Årlige strømbesparelser overstiger 900 000; deling av praksisen med intelligent transformasjon av utskriftsprosessen kjølevann system!

Det tradisjonelle prosessvannkjølesystemet til trykkeriet til forfatterens gruppe er hovedsakelig ansvarlig for kjøling av det elektriske skapet og hovedmotoren til de to tyske MANN COLORMAN bredformatmaskinproduksjonslinjene, som har vært i drift i nesten 20 år, og det er flere enestående smertepunkter: Trane kjølevert, vannpumpe og annet utstyr opererer med fast kraft, og energien luftforbruk er alvorlig; Temperaturkontrollfeilen er stor, og det er lett å oppstå kondens om sommeren, noe som påvirker utskriftskvaliteten og utstyrets levetid, og vil forårsake mange løpe- og dryppproblemer; Sommerkjøling i kontor- og produksjonsområder er avhengig av uavhengige Carrier-vertssystemer, og det totale energiforbruket er fortsatt høyt.

For dette formål, basert på den faktiske produksjonen, lanserte fabrikken vår transformasjonen av PLC-basert prosessvannkjølingssystem, oppnådde presis temperaturkontroll og intelligent energisparing gjennom PID-kontrollalgoritme, og utvidet innovativt funksjonen "vinterutskriftskjøling energisparing + sommerkontorkjøling". Etter transformasjonen er temperaturkontrollfeilen til systemet mindre enn eller lik 0,5 grader, og den omfattende energisparingsgraden er så høy som 30 %, noe som ikke bare gir solid støtte for bedrifter for å redusere kostnader og øke effektiviteten, men også gir replikerbar praktisk erfaring for oppgradering av grønn energisparende teknologi for trykkerier.

Analyser den nåværende situasjonen og klargjør kjernebehovene for transformasjon av kjølesystem

I prosessen med høy-drift av utskriftsutstyr vil elektronisk kontrollutstyr som frekvensomformere i det elektriske skapet generere en stor mengde varmeenergi, som direkte påvirker utstyrets levetid, og til og med forårsaker utstyrssvikt og avstengning, som også er kjerneproblemet som skal løses av prosessvannkjølesystemet.

Det originale prosessvannkjølesystemet til fabrikken vår bruker den tradisjonelle konfigurasjonsmodusen "kjølevert + kjøletårn + vannpumpe", og kjerneutstyret inkluderer to vann-kjølte Trane-verter, to kryss-kjøletårn, flere sirkulasjonspumper, samt vanlige magnetventiler, kontrollventiler og platevarmevekslere. Avkjøling av kontor- og produksjonsområdene leveres separat av et sett med uavhengige, store sentrifugale Carrier sentrale klimaanlegg. Etter mange års driftspraksis har prosessvannkjølesystemet avdekket tre utestående problemer.

(1) Utilstrekkelig temperaturkontrollnøyaktighet. Basert på direkte kjøling av kaldt vann fra sentral klimaanlegg, kan temperaturen ikke justeres fleksibelt i henhold til produksjonsbehovet, og temperaturfeilen til utløpsvannet er stor, noe som gjør det vanskelig å oppfylle kravene til utstyret for prosessvanntemperatur.

(2) Energiforbruket er fortsatt høyt. På den ene siden går det sentrale klimaanlegget for utskriftskjøling med full kapasitet hele året, og den støttende vannpumpen og viften mangler en intelligent hastighetsreguleringsmekanisme. På den annen side er kjølingen av kontorområdet avhengig av den originale uavhengige luftkondisjoneringsverten til anlegget, og det faktiske kjølebehovet har sunket betydelig på grunn av reduksjonen av anleggets skala i det senere stadiet, men kjølekapasiteten til den opprinnelige verten har ikke blitt matchet og justert, noe som resulterer i en stor mengde energiavfall og ytterligere økende driftskostnader.

(3) Lav grad av automatisering. Mangel på perfekte sanntidsovervåkings- og feilalarmfunksjoner, nøkkelparametere som temperatur og trykk må inspiseres og registreres manuelt, og utstyrsfeilrespons henger etter, noe som ikke bare øker arbeidskostnadene, men også kan føre til produksjonsavbrudd på grunn av utidig avhending.

Kombinert med den faktiske produksjonen og kravene i den nasjonale{0}energisparingspolitikken, klargjør denne transformasjonen fem kjernebehov.

(1) Nøyaktig temperaturkontroll. Det justerbare området for kjølevannstemperatur er satt til 13 ~ 22 grader, og temperaturfeilen til utløpsvannet er strengt kontrollert til Mindre enn eller lik 0,5 grader, noe som fundamentalt løser problemet med kondensatgenerering.

(2) Energisparing og forbruksreduksjon. Optimaliser driftsmodusen til utstyret gjennom intelligent kontroll, reduser energiforbruket til sentrale klimaanlegg, vannpumper og vifter.

(3) Intelligent overvåking. Den har sanntidsvisningsfunksjoner for nøkkelparametere som temperatur og trykk, og har også automatisk feildeteksjon og alarmmeldingsfunksjoner, noe som er praktisk for operatører å forstå driftsstatusen til systemet i tide.

(4) Stabil og pålitelig. Den støtter automatisk og manuell dobbelt-modusbytte, som kan sikre produksjonskontinuitet gjennom manuell drift når systemet svikter, og unngå nedetid i produksjonslinjen på grunn av utstyrsfeil.

(5) Økonomisk tilpasning. Det er ikke nødvendig å legge til nytt stor-utstyr og oppgradere basert på det originale systemet for å kontrollere transformasjonskostnadene i størst mulig grad og sikre at prosjektet oppnår en vinn-vinn-situasjon med økonomiske og sosiale fordeler.

Maskinvareoppgradering for å bygge et maskinvarestøttesystem for presis temperaturkontroll

Kjerneideen til denne transformasjonen er basert på PLS som kjerne, PID-kontroll som algoritmestøtte, intelligent persepsjon som grunnlag, gjennom maskinvareoptimalisering og programvareoppgradering, for å bygge et nytt kjølesystem med "presis temperaturkontroll + energi-sparende drift + intelligent overvåking", kjerneideen er rundt maskinvareoppgradering, kontrolloppgradering, algoritmeoptimalisering av adherer-modus og koordinert innovasjon av maskinvare for å sikre prinsippet om tilpasning og koordinert modus. og effektiv drift av hver komponent.

(1) Kjernekontrollenheten velger de vanlige PLS-produktene fra-markedet i markedet, og kan velge flere merker som Siemens, Mitsubishi, Inovance og andre merker i henhold til faktiske behov, med tilsvarende analoge inngangsmoduler, utgangsmoduler og integrerte inngangs-/utgangsmoduler for fullt ut å møte behovene til systemsignalinnsamling og kontroll. Denne transformasjonen bruker Siemens S7-1200 series PLC som kontrollkjerne, utstyrt med 1214CDC/DC/DC modell CPU, og støtter 8 eksterne utvidelsesmoduler for å møte komplekse kontrollbehov. Kombinert med SM1231 AI 8×13BIT analog inngangsmodul, SM1232 AO 4×14BIT analog utgangsmodul og SM1234 AI/AO 4×13BIT/2×14BIT analog inngangs-/utgangsmodul, er den ansvarlig for å motta sensorsignaler, sende ut kontrollsignaler, respektere signalprosesser og forbedre fleksibilitet.

(2) Det menneskelige-datamaskininteraksjonsgrensesnittet tar i bruk en 8~10-tommers vanlig berøringsskjerm, som støtter multi-enhetskommunikasjon og sanntids-overvåkingsfunksjoner, noe som er praktisk for operatører å intuitivt forstå systemets driftsstatus og parameterjustering. HMI HMI bruker Siemens TP900 Comfort 9{10}}tommers skjerm, som støtter multi-PLC-kommunikasjon og sanntidsovervåkingsfunksjoner, noe som gjør det enkelt for operatører å intuitivt forstå driftsstatusen til systemet og justere parametere.

(3) Valget av sensor- og utførelsesutstyr fokuserer på stabilitet og nøyaktighet, temperatursensoren velger produkter med et område som dekker temperaturområdet til produksjonsmiljøet og stabil signalutgang, trykksensoren tilpasser seg nøyaktig til trykkforholdene i rørledningen, og lengden på sondestangen er rimelig innstilt i henhold til den faktiske størrelsen på rørledningen i fabrikkområdet til rørledningen (Merk: stavens diameter er halve diameteren til sonden) nøyaktigheten av deteksjonsdataene.

(4) Ventilen og aktuatoren er utstyrt med elektriske tre-ventiler med rask responshastighet og høy kontrollnøyaktighet og tilpassede aktuatorer for nøyaktig å justere vannstrømningshastigheten og sikre temperaturkontrolleffekten. Frekvensomformeren velger produkter med effekt tilpasset vannpumper og vifter, og støtter presis frekvensjustering, som ikke bare kan sikre jevn start og stopp av utstyret, men også oppnå energisparende drift. Denne renoveringen tar i bruk aktuatorer fra Siemens SVB-serien, med et maksimalt dreiemoment på 1600N; Valget av elektrisk aktuator må bestemmes i kombinasjon med ventilhuset, røret og rørtrykket, det vil si for å møte "aktuatormomentet større enn eller lik det maksimale startmomentet til ventilens sikkerhetsfaktor (1,3~1,5)".

(5) Implementer koblingskontroll for den originale spolevarmeren til kjøletårnet for å forhindre at vanntemperaturen fryser om vinteren og påvirker systemets sirkulasjon; Relékomponentene bruker byttestrømforsyninger, transformatorer og releer med spennings- og effekttilpasning for å gi en solid garanti for stabil drift av hele kretssystemet.

Det samme merket bør velges så mye som mulig for valg av utstyr, og enheten og koordineringen av ulike merkekomponentkombinasjoner er dårlige, noe som er utsatt for feil, noe som til slutt fører til en økning i vanskelighetsgraden med feilsøking og en økning i antall vedlikehold. Følgende er tre nøkkelmål for maskinvaretransformasjon.

01/ Optimaliser rørkoblinger

(1) Innløps- og utløpsrørene til kjøletårnet renoveres parallelt med de sentrale klimaanleggets kjølevannsrør (som vist i figur 1), og magnetventiler er installert for å kontrollere på/av, og når utetemperaturen er lav om vinteren, kan kjøletårnets kjølevann brukes direkte til å erstatte det sentrale klimaanlegget kjøltvann, noe som i stor grad reduserer driftstiden for luftkondisjoneringen og reduserer energiforbruket.

Figur 1 Veikart for renovering

(2) Renover og optimaliser luftkondisjonerings- og kjølerørene i det opprinnelige fabrikkkontorområdet, og legg til ventiler for å kutte av forbindelsesrørledningen mellom kontorområdet og det originale Carrier-sentralklimaanlegget, slik at det originale sentrale klimaanlegget kan opprettholde uavhengig drift og kun betjene de originale tilpasningsscenariene som avisproduksjonsverksteder; Kjølerørledningen i kontorområdet er nøyaktig koblet til den sentrale luftkondisjoneringskjølevannsrørledningen til utskriftskjølesystemet til det eksisterende anlegget, som direkte kan bruke overskuddskjølekapasiteten til utskriftskjølesystemet til å kjøle ned kontorområdet uten å forbruke ekstra energi for å generere en kald kilde, og dermed redusere driftstiden til Carriers sentrifugale sentralklimaanlegg, effektivt energiforbruk, resirkulering, energieffektivt energiforbruk. betydelige mål for energisparing og forbruksreduksjon.

02/ Lagt til ekstern manuell krets

Ved systemfeil eller vedlikehold kan operatører manuelt kontrollere driften av ventiler og pumper for å sikre at produksjonen ikke påvirkes og forbedre påliteligheten til systemdriften.

03/ Forbedre persepsjonsovervåkingsnettverket

Temperatur- og trykksensorer er installert i de fire nøkkelposisjonene kjøleinntak, frosset utløp, kjøleinntak og kjøleuttak for å realisere datainnsamlingen av hele prosessen med kjølesystemet, gi omfattende og nøyaktig datastøtte for PLS presis kontroll, og sikre realisering av temperaturkontroll og energisparingsmål-.

Programvareoptimalisering for å lage intelligente kontrollkjerneprogrammer

I denne transformasjonen velger programvaredesignet en vanlig programvareutviklingsplattform for utstyrskontroll med integrerte funksjoner og praktisk drift, som trenger å støtte en rekke programmeringsspråk, som kan forenkle programskriving og feilsøkingsprosessen, effektivt forkorte prosjektsyklusen og gi teknisk støtte for stabil drift av systemet. Designet bruker Siemens Botu V17 (TIA PORTAL V17), med tanke på at designprogramvaren må være kompatibel med maskinvare-PLSer og berøringsskjermer, så de samme merkevareproduktene foretrekkes.

Kjernen i design av intelligent kontrollprogram inkluderer tre moduler: datakonvertering, dobbel-moduskontroll og alarm. Datakonverteringsmodulen konverterer nøyaktig det 4~20mA analoge signalet som samles inn av sensoren til temperatur- og trykkverdier som kan gjenkjennes av kontrollenheten ved NORM_X standardiserte instruksjoner og SCALE_X skaleringsinstruksjoner. Databredden til hver kanal til Siemens analog er 16 biter, og det faste driftsområdet justeres til -27648~27648, tilsvarende inngangs- og utgangsspenningen ±10V, hvorav 5533~27648 tilsvarer inngangs- og utgangsstrømmen på 4~20mA, og flytepunktsdataene oppnådd med standardiserte 0~1. "UT=(VERDI–MIN)/(MAX–MIN)", og deretter den skalerte operasjonen "UT=[VALUE×(MAX–MIN)]+MIN" Etabler samsvar med faktiske fysiske mengder for å sikre nøyaktigheten av datakonverteringen.

Dobbel-moduskontroll er kjerneinnovasjonen i denne programvaredesignen, som automatisk kan bytte driftsmodus i henhold til utetemperaturen for å maksimere energiutnyttelsen (Figur 2). I daglig modus, når utetemperaturen er høy (mer enn 12 grader), starter systemet det sentrale klimaanlegget, justerer ventilåpningen og frekvensomformerens frekvens i sanntid gjennom PID-kontrollalgoritmen, kontrollerer nøyaktig mengden kaldt vann og hastigheten til pumpen, og opprettholder konstant trykk og temperatur i systemet. I tillegg optimaliserer PID-kontrollalgoritmen automatisk justeringsparametrene ved å sammenligne innstilt temperatur, trykkforskjell og faktisk deteksjonsverdi, og sikrer at ventilåpningen og pumpehastigheten alltid er i optimal tilstand, noe som ikke bare sikrer kjøleeffekten, men også unngår energisløsing.

Figur 2 Dobbelt-moduskontrollgrensesnitt

I vintermodus, når utetemperaturen er lav (Mindre enn eller lik 12 grader), slår systemet automatisk av klimaanlegget, åpner kjøletårnet og den sentrale luftkondisjoneringsrørledningens kommunikasjonsventil, og bruker kjøletårnvannet direkte til kjøling. På dette tidspunktet justeres viftehastigheten og varmeapparatet på/av gjennom en PID-kontrollalgoritme for å forhindre at vanntemperaturen faller for lavt og forårsaker frysing som påvirker systemets sirkulasjon, samtidig som energiforbruket minimeres for å oppnå effektiv drift av vinterkjølesystemet.

Alarmprogrammets design tar fullt ut sikkerheten og påliteligheten til systemdriften. Ved å stille inn terskler for nøkkelparametere som temperatur og trykk, når de oppdagede dataene overskrider normalområdet eller det oppstår en enhetsfeil, utløser systemet umiddelbart et alarmsignal og viser det tydelig på HMI-grensesnittet, samtidig som det sendes tilbake til PLS-inngangsmodulen. Dette lar operatører raskt identifisere problemer og reagere raskt. HMI-grensesnittet for menneskelig-maskin er utformet med flere funksjonelle skjermer (figur 3), som støtter ett-klikksbytte, og kan vise nøkkelinformasjon i sanntid, inkludert systemdriftsmodus, temperaturer og trykk for ulike rørledninger og ventilåpningsgraden. Den støtter også temperaturinnstilling og alarmbekreftelsesoperasjoner, noe som gjør det mulig for operatører å forstå systemets driftsstatus omfattende og intuitivt, noe som i stor grad reduserer driftsvansker og risiko for feilbruk, og forbedrer den totale produksjonseffektiviteten.

Figur 3 HMI-grensesnitt

Energiforbruksregnskap fremhever effektiviteten av energisparing og utslippsreduksjonstransformasjon

Energiforbruksregnskapet er basert på de faktiske produksjonsforholdene til trykkeriet, prosessvannkjølesystemet går 24 timer i døgnet, 365 dager i året, og driftsperioden for vintermodus er konsentrert fra desember til februar året etter, totalt 90 dager; Prisen på industriell strøm er beregnet til 0,7 yuan/kWh.

Verten for prosessvannkjøling er den energisparende-kjernelenken i denne transformasjonen. Før transformasjonen nådde det årlige strømforbruket til kjøleverten 1 822 100 kWh, og etter transformasjonen ble kjøleverten stoppet i 90 dager om vinteren, og det årlige strømforbruket sank til 1 479 300 kWh, og sparte 342 800 kWh strøm per år.

Når det gjelder transformasjon av kontorområdets kjøling, er kontorområdets kjøling integrert i utskriftsprosessens vannkjølesystem gjennom rørledningsdokking, og det originale Carrier sentrale klimaanlegget er kun åpent tidlig om morgenen produksjonstid for verkstedet, og oppstartstiden- reduseres til en-tredjedel av originalen, noe som i stor grad forbedrer utnyttelsesgraden av utskriftsklimaanlegget og kan spare 6 timers vannavkjøling. energiforbruket til Carriers sentrale klimaanlegg (en Carrier-vert, to sirkulasjonspumper og en kjøletårnvifte) hver dag. Klimaanlegget i kontorområdet brukes hovedsakelig i 4 måneder (totalt 120 dager) om våren og sommeren, og sparer 857 000 kWh energiforbruk per år etter renoveringen.

Det totale årlige strømforbruket til de tre 18,5kW sirkulasjonspumpene før transformasjonen var 486 200 kWh, og etter transformasjonen ble gjennomsnittlig driftsfrekvens redusert til 40Hz, energiforbruket ble redusert med 20 %, og det totale årlige strømforbruket til de tre pumpene ble redusert til 388 900 kWh, 2009 kWh, strømsparing per år.

Etter omfattende regnskap ble det funnet at selskapet sparte 1,297 millioner kWh strøm og rundt 907 900 yuan i strømregninger per år. Samtidig er temperaturkontrollfeilen til systemet etter transformasjonen Mindre enn eller lik 0,5 grader , som fullstendig løser problemet med kondensat og reduserer feilhastigheten til utskriftsutstyr. Hele prosessen overvåkes automatisk, og feilresponstiden forkortes til mindre enn 5 minutter, med tanke på teknisk effektivitet, økonomiske fordeler og ledelsesfordeler.