设备 效率 过程设备 损系数ζi；
[0193] 6)根据分析时间范围采集所需数据，数据来源是上述过程数据计算电路3计算的焓、 等能量参数，根据用能分析评价准则进行全面分析和计算，最终向分析结果输出集5输出焓分析结果和 分析结果。
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