Ročná úspora elektriny presahuje 900 000; zdieľanie praxe inteligentnej transformácie systému chladenia vody v procese tlače!

Tradičný systém chladenia procesnou vodou tlačiarenskej továrne autorskej skupiny je zodpovedný najmä za chladenie elektrickej skrine a hlavného motora dvoch nemeckých výrobných liniek veľkoformátových strojov MANN COLORMAN, ktoré sú v prevádzke takmer 20 rokov a existuje niekoľko výnimočných problémov: hostiteľ chladenia Trane, vodné čerpadlo a ďalšie zariadenia pracujú na stálom výkone a spotreba energie vzduchu je vážna; Chyba regulácie teploty je veľká a v lete sa ľahko vyskytuje kondenzácia, čo ovplyvňuje kvalitu tlače a životnosť zariadenia a spôsobí veľa problémov s chodom a kvapkaním; Letné chladenie v kancelárskych a výrobných priestoroch sa spolieha na nezávislé hostiteľské systémy Carrier a celková spotreba energie zostáva vysoká.

Na tento účel, na základe skutočnej výroby, naša továreň spustila transformáciu systému chladenia procesnou vodou založenou na PLC{0}}, dosiahla presné riadenie teploty a inteligentnú úsporu energie pomocou algoritmu riadenia PID a inovatívne rozšírila funkciu „úspora energie zimnej tlače + letné chladenie kancelárie“. Po transformácii je chyba regulácie teploty systému menšia alebo rovná 0,5 stupňa a celková miera úspory energie je až 30 %, čo podnikom poskytuje nielen solídnu podporu pri znižovaní nákladov a zvyšovaní efektívnosti, ale poskytuje aj reprodukovateľné praktické skúsenosti s inováciou ekologickej{5}}technológie šetriacej energiu tlačiarenských podnikov.

Analyzujte súčasnú situáciu a objasnite základné potreby transformácie chladiaceho systému

V procese-vysokorýchlostnej prevádzky tlačového zariadenia budú elektronické riadiace zariadenia, ako sú frekvenčné meniče v rozvodnej skrini, generovať veľké množstvo tepelnej energie, ktorá priamo ovplyvňuje životnosť zariadenia a dokonca spôsobí zlyhanie a vypnutie zariadenia, čo je tiež hlavný problém, ktorý má vyriešiť systém chladenia procesnou vodou.

Pôvodný systém chladenia procesnou vodou našej továrne využíva tradičný konfiguračný režim „chladiaci hostiteľ + chladiaca veža + vodné čerpadlo“ a základné vybavenie zahŕňa dva vodou-chladené hostiteľské zariadenia Trane, dve chladiace veže s priečnym{3}}prúdom, viaceré obehové čerpadlá, ako aj bežné solenoidové ventily, riadiace ventily a doskové výmenníky tepla. Chladenie kancelárskych a výrobných priestorov zabezpečuje samostatne sada nezávislých veľkých odstredivých centrálnych klimatizácií Carrier. Po rokoch prevádzkovej praxe odhalil systém chladenia procesnej vody tri nevyriešené problémy.

(1) Nedostatočná presnosť regulácie teploty. Spoliehajúc sa na priame chladenie studenej vody z centrálnej klimatizácie nie je možné teplotu flexibilne upravovať podľa požiadaviek výroby a teplotná chyba výstupnej vody je veľká, čo sťažuje splnenie požiadaviek zariadenia na teplotu procesnej vody.

(2) Spotreba energie zostáva vysoká. Jednak centrálna klimatizácia na chladenie tlače beží celoročne naplno a podpornému vodnému čerpadlu a ventilátoru chýba inteligentný mechanizmus regulácie otáčok. Na druhej strane, chladenie kancelárskych priestorov sa spolieha na pôvodný nezávislý nosný klimatizačný hostiteľ závodu a skutočný dopyt po chladení sa výrazne znížil v dôsledku zmenšenia rozsahu závodu v neskoršej fáze, ale chladiaci výkon pôvodného hostiteľa nebol prispôsobený a upravený, čo má za následok veľké množstvo plytvania energiou a ďalšie zvyšovanie prevádzkových nákladov.

(3) Nízky stupeň automatizácie. Nedostatok dokonalého{2}}monitorovania v reálnom čase a funkcie alarmu porúch, kľúčové parametre, ako je teplota a tlak, je potrebné manuálne kontrolovať a zaznamenávať a reakcia na poruchu zariadenia zaostáva, čo nielen zvyšuje náklady na pracovnú silu, ale môže viesť aj k prerušeniu výroby v dôsledku predčasnej likvidácie.

V kombinácii so skutočnou výrobou a požiadavkami národnej politiky-úspor energie táto transformácia objasňuje päť základných potrieb.

(1) Presná regulácia teploty. Nastaviteľný rozsah teploty chladiacej vody je nastavený na 13 ~ 22 stupňov a teplotná chyba výstupnej vody je prísne kontrolovaná na menej alebo rovnajúcu sa 0,5 stupňa, čo zásadne rieši problém tvorby kondenzátu.

(2) Úspora energie a zníženie spotreby. Optimalizujte prevádzkový režim zariadenia pomocou inteligentného ovládania, výrazne znížte spotrebu energie centrálnych klimatizácií, vodných čerpadiel a ventilátorov.

(3) Inteligentné monitorovanie. Má funkcie zobrazovania kľúčových parametrov-v reálnom čase, ako sú teplota a tlak, a má tiež funkcie automatického zisťovania porúch a varovania, čo je vhodné pre operátorov, aby včas pochopili prevádzkový stav systému.

(4) Stabilné a spoľahlivé. Podporuje automatické a manuálne duálne prepínanie-režimov, ktoré môže zabezpečiť kontinuitu výroby prostredníctvom manuálneho ovládania, keď systém zlyhá, a vyhnúť sa prestojom výrobnej linky v dôsledku zlyhania zariadenia.

(5) Ekonomické prispôsobenie. Nie je potrebné pridávať nové veľké-zariadenia a inovovať na základe pôvodného systému, aby ste čo najviac kontrolovali náklady na transformáciu a zabezpečili, že projekt dosiahne obojstranne-ziskovú situáciu s ekonomickými a sociálnymi výhodami.

Aktualizácia hardvéru na vybudovanie hardvérového podporného systému pre presnú reguláciu teploty

Hlavná myšlienka tejto transformácie je založená na PLC ako jadre, PID riadení ako podpore algoritmu, inteligentnom vnímaní ako základ, prostredníctvom optimalizácie hardvéru a upgradu softvéru, vybudovať nový chladiaci systém „presná regulácia teploty + energeticky{1}}úsporná prevádzka + inteligentné monitorovanie“, hlavná myšlienka je okolo upgrade hardvéru, upgrade riadenia, optimalizácia algoritmu a inovácia režimov, prispôsobivosť a efektívnosť komponentov komponentov, prispôsobenie a efektívnosť dodržuje princíp koordinácie každého komponentu.

(1) Základná riadiaca jednotka vyberá hlavné produkty PLC strednej{1}}triedy na trhu a môže si vybrať viacero značiek, ako sú Siemens, Mitsubishi, Inovance a ďalšie značky podľa skutočných potrieb, s príslušnými analógovými vstupnými modulmi, výstupnými modulmi a vstupno/výstupnými integrovanými modulmi, aby plne vyhovovali potrebám získavania a riadenia systémových signálov. Táto transformácia využíva PLC Siemens série S7-1200 ako riadiace jadro, vybavené CPU modelu 1214CDC/DC/DC a podporuje 8 externých rozširujúcich modulov na splnenie komplexných potrieb riadenia. V kombinácii s analógovým vstupným modulom SM1231 AI 8×13BIT, analógovým výstupným modulom SM1232 AO 4×14BIT a analógovým vstupným/výstupným modulom SM1234 AI/AO 4×13BIT/2×14BIT je zodpovedný za príjem senzorových signálov, výstup riadiacich signálov a zlepšenie flexibility spracovania signálu.

(2) Rozhranie interakcie medzi človekom{1}}počítačom využíva 8~10{4}} bežnú dotykovú obrazovku, ktorá podporuje viac{5}}komunikáciu zariadení a funkcie monitorovania v reálnom čase-, čo operátorom umožňuje intuitívne pochopiť prevádzkový stav systému a nastavenie parametrov. HMI HMI používa 9-palcový displej Siemens TP900 Comfort, ktorý podporuje komunikáciu s viacerými PLC a funkcie monitorovania v reálnom čase, vďaka čomu môžu operátori jednoducho intuitívne pochopiť prevádzkový stav systému a upraviť parametre.

(3) Výber snímacieho a vykonávacieho zariadenia sa zameriava na stabilitu a presnosť, snímač teploty vyberá produkty s rozsahom pokrývajúcim teplotný rozsah výrobného prostredia a stabilný výstup signálu, snímač tlaku sa presne prispôsobuje tlakovým podmienkam potrubia a dĺžka tyče sondy je primerane nastavená podľa skutočnej veľkosti potrubia v továrenskej oblasti (Poznámka: dĺžka tyče sondy je polovičná ako priemer údajov) k priemeru.

(4) Ventil a pohon sú vybavené elektrickými trojcestnými -ventilmi s rýchlou odozvou a vysokou presnosťou ovládania a prispôsobenými pohonmi na presné nastavenie prietoku vody a zabezpečenie efektu regulácie teploty. Frekvenčný menič vyberá produkty s výkonom prispôsobeným pre vodné čerpadlá a ventilátory a podporuje presné nastavenie frekvencie, ktoré dokáže nielen zabezpečiť hladký štart a zastavenie zariadenia, ale aj dosiahnuť energeticky-úspornú prevádzku. Táto renovácia využíva aktuátory Siemens série SVB s maximálnym krútiacim momentom 1600 N; Výber elektrického pohonu je potrebné určiť v kombinácii s telom ventilu, potrubím a tlakom potrubia, to znamená, aby sa splnil „krútiaci moment pohonu väčší alebo rovný maximálnemu rozbehovému momentu ventilu × bezpečnostný faktor (1,3~1,5)“.

(5) Implementujte riadenie prepojenia pre pôvodný špirálový ohrievač chladiacej veže, aby ste zabránili zamrznutiu teploty vody v zime a ovplyvneniu cirkulácie systému; Komponenty relé využívajú spínané zdroje, transformátory a relé s napäťovým a výkonovým prispôsobením, aby poskytli solídnu záruku stabilnej prevádzky celého obvodového systému.

Pri výbere zariadenia by sa mala čo najviac vyberať rovnaká značka a jednota a koordinácia rôznych kombinácií komponentov značky sú slabé, čo je náchylné na chyby, čo v konečnom dôsledku vedie k zvýšeniu náročnosti ladenia a zvýšeniu počtu údržby. Nasledujú tri kľúčové opatrenia na transformáciu hardvéru.

01/ Optimalizácia potrubných spojov

(1) Vstupné a výstupné potrubie chladiacej veže sa renovuje paralelne s potrubím chladenej vody centrálnej klimatizácie (ako je znázornené na obrázku 1) a na ovládanie zapínania a vypínania sú inštalované solenoidové ventily, a keď je vonkajšia teplota v zime nízka, chladiaca voda z chladiacej veže sa môže priamo použiť na nahradenie chladenej vody z centrálnej klimatizácie, čo výrazne znižuje čas prevádzky hostiteľa klimatizácie a realizuje úsporu energie.

Obrázok 1 Plán renovácie

(2) Obnovte a optimalizujte klimatizačné a chladiace potrubia v pôvodnej továrenskej kancelárskej oblasti a pridajte ventily na prerušenie prepojovacieho potrubia medzi kancelárskou oblasťou a pôvodnou centrálnou klimatizáciou Carrier, aby si pôvodná centrálna klimatizácia udržala nezávislú prevádzku a slúžila len pôvodným adaptačným scenárom, ako sú dielne na výrobu novín; Chladiace potrubie v kancelárskej oblasti je presne pripojené k centrálnemu potrubiu chladenej vody klimatizácie systému chladenia tlače existujúceho závodu, ktorý môže priamo využívať nadbytočnú chladiacu kapacitu chladiaceho systému tlače na chladenie kancelárskych priestorov bez spotrebovávania ďalšej energie na generovanie zdroja chladu, čím sa výrazne skracuje prevádzkový čas odstredivého centrálneho klimatizačného zariadenia Carrier, efektívne sa znižuje spotreba energie zariadenia a dosahuje sa efektívna spotreba energie a úspora energie.

02/ Pridaný externý ručný okruh

V prípade zlyhania alebo údržby systému môžu operátori manuálne ovládať činnosť ventilov a čerpadiel, aby sa zabezpečilo, že nebude ovplyvnená výroba a zvýši sa spoľahlivosť prevádzky systému.

03/ Zlepšiť sieť monitorovania vnímania

Snímače teploty a tlaku sú inštalované na štyroch kľúčových pozíciách chladiaceho vstupu, mrazeného výstupu, chladiaceho vstupu a výstupu chladenia, aby sa realizoval zber dát celého procesu chladiaceho systému, poskytovali komplexnú a presnú dátovú podporu pre presné riadenie PLC a zabezpečili realizáciu regulácie teploty a cieľov úspory energie-.

Optimalizácia softvéru na vytvorenie inteligentných riadiacich základných programov

V tejto transformácii softvérový dizajn vyberá bežnú platformu na vývoj softvéru na riadenie zariadení s integrovanými funkciami a pohodlnou obsluhou, ktorá musí podporovať rôzne programovacie jazyky, ktoré môžu zjednodušiť proces písania a ladenia programu, efektívne skrátiť cyklus projektu a poskytnúť technickú podporu pre stabilnú prevádzku systému. Dizajn využíva Siemens Botu V17 (TIA PORTAL V17), vzhľadom na to, že návrhový softvér musí byť kompatibilný s hardvérovými PLC a dotykovými obrazovkami, preto sa uprednostňujú produkty rovnakej značky.

Jadro návrhu inteligentného riadiaceho programu zahŕňa tri moduly: konverziu dát, duálny{0}}režim riadenia a alarm. Modul na konverziu údajov presne konvertuje analógový signál 4~20 mA zozbieraný snímačom na hodnoty teploty a tlaku, ktoré môže riadiaca jednotka rozpoznať podľa štandardizovaných inštrukcií NORM_X a inštrukcií na škálovanie SCALE_X. Šírka dát každého kanála analógu Siemens je 16 bitov a pevný prevádzkový rozsah je nastavený na -27648~27648, čo zodpovedá vstupnému a výstupnému napätiu ±10V, z čoho 5533~27648 zodpovedá vstupnému a výstupnému prúdu 4~20mA a údaje s pohyblivou rádovou čiarkou 0,0~1,0 sa získajú štandardizovanou prevádzkou. „OUT=(HODNOTA–MIN)/(MAX–MIN)“ a potom škálovaná operácia „OUT=[HODNOTA×(MAX–MIN)]+MIN“ Vytvorte súlad so skutočnými fyzikálnymi veličinami, aby ste zaistili presnosť prevodu údajov.

Ovládanie v dvoch{0}}režimoch je hlavnou inováciou tohto softvérového dizajnu, ktorý dokáže automaticky prepínať prevádzkový režim podľa vonkajšej teploty, aby sa maximalizovalo využitie energie (obrázok 2). V dennom režime, keď je vonkajšia teplota vysoká (viac ako 12 stupňov), systém spustí centrálnu klimatizáciu, nastaví otvorenie ventilu a frekvenciu frekvenčného meniča v reálnom čase pomocou PID riadiaceho algoritmu, presne riadi množstvo studenej vody a rýchlosť čerpadla a udržiava konštantný tlak a teplotu systému. Okrem toho riadiaci algoritmus PID automaticky optimalizuje parametre nastavenia porovnaním nastavenej teploty, tlakového rozdielu a skutočnej detekčnej hodnoty, čím zaisťuje, že otvorenie ventilu a otáčky čerpadla sú vždy v optimálnom stave, čo nielen zaisťuje chladiaci účinok, ale tiež zabraňuje plytvaniu energiou.

Obrázok 2 Rozhranie ovládania duálneho{1}}režimu

V zimnom režime, keď je vonkajšia teplota nízka ( menej alebo rovná 12 stupňom ), systém automaticky vypne klimatizačnú jednotku, otvorí chladiacu vežu a komunikačný ventil centrálneho klimatizačného potrubia a priamo využíva vodu z chladiacej veže na chladenie. V tomto čase sa rýchlosť ventilátora a zapnutie/vypnutie ohrievača nastavia pomocou riadiaceho algoritmu PID, aby sa zabránilo poklesu teploty vody príliš nízko a spôsobeniu zamrznutia, ktoré ovplyvňuje cirkuláciu systému, pričom sa minimalizuje spotreba energie na dosiahnutie efektívnej prevádzky zimného chladiaceho systému.

Návrh programu alarmu plne zohľadňuje bezpečnosť a spoľahlivosť prevádzky systému. Nastavením prahových hodnôt pre kľúčové parametre, ako je teplota a tlak, keď detekované údaje prekročia normálny rozsah alebo dôjde k poruche zariadenia, systém okamžite spustí alarmový signál a zreteľne ho zobrazí na rozhraní HMI, pričom zároveň poskytne spätnú väzbu do vstupného modulu PLC. To umožňuje operátorom rýchlo identifikovať problémy a rýchlo reagovať. Rozhranie HMI človek-stroj je navrhnuté s viacerými funkčnými obrazovkami (obrázok 3), ktoré podporuje prepínanie jedným-kliknutím a dokáže zobraziť kľúčové informácie v reálnom čase vrátane prevádzkového režimu systému, teplôt a tlakov rôznych potrubí a stupňa otvorenia ventilu. Podporuje tiež operácie nastavenia teploty a potvrdenia alarmu, čo umožňuje operátorom komplexne a intuitívne pochopiť prevádzkový stav systému, výrazne znižuje prevádzkové ťažkosti a riziko nesprávneho použitia a zlepšuje celkovú efektivitu výroby.

Obrázok 3 Rozhranie HMI

Účtovanie spotreby energie zdôrazňuje efektívnosť transformácie úspory energie a znižovania emisií

Účtovanie spotreby energie je založené na skutočných výrobných podmienkach tlačiarne, chladiaci systém procesnej vody beží 24 hodín denne, 365 dní v roku a obdobie prevádzky v zimnom režime je sústredené od decembra do februára nasledujúceho roka, spolu 90 dní; Cena priemyselnej elektriny je vypočítaná na 0,7 juanu/kWh.

Hostiteľ chladenia procesnej vody je kľúčovým článkom tejto transformácie na úsporu energie-. Ročná spotreba chladiaceho zariadenia pred transformáciou dosahovala 1 822 100 kWh a po transformácii bolo chladiace zariadenie v zime odstavené na 90 dní a ročná spotreba energie klesla na 1 479 300 kWh, čím sa ušetrilo 342 800 kWh elektriny ročne.

Pokiaľ ide o transformáciu chladenia kancelárskych priestorov, chladenie kancelárskych priestorov je začlenené do systému vodného chladenia tlačového procesu prostredníctvom ukotvenia potrubia a pôvodný systém centrálnej klimatizácie Carrier je otvorený iba v skorých ranných hodinách výroby v dielni a čas spustenia sa skráti na jednu-tretinu originálu, čo výrazne zlepšuje efektivitu využitia klimatizačného hostiteľa systému klimatizácie Carrier a šetrí hodiny spotreby energie systému chladenia vody v tlačiarni Carrier16 (jeden hostiteľ Carrier, dve obehové čerpadlá a jeden ventilátor chladiacej veže) každý deň. Klimatizácia v kancelárskych priestoroch sa používa hlavne 4 mesiace (spolu 120 dní) na jar a v lete, čím sa po renovácii ušetrí 857 000 kWh spotreby energie ročne.

Celková ročná spotreba energie troch 18,5 kW obehových čerpadiel pred transformáciou bola 486 200 kWh a po transformácii sa priemerná prevádzková frekvencia znížila na 40 Hz, spotreba energie sa znížila o 20 % a celková ročná spotreba energie troch čerpadiel sa znížila na 388 900 kWh, čím sa ušetrilo 97 200 kWh elektriny za rok.kWh.

Po komplexnom účtovaní sa zistilo, že spoločnosť ušetrila 1,297 milióna kWh elektriny a približne 907 900 juanov na účtoch za elektrinu ročne. Súčasne je chyba regulácie teploty systému po transformácii menšia alebo rovná 0,5 stupňa, čo úplne rieši problém kondenzátu a výrazne znižuje poruchovosť tlačového zariadenia. Celý proces je automaticky monitorovaný a čas odozvy na poruchu je skrátený na menej ako 5 minút, pričom sa zohľadňuje technická efektívnosť, ekonomické prínosy a výhody manažmentu.