Economiile anuale de energie electrică depășesc 900.000; împărtășirea practicii transformării inteligente a sistemului de apă de răcire a procesului de imprimare!
Sistemul tradițional de răcire cu apă de proces al fabricii de tipărire a grupului autorului este în principal responsabil pentru răcirea dulapului electric și a motorului principal al celor două linii de producție germane MANN COLORMAN de mașini de format mare, care funcționează de aproape 20 de ani, și există mai multe puncte dureroase: gazda de refrigerare Trane, pompa de apă și alte echipamente funcționează la putere fixă, iar consumul de energie este grav; Eroarea de control al temperaturii este mare, iar condensul este ușor să apară vara, ceea ce afectează calitatea imprimării și durata de viață a echipamentului și va cauza multe probleme de rulare și picurare; Răcirea de vară în zonele de birou și de producție se bazează pe sisteme gazdă Carrier independente, iar consumul general de energie rămâne ridicat.
În acest scop, pe baza producției efective, fabrica noastră a lansat transformarea sistemului de răcire cu apă de proces bazat pe PLC-, a realizat un control precis al temperaturii și o economie inteligentă a energiei prin algoritmul de control PID și a extins în mod inovator funcția de „economisire a energiei de răcire prin imprimare de iarnă + răcire de vară la birou”. După transformare, eroarea de control al temperaturii a sistemului este mai mică sau egală cu 0,5 grade, iar rata cuprinzătoare de economisire a energiei este de până la 30%, ceea ce nu numai că oferă un sprijin solid întreprinderilor pentru reducerea costurilor și creșterea eficienței, dar oferă și o experiență practică replicabilă pentru modernizarea tehnologiei de economisire a energiei verzi a întreprinderilor de tipărire.
Analizați situația actuală și clarificați nevoile de bază ale transformării sistemului de răcire
În procesul de funcționare cu viteză mare-a echipamentului de imprimare, echipamentele electronice de control, cum ar fi convertizoarele de frecvență din dulapul electric, vor genera o cantitate mare de energie termică, care afectează direct durata de viață a echipamentului și chiar provoacă defecțiuni și opriri ale echipamentului, care este, de asemenea, problema principală care trebuie rezolvată de sistemul de răcire a apei de proces.
Sistemul original de răcire cu apă de proces al fabricii noastre adoptă modul tradițional de configurare „gazdă de refrigerare + turn de răcire + pompă de apă”, iar echipamentul principal include două gazde Trane răcite cu apă, două turnuri de răcire cu flux transversal, pompe de circulație multiple, precum și supape solenoide obișnuite, supape de control și schimbătoare de căldură cu plăci. Răcirea biroului și a zonelor de producție este asigurată separat de un set de aparate de aer condiționat central Carrier centrifuge mari independente. După ani de practică, sistemul de răcire cu apă de proces a expus trei probleme restante.
(1) Precizie insuficientă a controlului temperaturii. Bazându-se pe răcirea directă a apei reci din aerul condiționat central, temperatura nu poate fi ajustată în mod flexibil în funcție de cererea de producție, iar eroarea de temperatură a apei de ieșire este mare, ceea ce face dificilă îndeplinirea cerințelor echipamentului pentru temperatura apei de proces.
(2) Consumul de energie rămâne ridicat. Pe de o parte, aparatul de aer condiționat central pentru răcirea tipăririi funcționează la capacitate maximă tot timpul anului, iar pompa de apă și ventilatorul de susținere nu au un mecanism inteligent de reglare a vitezei. Pe de altă parte, răcirea zonei de birouri se bazează pe gazda de aer condiționat inițială independentă a centralei, iar cererea reală de răcire a scăzut semnificativ datorită reducerii dimensiunii centralei în etapa ulterioară, dar capacitatea de răcire a gazdei inițiale nu a fost egalată și ajustată, ceea ce duce la o cantitate mare de risipă de energie și la creșterea costurilor de operare.
(3) Grad scăzut de automatizare. Lipsa funcțiilor perfecte de monitorizare-în timp real și alarmă de defecțiune, parametrii cheie, cum ar fi temperatura și presiunea, trebuie să fie inspectați și înregistrați manual, iar răspunsul la defecțiunile echipamentelor rămâne în urmă, ceea ce nu numai că crește costurile cu forța de muncă, dar poate duce și la întreruperea producției din cauza eliminării premature.
Combinată cu producția efectivă și cerințele politicii naționale de economisire a energiei-, această transformare clarifică cinci nevoi de bază.
(1) Control precis al temperaturii. Gama reglabilă a temperaturii apei de răcire este setată la 13 ~ 22 de grade, iar eroarea de temperatură a apei de ieșire este strict controlată la Mai puțin sau egală cu 0,5 grade, ceea ce rezolvă în mod fundamental problema generării condensului.
(2) Conservarea energiei și reducerea consumului. Optimizați modul de funcționare al echipamentelor prin control inteligent, reduceți mult consumul de energie al aparatelor centrale de aer condiționat, pompelor de apă și ventilatoarelor.
(3) Monitorizare inteligentă. Are funcții de afișare-în timp real a parametrilor cheie, cum ar fi temperatura și presiunea și, de asemenea, are funcții de detectare automată a defecțiunilor și alarmă, ceea ce este convenabil pentru operatori să înțeleagă starea de funcționare a sistemului la timp.
(4) Stabil și de încredere. Acceptă comutarea automată și manuală a modului dublu-, care poate asigura continuitatea producției prin operarea manuală atunci când sistemul eșuează și poate evita oprirea liniei de producție din cauza defecțiunii echipamentului.
(5) Adaptarea economică. Nu este nevoie să adăugați echipamente noi-la scară largă și să faceți upgrade bazat pe sistemul original pentru a controla costul de transformare în cea mai mare măsură și pentru a vă asigura că proiectul atinge o situație de câștig-câștig cu beneficii economice și sociale.
Actualizare hardware pentru a construi un sistem de suport hardware pentru un control precis al temperaturii
Ideea de bază a acestei transformări se bazează pe PLC ca nucleu, controlul PID ca suport al algoritmului, percepția inteligentă ca bază, prin optimizarea hardware și actualizarea software-ului, pentru a construi un nou sistem de răcire de „control precis al temperaturii + operațiune de economisire a energiei + monitorizare inteligentă”, ideea de bază este în jurul upgrade-ului hardware, upgrade-ului de control, optimizarea algoritmului și inovarea modului de coordonare și diversificarea inovației hardware pentru a asigura inovația și adaptarea eficientă a modului funcţionarea fiecărei componente.
(1) Unitatea de control de bază selectează produsele PLC de gamă medie-principale de pe piață și poate alege mai multe mărci, cum ar fi Siemens, Mitsubishi, Inovance și alte mărci, în funcție de nevoile reale, cu module de intrare analogice, module de ieșire și module integrate de intrare/ieșire pentru a satisface pe deplin nevoile de achiziție și control al semnalului sistemului. Această transformare folosește PLC-ul din seria Siemens S7-1200 ca nucleu de control, echipat cu CPU model 1214CDC/DC/DC și acceptă 8 module de expansiune externe pentru a răspunde nevoilor complexe de control. Combinat cu modulul de intrare analogic SM1231 AI 8×13BIT, modulul de ieșire analogică SM1232 AO 4×14BIT și modulul de intrare/ieșire analogic SM1234 AI/AO 4×13BIT/2×14BIT, este responsabil pentru recepția semnalelor senzorilor, emiterea semnalelor de control și, respectiv, îmbunătățirea flexibilității procesului de semnal.
(2) Interfața de interacțiune cu computerul uman-adoptă un ecran tactil principal de 8~10-inchi, care acceptă comunicații cu mai multe dispozitive și funcții de monitorizare-în timp real, ceea ce este convenabil pentru operatori să înțeleagă în mod intuitiv starea de funcționare a sistemului și ajustarea parametrilor. HMI HMI folosește afișajul Siemens TP900 Comfort de 9-inchi, care acceptă comunicații multi-PLC și funcții de monitorizare în timp real, facilitând operatorilor să înțeleagă în mod intuitiv starea de funcționare a sistemului și să ajusteze parametrii.
(3) Selecția echipamentelor de detectare și execuție se concentrează pe stabilitate și acuratețe, senzorul de temperatură selectează produse cu o gamă care acoperă intervalul de temperatură al mediului de producție și semnalul de ieșire stabil, senzorul de presiune se adaptează cu precizie la condițiile de presiune ale conductei, iar lungimea tijei sondei este stabilită în mod rezonabil în funcție de dimensiunea reală a conductei din zona fabricii (Notă: lungimea tijei este jumătate din dimetrul sondei) date de detectare.
(4) Supapa și actuatorul sunt echipate cu supape electrice cu trei-căi cu viteză de răspuns rapidă și precizie ridicată a controlului și dispozitive de acționare adaptate pentru a regla cu precizie debitul de apă și pentru a asigura efectul de control al temperaturii. Convertorul de frecvență selectează produse cu putere adaptată pompelor de apă și ventilatoarelor și acceptă reglarea precisă a frecvenței, care nu numai că poate asigura pornirea și oprirea lină a echipamentului, ci și să realizeze o funcționare cu economie de energie-. Această renovare adoptă servomotoare Siemens seria SVB, cu un cuplu maxim de 1600N; Selectarea actuatorului electric trebuie determinată în combinație cu corpul supapei, țeava și presiunea țevii, adică pentru a îndeplini „cuplul actuatorului mai mare sau egal cu cuplul maxim de pornire al supapei× factor de siguranță (1,3~1,5)”.
(5) Implementați controlul legăturii pentru bobina de încălzire originală a turnului de răcire pentru a preveni înghețarea temperaturii apei în timpul iernii și afectarea circulației sistemului; Componentele releului folosesc surse de alimentare comutate, transformatoare și relee cu potrivire de tensiune și putere pentru a oferi o garanție solidă pentru funcționarea stabilă a întregului sistem de circuite.
Aceeași marcă ar trebui să fie selectată cât mai mult posibil pentru selecția echipamentelor, iar unitatea și coordonarea diferitelor combinații de componente ale mărcii sunt slabe, ceea ce este predispus la erori, ceea ce duce în cele din urmă la o creștere a dificultății de depanare și o creștere a numărului de întreținere. Următoarele sunt trei măsuri cheie pentru transformarea hardware-ului.
01/ Optimizați conexiunile conductelor
(1) Conductele de intrare și ieșire a turnului de răcire sunt renovate în paralel cu conductele centrale de aer condiționat pentru apă răcită (așa cum se arată în Figura 1), iar supapele solenoide sunt instalate pentru a controla pornirea/oprirea, iar când temperatura exterioară este scăzută iarna, apa de răcire a turnului de răcire poate fi utilizată direct pentru a înlocui apa răcită centrală a aerului condiționat, ceea ce reduce foarte mult timpul de funcționare al gazdei și realizează economisirea de energie.
Figura 1 Foaia de parcurs pentru renovare
(2) Renovați și optimizați conductele de aer condiționat și de răcire din zona inițială a birourilor fabricii și adăugați supape pentru a întrerupe conducta de conectare între zona de birou și aparatul de aer condiționat central original Carrier, astfel încât aparatul de aer condiționat central original să poată menține funcționarea independentă și să servească numai scenariile originale de adaptare, cum ar fi atelierele de producție de ziare; Conducta de răcire din zona de birouri este conectată cu precizie la conducta centrală de aer condiționat de apă răcită a sistemului de răcire de imprimare al fabricii existente, care poate utiliza direct capacitatea de răcire excedentară a sistemului de răcire de imprimare pentru a răci zona de birou fără a consuma energie suplimentară pentru a genera o sursă de rece, reducând astfel mult timpul de funcționare al aparatului de aer condiționat central centrifugal Carrier, reducând eficient consumul de energie, reducând eficient consumul de energie, reducând eficient energia obiective semnificative de conservare a energiei și de reducere a consumului.
02/ Adăugat circuit manual extern
În cazul defecțiunii sau întreținerii sistemului, operatorii pot controla manual funcționarea supapelor și pompelor pentru a se asigura că producția nu este afectată și pentru a îmbunătăți fiabilitatea funcționării sistemului.
03/ Îmbunătățirea rețelei de monitorizare a percepției
Senzorii de temperatură și presiune sunt instalați în cele patru poziții cheie: admisia de refrigerare, ieșirea înghețată, admisia de răcire și ieșirea de răcire pentru a realiza colectarea de date a întregului proces al sistemului de răcire, pentru a oferi suport de date complet și precis pentru controlul precis PLC și pentru a asigura realizarea obiectivelor de control al temperaturii și{0}}economisire a energiei.
Optimizare software pentru a crea programe de bază de control inteligente
În această transformare, proiectarea software-ului selectează o platformă de dezvoltare a software-ului de control al echipamentelor obișnuite, cu funcții integrate și operare convenabilă, care trebuie să suporte o varietate de limbaje de programare, care poate simplifica procesul de scriere și depanare a programului, poate scurta în mod eficient ciclul proiectului și oferă suport tehnic pentru funcționarea stabilă a sistemului. Designul folosește Siemens Botu V17 (TIA PORTAL V17), având în vedere că software-ul de proiectare trebuie să fie compatibil cu PLC-uri hardware și ecrane tactile, deci sunt de preferat produsele de aceeași marcă.
Nucleul designului programului de control inteligent include trei module: conversie de date, control în mod dublu-și alarmă. Modulul de conversie a datelor convertește cu acuratețe semnalul analog de 4~20mA colectat de senzor în valorile de temperatură și presiune care pot fi recunoscute de unitatea de control prin instrucțiunile standardizate NORM_X și instrucțiunile de scalare SCALE_X. Lățimea datelor fiecărui canal al analogului Siemens este de 16 biți, iar domeniul de operare fix este ajustat la -27648~27648, corespunzător tensiunii de intrare și ieșire ±10V, din care 5533~27648 corespunde curentului de intrare și ieșire de 4~20mA, iar datele în virgulă mobilă sunt obținute prin funcționarea standardizată de 0~1.00. „OUT=(VALOARE–MIN)/(MAX–MIN)”, apoi operația scalată „OUT=[VALUE×(MAX–MIN)]+MIN” Stabiliți o corespondență cu mărimile fizice reale pentru a asigura acuratețea conversiei datelor.
Controlul dublu-mod este inovația de bază a acestui design software, care poate comuta automat modul de funcționare în funcție de temperatura exterioară pentru a maximiza utilizarea energiei (Figura 2). În modul zilnic, când temperatura exterioară este ridicată (mai mult de 12 grade), sistemul pornește aerul condiționat central, reglează deschiderea supapei și frecvența convertizorului de frecvență în timp real prin algoritmul de control PID, controlează cu precizie cantitatea de apă rece și viteza pompei și menține presiunea și temperatura constantă a sistemului. În plus, algoritmul de control PID optimizează automat parametrii de reglare comparând temperatura setată, diferența de presiune și valoarea reală de detecție, asigurându-se că deschiderea supapei și viteza pompei sunt întotdeauna în starea optimă, ceea ce nu numai că asigură efectul de răcire, ci și evită risipa de energie.
Figura 2 Interfață de control cu mod dublu-
În modul de iarnă, când temperatura exterioară este scăzută (mai mică sau egală cu 12 grade), sistemul oprește automat unitatea de aer condiționat, deschide turnul de răcire și supapa de comunicare centrală a conductei de aer condiționat și utilizează direct apa din turnul de răcire pentru răcire. În acest moment, viteza ventilatorului și pornirea/oprirea încălzitorului sunt reglate printr-un algoritm de control PID pentru a preveni scăderea prea scăzută a temperaturii apei și provocarea de îngheț care afectează circulația sistemului, minimizând în același timp consumul de energie pentru a obține o funcționare eficientă a sistemului de răcire de iarnă.
Proiectarea programului de alarmă ia în considerare pe deplin siguranța și fiabilitatea funcționării sistemului. Prin setarea pragurilor pentru parametrii cheie, cum ar fi temperatura și presiunea, atunci când datele detectate depășesc intervalul normal sau apare o defecțiune a dispozitivului, sistemul declanșează imediat un semnal de alarmă și îl afișează clar pe interfața HMI, în timp ce transmite modulul de intrare PLC. Acest lucru permite operatorilor să identifice cu promptitudine problemele și să răspundă rapid. Interfața HMI uman-mașină este proiectată cu mai multe ecrane funcționale (Figura 3), care acceptă comutarea cu un-clic și poate afișa informații cheie în timp real, inclusiv modul de funcționare a sistemului, temperaturile și presiunile diferitelor conducte și gradul de deschidere a supapei. De asemenea, acceptă operațiunile de setare a temperaturii și de confirmare a alarmelor, permițând operatorilor să înțeleagă în mod cuprinzător și intuitiv starea de funcționare a sistemului, reducând foarte mult dificultatea operațională și riscul de utilizare greșită și îmbunătățind eficiența generală a producției.
Figura 3 Interfața HMI
Contabilitatea consumului de energie evidențiază eficiența transformării conservării energiei și reducerii emisiilor
Contabilitatea consumului de energie se bazează pe condițiile reale de producție ale tipografiei, sistemul de răcire cu apă de proces funcționează 24 de ore pe zi, 365 de zile pe an, iar perioada de funcționare în regim de iarnă este concentrată din decembrie până în februarie a anului următor, în total 90 de zile; Prețul energiei electrice industriale este calculat la 0,7 yuani/kWh.
Gazda de refrigerare a apei de proces este veriga centrală de{0}}economisire a energiei a acestei transformări. Înainte de transformare, consumul anual de energie al gazdei frigorifice a ajuns la 1.822.100 kWh, iar după transformare gazda frigorifică a fost oprită timp de 90 de zile iarna, iar consumul anual de energie electrică a scăzut la 1.479.300 kWh, economisind 342.800 kWh de energie electrică pe an.
În ceea ce privește transformarea de răcire a zonei de birouri, răcirea zonei de birou este încorporată în sistemul de răcire cu apă a procesului de imprimare prin andocare, iar sistemul de aer condiționat central Carrier original este deschis doar în timpul de producție dimineața devreme a atelierului, iar timpul de pornire-pornire este redus la o-treime din original, ceea ce îmbunătățește considerabil eficiența utilizării a sistemului de operare a procesului de imprimare și de răcire a apei poate economisi energie. consumul sistemului central de aer condiționat Carrier (o gazdă Carrier, două pompe de circulație și un ventilator al turnului de răcire) în fiecare zi. Aparatul de aer condiționat din zona de birouri este folosit în principal timp de 4 luni (120 de zile în total) primăvara și vara, economisind 857.000 kWh de energie pe an după renovare.
Consumul total anual de energie al celor trei pompe de circulație de 18,5 kW înainte de transformare a fost de 486.200 kWh, iar după transformare, frecvența medie de funcționare a fost redusă la 40 Hz, consumul de energie a fost redus cu 20%, iar consumul total anual de energie al celor trei pompe a fost redus la 388.900 kWh, 2009 kWh, economie de energie electrică pe an.
După o contabilitate cuprinzătoare, s-a constatat că compania a economisit 1,297 milioane kWh de energie electrică și aproximativ 907.900 de yuani în facturi de energie electrică pe an. În același timp, eroarea de control al temperaturii a sistemului după transformare Mai mică sau egală cu 0,5 grade, ceea ce rezolvă complet problema condensului și reduce foarte mult rata de eșec a echipamentelor de imprimare. Întregul proces este monitorizat automat, iar timpul de răspuns la defecțiuni este scurtat la mai puțin de 5 minute, ținând cont de eficacitatea tehnică, beneficiile economice și beneficiile managementului.