Aastane elektrisääst ületab 900 000; jagage printimisprotsessi jahutusveesüsteemi intelligentse ümberkujundamise praktikat!

Autorirühma trükitehase traditsiooniline protsessivee jahutussüsteem vastutab peamiselt kahe Saksa MANN COLORMANi laiformaatmasina tootmisliini elektrikilbi ja peamootori jahutamise eest, mis on töötanud ligi 20 aastat ning seal on mitu silmapaistvat valupunkti: Trane'i külmutusseade, veepump ja muud seadmed töötavad fikseeritud võimsusel ning energia õhutarbimine on tõsine; Temperatuuri reguleerimise viga on suur ja suvel on kerge kondenseerumine, mis mõjutab printimiskvaliteeti ja seadmete eluiga ning põhjustab palju jooksmis- ja tilkumisprobleeme; Suvine jahutus kontori- ja tootmispiirkondades põhineb sõltumatutel Carrier hostsüsteemidel ja üldine energiatarbimine on endiselt kõrge.

Selleks käivitas meie tehas tegeliku toodangu põhjal PLC{0}}põhise protsessivee jahutussüsteemi ümberkujundamise, saavutas PID-juhtimisalgoritmi abil täpse temperatuurikontrolli ja intelligentse energiasäästu ning laiendas uuenduslikult funktsiooni "talvine printimine jahutusenergia säästmine + suvine kontorijahutus". Pärast ümberkujundamist on süsteemi temperatuuri reguleerimise viga väiksem kui 0,5 kraadi või sellega võrdne ja kõikehõlmav energiasäästumäär on kuni 30%, mis mitte ainult ei paku ettevõtetele tugevat tuge kulude vähendamisel ja tõhususe suurendamisel, vaid pakub ka praktilisi kogemusi trükiettevõtete rohelise energia{5}}säästutehnoloogia ajakohastamiseks.

Analüüsige hetkeolukorda ja selgitage välja jahutussüsteemi ümberkujundamise põhivajadused

Trükiseadmete kiirel{0}}töötamisel toodavad elektroonilised juhtseadmed, näiteks elektrikilbis olevad sagedusmuundurid, suurel hulgal soojusenergiat, mis mõjutab otseselt seadme eluiga ning põhjustab isegi seadme rikke ja seiskamise, mis on ka põhiprobleem, mida protsessivee jahutussüsteem peab lahendama.

Meie tehase algne protsessivesijahutussüsteem kasutab traditsioonilist konfiguratsioonirežiimi "külmutusmasin + jahutustorn + veepump" ning põhivarustus sisaldab kahte vesi-jahutusega Trane'i hosti, kahte rist-voolujahutustorni, mitut tsirkulatsioonipumpa, aga ka tavalisi solenoidventiile, juhtventiile ja plaatsoojusvahetiid. Kontori- ja tootmispindade jahutuse tagab eraldi sõltumatute suurte tsentrifugaalkliimaseadmete komplekt Carrier. Pärast aastatepikkust tööpraktikat on protsessivee jahutussüsteem paljastanud kolm lahendamata probleemi.

(1) Ebapiisav temperatuuri reguleerimise täpsus. Toetudes külma vee otsesele jahutamisele keskkliimaseadmest, ei saa temperatuuri paindlikult vastavalt tootmisnõudlusele reguleerida ja väljalaskevee temperatuuriviga on suur, mistõttu on protsessivee temperatuuri seadmete nõuete täitmine keeruline.

(2) Energiatarbimine on endiselt suur. Ühest küljest töötab trükkimise jahutuse keskkliimaseade täisvõimsusel aastaringselt ning seda toetaval veepumbal ja ventilaatoril puudub intelligentne kiiruse reguleerimise mehhanism. Teisest küljest sõltub kontoripinna jahutus tehase algsest sõltumatust kandjakliimaseadmest ja tegelik jahutusvajadus on tehase mastaabi vähenemise tõttu hilisemas etapis oluliselt vähenenud, kuid algse hosti jahutusvõimsust pole sobitatud ega kohandatud, mille tulemuseks on suur hulk energiaraiskamist ja tegevuskulusid veelgi.

(3) Madal automatiseerituse tase. Täiuslike reaalajas-jälgimis- ja rikkehäirefunktsioonide puudumine, peamisi parameetreid, nagu temperatuur ja rõhk, tuleb käsitsi kontrollida ja registreerida ning seadmete tõrketele reageerimine jääb maha, mis mitte ainult ei suurenda tööjõukulusid, vaid võib põhjustada ka tootmiskatkestusi enneaegse kõrvaldamise tõttu.

Koos tegeliku tootmise ja riikliku energiasäästupoliitika{0}}nõuetega selgitab see ümberkujundamine viis põhivajadust.

(1) Täpne temperatuuri reguleerimine. Jahutusvee temperatuuri reguleeritav vahemik on seatud 13–22 kraadini ja väljalaskevee temperatuuriviga on rangelt kontrollitud väärtusega Vähem kui 0,5 kraadi või sellega võrdne, mis lahendab põhimõtteliselt kondensaadi tekkimise probleemi.

(2) Energia säästmine ja tarbimise vähendamine. Optimeerige seadmete töörežiimi intelligentse juhtimise abil, vähendage oluliselt keskkliimaseadmete, veepumpade ja ventilaatorite energiatarbimist.

(3) Arukas jälgimine. Sellel on reaalajas kuvamisfunktsioonid-peamiste parameetrite jaoks, nagu temperatuur ja rõhk, ning automaatsed veatuvastus- ja häirefunktsioonid, mis võimaldavad operaatoritel süsteemi tööolekut õigeaegselt mõista.

(4) Stabiilne ja usaldusväärne. See toetab automaatset ja käsitsi kaherežiimilist-lülitamist, mis tagab tootmise järjepidevuse käsitsi töötamise kaudu, kui süsteem ebaõnnestub, ja vältida tootmisliini seisakuid seadmete rikke tõttu.

(5) Majanduslik kohanemine. Pole vaja lisada uusi suuremahulisi-seadmeid ega algsel süsteemil põhinevat versiooniuuendust, et kontrollida ümberkujundamiskulusid võimalikult suurel määral ja tagada, et projektist võidavad-võidavad majanduslikud ja sotsiaalsed eelised.

Riistvarauuendus, et luua riistvara tugisüsteem täpseks temperatuuri reguleerimiseks

Selle teisenduse põhiidee põhineb PLC-l kui tuumal, PID-juhtimisel kui algoritmi toel, intelligentsel tajumisel alusena riistvara optimeerimise ja tarkvarauuenduse kaudu, et luua uus jahutussüsteem "täpne temperatuuri juhtimine + energiasäästlik toimimine + intelligentne jälgimine", põhiidee on riistvara uuendamine, juhtimise uuendamine, riistvara kohandamise põhimõte ja režiimide uuendamise põhimõte, riistvara mitmekesistatavus ja algoritmi optimeerimine. et tagada iga komponendi koordineeritud ja tõhus toimimine.

(1) Põhijuhtseade valib turul olevad kesk-klassi PLC-tooted ja saab vastavalt tegelikele vajadustele valida mitu kaubamärki, nagu Siemens, Mitsubishi, Innovance ja muud kaubamärgid, koos vastavate analoogsisendimoodulite, väljundmoodulitega ja integreeritud sisend-/väljundmoodulitega, et rahuldada täielikult süsteemi signaali hankimise ja juhtimise vajadusi. See teisendus kasutab juhtimistuumana Siemensi S7-1200 seeria PLC-d, mis on varustatud 1214CDC/DC/DC mudeli CPU-ga ja toetab 8 välist laiendusmoodulit, et rahuldada keerulisi juhtimisvajadusi. Koos SM1231 AI 8 × 13 BIT analoogsisendi mooduliga, SM1232 AO 4 × 14 BIT analoogväljundmooduliga ja SM1234 AI / AO 4 × 13 BIT / 2 × 14 BIT analoogsisendi / väljundmooduliga vastutab see andurite signaalide vastuvõtmise, vastavate signaalide töötlemise, paindlikkuse ja signaalide töötlemise parandamise eest.

(2) Inimese-arvuti interaktsiooni liides kasutab 8–10{4}-tollist tavalist puuteekraani, mis toetab mitme-seadmega sidet ja reaalajas{9}}jälgimisfunktsioone, mis võimaldab operaatoritel süsteemi tööolekut ja parameetrite reguleerimist intuitiivselt mõista. HMI HMI kasutab Siemensi TP900 Comfort 9-tollist ekraani, mis toetab mitme PLC-suhtlust ja reaalajas jälgimise funktsioone, mistõttu on operaatoritel lihtne süsteemi tööolekut intuitiivselt mõista ja parameetreid reguleerida.

(3) Andur- ja täitmisseadmete valik keskendub stabiilsusele ja täpsusele, temperatuuriandur valib tooted, mille vahemik katab tootmiskeskkonna temperatuurivahemiku ja stabiilse signaaliväljundi, rõhuandur kohandub täpselt torujuhtme rõhutingimustega ja sondi varda pikkus on mõistlikult seatud vastavalt torujuhtme tegelikule suurusele tehasepiirkonnas (Märkus: toru varda pikkus on pool torujuhtme läbimõõdust) tuvastamisandmete täpsust.

(4) Ventiil ja täiturmehhanism on varustatud kiire reageerimiskiirusega ja suure juhtimistäpsusega elektriliste kolmekäiguliste ventiilidega ning kohandatud täiturmehhanismidega, mis reguleerivad täpselt vee voolukiirust ja tagavad temperatuuri reguleerimise efekti. Sagedusmuundur valib tooted, mille võimsus on kohandatud veepumpadele ja ventilaatoritele ning toetab täpset sageduse reguleerimist, mis tagab mitte ainult seadmete sujuva käivitamise ja seiskamise, vaid ka energiasäästliku töö. See renoveerimine võtab kasutusele Siemensi SVB-seeria täiturmehhanismid, mille maksimaalne pöördemoment on 1600 N; Elektrilise täiturmehhanismi valik tuleb määrata koos klapi korpuse, toru ja toru rõhuga, see tähendab, et see vastaks "ajami pöördemomendile, mis on suurem või võrdne klapi maksimaalse käivitusmomendiga × ohutustegur (1,3–1,5)".

(5) Rakendage jahutustorni algse spiraalküttekeha ühendusjuhtimist, et vältida veetemperatuuri talvel külmumist ja süsteemi tsirkulatsiooni mõjutamist; Relee komponendid kasutavad lülitustoiteallikaid, trafosid ja releed pinge ja võimsuse sobitamisega, et anda kindel garantii kogu vooluahela süsteemi stabiilseks tööks.

Seadmete valikul tuleks valida võimalikult palju sama marki ning erinevate brändikomponentide kombinatsioonide ühtsus ja koordineerimine on kehv, mis on altid vigadele, mis lõppkokkuvõttes toob kaasa silumise raskuse suurenemise ja hoolduste arvu suurenemise. Järgnevalt on toodud kolm peamist meedet riistvara ümberkujundamiseks.

01/ Optimeerige toruühendused

(1) Jahutustorni sisse- ja väljalasketorud renoveeritakse paralleelselt tsentraalse kliimaseadme jahutusvee torudega (nagu näidatud joonisel 1) ning sisse- ja väljalülitamise juhtimiseks on paigaldatud solenoidventiilid ning kui talvel on välistemperatuur madal, saab jahutustorni jahutusvett kasutada otse keskkliimaseadme jahutusvee asendamiseks, mis vähendab oluliselt kliimaseadme tööaega ja vähendab oluliselt kliimaseadme tööaega.

Joonis 1 Renoveerimise tegevuskava

(2) Renoveerige ja optimeerige tehase algse kontoripiirkonna kliimaseadme ja jahutustorud ning lisage ventiilid, et katkestada ühendustorustik kontoripinna ja originaalse Carrieri keskkliimaseadme vahel, et algne keskkliimaseade saaks säilitada iseseisva töö ja teenindada ainult esialgseid kohandamisstsenaariume, näiteks ajalehtede tootmise töökodasid; Kontoriala jahutustorustik on täpselt ühendatud olemasoleva tehase printijahutussüsteemi tsentraalse kliimaseadme jahutusvee torustikuga, mis saab otse kasutada printimisjahutussüsteemi liigset jahutusvõimsust kontoripinna jahutamiseks, ilma et kulutaks täiendavat energiat külmaallika genereerimiseks, vähendades seeläbi oluliselt Carrieri tsentrifugaalsüsteemi tööaega, märkimisväärselt energiatõhusat tsentraalset kliimaseadet, energiat tõhusalt taaskasutades. säästmise ja tarbimise vähendamise eesmärgid.

02/ Lisatud väline manuaalahel

Süsteemi rikke või hoolduse korral saavad operaatorid ventiilide ja pumpade tööd käsitsi juhtida, et tagada, et tootmist ei mõjutata ja parandada süsteemi töökindlust.

03/ Taju jälgimise võrgustiku täiustamine

Temperatuuri- ja rõhuandurid on paigaldatud nelja põhiasendisse – jahutusseadme sisselaskeava, külmutatud väljalaskeava, jahutuse sisselaskeava ja jahutusväljundi –, et koguda jahutussüsteemi kogu protsessi andmeid, pakkuda põhjalikku ja täpset andmete tuge PLC täpseks juhtimiseks ning tagada temperatuuri reguleerimise ja energiasäästu{0}}eesmärkide saavutamine.

Tarkvara optimeerimine intelligentsete juhtimispõhiprogrammide loomiseks

Selle ümberkujundamise käigus valib tarkvarakujundus integreeritud funktsioonide ja mugava tööga tavaseadmete juhtimistarkvara arendusplatvormi, mis peab toetama mitmesuguseid programmeerimiskeeli, mis võib lihtsustada programmi kirjutamise ja silumise protsessi, lühendada tõhusalt projekti tsüklit ja pakkuda tehnilist tuge süsteemi stabiilseks toimimiseks. Disain kasutab Siemens Botu V17 (TIA PORTAL V17), arvestades, et projekteerimistarkvara peab ühilduma riistvaraliste PLC-de ja puutetundlike ekraanidega, mistõttu eelistatakse sama kaubamärgi tooteid.

Intelligentse juhtimisprogrammi ülesehituse tuum sisaldab kolme moodulit: andmete teisendamine, kahe{0}}režiimi juhtimine ja alarm. Andmete teisendusmoodul teisendab täpselt anduri kogutud 4-20 mA analoogsignaali temperatuuri- ja rõhuväärtusteks, mida juhtseade suudab ära tunda NORM_X standardjuhiste ja SCALE_X skaleerimisjuhiste järgi. Siemensi analoogi iga kanali andmelaius on 16 bitti ja fikseeritud töövahemik on reguleeritud väärtusele -27648–27648, mis vastab sisend- ja väljundpingele ±10 V, millest 5533–27648 vastab sisend- ja väljundvoolule 4–20 mA ning ujukomaandmed on saadud standardtoiminguga 0–1,0. „VÄLJAS=(VÄÄRTUS–MIN)/(MAX–MIN)“ ja seejärel skaleeritud tehe „OUT=[VALUE×(MAX–MIN)]+MIN“ Andmete teisendamise täpsuse tagamiseks looge vastavus tegelike füüsiliste suurustega.

Kahe{0}}režiimi juhtimine on selle tarkvaradisaini põhiuuendus, mis suudab automaatselt töörežiimi vastavalt välistemperatuurile lülitada, et maksimeerida energiakasutust (joonis 2). Päevarežiimis, kui välistemperatuur on kõrge (üle 12 kraadi), käivitab süsteem keskkliima, reguleerib PID juhtimisalgoritmi abil reaalajas klapi avanemist ja sagedusmuunduri sagedust, juhib täpselt külma vee kogust ja pumba kiirust ning hoiab süsteemis konstantset rõhku ja temperatuuri. Lisaks optimeerib PID-juhtimisalgoritm automaatselt reguleerimisparameetreid, võrreldes seatud temperatuuri, rõhuerinevust ja tegelikku tuvastusväärtust, tagades, et klapi avanemine ja pumba kiirus on alati optimaalses olekus, mis mitte ainult ei taga jahutusefekti, vaid väldib ka energia raiskamist.

Joonis 2 Kahe-režiimi juhtliides

Talverežiimis, kui välistemperatuur on madal (vähem kui 12 kraadi või sellega võrdne), lülitab süsteem automaatselt välja kliimaseadme, avab jahutustorni ja tsentraalse kliimaseadme torustiku sideklapi ning kasutab jahutamiseks otse jahutustorni vett. Sel ajal reguleeritakse ventilaatori kiirust ja küttekeha sisse/välja PID-juhtimisalgoritmi abil, et vältida veetemperatuuri liiga madalat langemist ja külmumist, mis mõjutab süsteemi tsirkulatsiooni, minimeerides samal ajal energiatarbimist, et saavutada talvise jahutussüsteemi tõhus töö.

Häireprogrammi kavandamisel arvestatakse täielikult süsteemi töö ohutuse ja töökindlusega. Seades künnised põhiparameetritele nagu temperatuur ja rõhk, kui tuvastatud andmed ületavad normaalvahemikku või tekib seadme rike, käivitab süsteem kohe häiresignaali ja kuvab selle selgelt HMI liidesel, andes samal ajal tagasi ka PLC sisendmoodulile. See võimaldab operaatoritel probleeme kiiresti tuvastada ja kiiresti reageerida. HMI inimese{3}}masina liides on loodud mitme funktsionaalse ekraaniga (joonis 3), mis toetab ühe-klõpsuga ümberlülitamist ja suudab kuvada reaalajas põhiteavet, sealhulgas süsteemi töörežiimi, erinevate torustike temperatuurid ja rõhud ning klapi avanemisaste. Samuti toetab see temperatuuri seadistus- ja häirekinnitustoiminguid, võimaldades operaatoritel kõikehõlmavalt ja intuitiivselt mõista süsteemi töö olekut, vähendades oluliselt tööraskusi ja väärkasutuse ohtu ning parandades üldist tootmise efektiivsust.

Joonis 3 HMI liides

Energiatarbimise arvestus toob esile energiasäästu ja heitkoguste vähendamise muundamise tõhususe

Energiatarbimise arvestus põhineb trükikoja tegelikel tootmistingimustel, protsessivee jahutussüsteem töötab 24 tundi ööpäevas 365 päeva aastas ning talverežiimi tööperiood on koondunud detsembrist järgmise aasta veebruarini, kokku 90 päeva; Tööstuselektri hinnaks on arvestatud 0,7 jüaani/kWh.

Protsessivee jahutusseade on selle transformatsiooni põhiline energiasäästu{0}}lüli. Enne ümberkujundamist ulatus külmutusmasina aastane voolutarve 1 822 100 kWh-ni ja pärast ümberkujundamist seisis külmutusmasin talvel 90 päevaks ning aastane võimsustarve langes 1 479 300 kWh-ni, säästes aastas 342 800 kWh elektrienergiat.

Kontoriruumi jahutuse ümberkujundamise osas on kontoriruumi jahutus integreeritud printimisprotsessi vesijahutussüsteemi torujuhtme dokkimise kaudu ja Carrieri algne keskkliimasüsteem on avatud ainult töökoja varahommikusel tootmisajal ning käivitusaeg-lüheneb ühele-kolmandikule originaalist, mis parandab oluliselt kasutamise jahutustõhusust, trükkimissüsteemi jahutussüsteemi energiatarbimist ja töötunde võib säästa energiat. Carrieri keskkliimasüsteemi (üks Carrier host, kaks tsirkulatsioonipumpa ja üks jahutustorni ventilaator) iga päev. Büroopinna konditsioneer on kasutusel põhiliselt 4 kuud (kokku 120 päeva) kevadel ja suvel, säästes peale renoveerimist energiakulu 857 000 kWh aastas.

Kolme 18,5 kW tsirkulatsioonipumba aastane koguvõimsus oli enne ümberkujundamist 486 200 kWh ja pärast ümberkujundamist vähendati keskmine töösagedus 40 Hz-ni, energiatarbimine vähenes 20% ja kolme pumba aastane koguvõimsus vähenes 388 900 kWh-ni, säästes 97 200 kWh elektrit aastas.

Pärast põhjalikku raamatupidamisarvestust leiti, et ettevõte säästis aastas 1,297 miljonit kWh elektrit ja umbes 907 900 jüaani elektriarvetelt. Samal ajal on süsteemi temperatuuri reguleerimise viga pärast transformatsiooni alla 0,5 kraadi või sellega võrdne, mis lahendab täielikult kondensaadiprobleemi ja vähendab oluliselt trükiseadmete rikete määra. Kogu protsessi jälgitakse automaatselt ning tõrkereaktsiooni aeg lüheneb alla 5 minuti, võttes arvesse tehnilist efektiivsust, majanduslikku kasu ja halduskasu.