Årlige elbesparelser overstiger 900.000; deling af praksis med intelligent transformation af udskrivningsprocessen kølevand system!

Det traditionelle procesvandkølesystem på trykkeriet i forfatterens gruppe er hovedsageligt ansvarligt for afkøling af el-kabinettet og hovedmotoren i de to tyske MANN COLORMAN bredformat maskinproduktionslinjer, som har været i drift i næsten 20 år, og der er flere udestående smertepunkter: Trane kølevært, vandpumpe og andet udstyr fungerer med fast effekt, og energiforbruget af luft er alvorligt; Temperaturstyringsfejlen er stor, og kondens er let at opstå om sommeren, hvilket påvirker udskriftskvaliteten og udstyrets levetid og vil forårsage mange løbe- og drypproblemer; Sommerkøling i kontor- og produktionsområder er afhængig af uafhængige Carrier-værtssystemer, og det samlede energiforbrug er fortsat højt.

Til dette formål, baseret på den faktiske produktion, lancerede vores fabrik transformationen af ​​PLC-baseret procesvandkølingssystem, opnåede præcis temperaturstyring og intelligent energibesparelse gennem PID-styringsalgoritme og udvidede innovativt funktionen "vinterprintkøling energibesparelse + sommerkontorkøling". Efter transformationen er systemets temperaturstyringsfejl Mindre end eller lig med 0,5 grader, og den omfattende energibesparelse er så høj som 30 %, hvilket ikke kun giver solid støtte til virksomheder til at reducere omkostninger og øge effektiviteten, men også giver replikerbar praktisk erfaring til opgradering af grøn energibesparende teknologi for trykkerier.

Analyser den nuværende situation og klargør kernebehovene ved transformation af kølesystem

I processen med høj-drift af printudstyr vil elektronisk styreudstyr såsom frekvensomformere i det elektriske kabinet generere en stor mængde varmeenergi, som direkte påvirker udstyrets levetid, og endda forårsager udstyrsfejl og nedlukning, hvilket også er kerneproblemet, der skal løses af procesvandkølesystemet.

Det originale procesvandkølesystem på vores fabrik anvender den traditionelle konfigurationstilstand "kølevært + køletårn + vandpumpe", og kerneudstyret omfatter to vand-kølede Trane-værter, to kryds-køletårne, flere cirkulationspumper samt almindelige magnetventiler, kontrolventiler og pladevarmevekslere. Afkølingen af ​​kontor- og produktionsområderne leveres separat af et sæt uafhængige store centrifugale Carrier centrale klimaanlæg. Efter mange års driftspraksis har procesvandkølesystemet afsløret tre udestående problemer.

(1) Utilstrækkelig temperaturkontrolnøjagtighed. Ved at stole på den direkte køling af koldt vand fra centralt klimaanlæg kan temperaturen ikke justeres fleksibelt i forhold til produktionsbehovet, og temperaturfejlen i udløbsvandet er stor, hvilket gør det vanskeligt at opfylde udstyrets krav til procesvandstemperatur.

(2) Energiforbruget er fortsat højt. På den ene side kører det centrale klimaanlæg til printkøling med fuld kapacitet året rundt, og den understøttende vandpumpe og blæser mangler en intelligent hastighedsreguleringsmekanisme. På den anden side er afkølingen af ​​kontorområdet afhængig af anlæggets oprindelige uafhængige luftkonditioneringsvært, og det faktiske kølebehov er faldet betydeligt på grund af reduktionen af ​​anlæggets skala i det senere trin, men den oprindelige værts kølekapacitet er ikke blevet matchet og justeret, hvilket resulterer i en stor mængde energispild og yderligere skubbe driftsomkostningerne op.

(3) Lav grad af automatisering. Mangel på perfekt-realtidsovervågning og fejlalarmfunktioner, nøgleparametre såsom temperatur og tryk skal inspiceres og registreres manuelt, og udstyrsfejlreaktion halter bagud, hvilket ikke kun øger arbejdsomkostningerne, men også kan føre til produktionsafbrydelse på grund af utidig bortskaffelse.

Kombineret med den faktiske produktion og kravene i den nationale energi-besparelsespolitik afklarer denne transformation fem kernebehov.

(1) Præcis temperaturkontrol. Det justerbare område for kølevandstemperatur er indstillet til 13 ~ 22 grader, og temperaturfejlen for udløbsvandet er strengt kontrolleret til Mindre end eller lig med 0,5 grader, hvilket fundamentalt løser problemet med kondensatdannelse.

(2) Energibesparelse og forbrugsreduktion. Optimer udstyrets driftstilstand gennem intelligent styring, reducere energiforbruget af centrale klimaanlæg, vandpumper og ventilatorer.

(3) Intelligent overvågning. Den har realtidsvisningsfunktioner for nøgleparametre såsom temperatur og tryk og har også automatisk fejldetektion og alarmpromptfunktioner, hvilket er praktisk for operatører at forstå systemets driftsstatus i tide.

(4) Stabil og pålidelig. Det understøtter automatisk og manuel dobbelt-tilstandsskift, som kan sikre produktionskontinuitet gennem manuel drift, når systemet svigter, og undgå nedetid på produktionslinjen på grund af udstyrsfejl.

(5) Økonomisk tilpasning. Der er ingen grund til at tilføje nyt stor-udstyr og opgradere baseret på det originale system for at kontrollere transformationsomkostningerne i størst muligt omfang og sikre, at projektet opnår en win-win-situation med økonomiske og sociale fordele.

Hardwareopgradering for at bygge et hardwaresupportsystem til præcis temperaturkontrol

Kerneideen i denne transformation er baseret på PLC som kernen, PID-styring som algoritmeunderstøttelse, intelligent perception som grundlag, gennem hardwareoptimering og softwareopgradering, for at bygge et nyt kølesystem med "præcis temperaturkontrol + energi-besparende drift + intelligent overvågning", kerneideen er omkring hardwareopgradering, kontrolopgradering, algoritmeoptimering af adherability-innovation og koordineret hardware-innovation for at sikre princippet om tilpasningsevne og koordinering af hardware. og effektiv drift af hver komponent.

(1) Kernekontrolenheden vælger de almindelige PLC-produkter i mellem-området på markedet og kan vælge flere mærker såsom Siemens, Mitsubishi, Inovance og andre mærker i henhold til de faktiske behov, med tilsvarende analoge inputmoduler, outputmoduler og input/output integrerede moduler for fuldt ud at opfylde behovene for systemsignalopsamling og kontrol. Denne transformation bruger Siemens S7-1200 serie PLC som kontrolkerne, udstyret med 1214CDC/DC/DC model CPU, og understøtter 8 eksterne udvidelsesmoduler for at imødekomme komplekse kontrolbehov. Kombineret med SM1231 AI 8×13BIT analogt inputmodul, SM1232 AO 4×14BIT analogt outputmodul og SM1234 AI/AO 4×13BIT/2×14BIT analogt input/outputmodul er det ansvarligt for at modtage sensorsignaler, udsende styresignaler, respektere signalbehandling og forbedre fleksibilitet.

(2) Den menneskelige-computerinteraktionsgrænseflade anvender en 8~10-tommer almindelig berøringsskærm, som understøtter multi-enhedskommunikation og realtidsovervågningsfunktioner,-, hvilket er bekvemt for operatører til intuitivt at forstå systemets driftsstatus og parameterjustering. HMI HMI bruger Siemens TP900 Comfort 9-tommer skærm, som understøtter multi-PLC-kommunikation og overvågningsfunktioner i realtid, hvilket gør det nemt for operatører intuitivt at forstå systemets driftsstatus og justere parametre.

(3) Udvælgelsen af sensor- og udførelsesudstyr fokuserer på stabilitet og nøjagtighed, temperatursensoren vælger produkter med et område, der dækker temperaturområdet i produktionsmiljøet og stabilt signaludgang, tryksensoren tilpasser sig nøjagtigt til rørledningens trykforhold, og længden af sondestangen er rimeligt indstillet i henhold til den faktiske størrelse af rørledningen i fabriksområdet for at sikre, at stangens diameter er halve diameter af rørledningen (Bemærk: nøjagtigheden af detekteringsdataene.

(4) Ventilen og aktuatoren er udstyret med elektriske tre-ventiler med hurtig reaktionshastighed og høj kontrolnøjagtighed og tilpassede aktuatorer til nøjagtigt at justere vandflowhastigheden og sikre temperaturkontroleffekten. Frekvensomformeren udvælger produkter med effekt, der er tilpasset til vandpumper og blæsere, og understøtter præcis frekvensjustering, som ikke kun kan sikre en jævn start og stop af udstyret, men også opnå en energibesparende-drift. Denne renovering anvender Siemens SVB serie aktuatorer med et maksimalt drejningsmoment på 1600N; Valget af elektrisk aktuator skal bestemmes i kombination med ventilhuset, røret og rørtrykket, det vil sige for at opfylde "aktuatormomentet større end eller lig med det maksimale startmoment for ventilens × sikkerhedsfaktor (1,3~1,5)".

(5) Implementer forbindelseskontrol for den originale spolevarmer i køletårnet for at forhindre, at vandtemperaturen fryser om vinteren og påvirker systemets cirkulation; Relækomponenterne bruger skiftende strømforsyninger, transformere og relæer med spænding og effekttilpasning for at give en solid garanti for stabil drift af hele kredsløbssystemet.

Det samme mærke bør vælges så meget som muligt til valg af udstyr, og sammenholdet og koordineringen af ​​forskellige mærkekomponentkombinationer er dårlige, hvilket er tilbøjeligt til fejl, hvilket i sidste ende fører til en stigning i sværhedsgraden af ​​fejlfinding og en stigning i antallet af vedligeholdelse. Følgende er tre nøglemål for hardwaretransformation.

01/ Optimer rørforbindelser

(1) Køletårnets indløbs- og udløbsrør renoveres parallelt med de centrale klimaanlægs kølevandsrør (som vist i figur 1), og magnetventiler er installeret for at styre tænd/sluk, og når udendørstemperaturen er lav om vinteren, kan køletårnets kølevand direkte bruges til at erstatte det centrale klimaanlægs kølevand, hvilket i høj grad reducerer løbetiden for lufttilstanden og reducerer luftens driftstid betydeligt.

Figur 1 Køreplan for renovering

(2) Renover og optimer klima- og kølerørene i det oprindelige fabrikskontorområde og tilføj ventiler for at afskære forbindelsesrørledningen mellem kontorområdet og det originale Carrier-centralklimaanlæg, så det originale centrale klimaanlæg kan opretholde uafhængig drift og kun betjene de originale tilpasningsscenarier såsom avisproduktionsværksteder; Kølerørledningen i kontorområdet er nøjagtigt forbundet til den centrale klimaanlægs kølevandsrørledning i det eksisterende anlægs printkølesystem, som direkte kan bruge overskydende kølekapacitet i printkølesystemet til at køle kontorområdet uden at forbruge yderligere energi til at generere en kold kilde, og derved i høj grad reducere driftstiden for Carriers centrifugal-centrale klimaanlæg, effektivt energiforbrug, genbruge energieffektivt energiforbrug. væsentlige mål for energibesparelse og forbrugsreduktion.

02/ Tilføjet eksternt manuelt kredsløb

I tilfælde af systemfejl eller vedligeholdelse kan operatører manuelt styre driften af ​​ventiler og pumper for at sikre, at produktionen ikke påvirkes og forbedre driftssikkerheden af ​​systemet.

03/ Forbedre perceptionsovervågningsnetværket

Temperatur- og tryksensorer er installeret i de fire nøglepositioner køleindtag, frosset udløb, køleindtag og køleudtag for at realisere dataindsamlingen af ​​hele processen i kølesystemet, give omfattende og nøjagtig dataunderstøttelse til PLC præcis kontrol og sikre realiseringen af ​​temperaturkontrol og energibesparelsesmål-.

Softwareoptimering for at skabe intelligente kontrolkerneprogrammer

I denne transformation vælger softwaredesignet en almindelig udstyrskontrolsoftwareudviklingsplatform med integrerede funktioner og bekvem betjening, som skal understøtte en række forskellige programmeringssprog, som kan forenkle programskrivnings- og fejlretningsprocessen, effektivt forkorte projektcyklussen og yde teknisk support til stabil drift af systemet. Designet bruger Siemens Botu V17 (TIA PORTAL V17), i betragtning af at designsoftwaren skal være kompatibel med hardware-PLC'er og touchskærme, så de samme mærkeprodukter foretrækkes.

Kernen i intelligent kontrolprogramdesign omfatter tre moduler: datakonvertering, dobbelt-tilstandskontrol og alarm. Datakonverteringsmodulet konverterer nøjagtigt det 4~20mA analoge signal opsamlet af sensoren til temperatur- og trykværdier, der kan genkendes af kontrolenheden ved NORM_X standardiserede instruktioner og SCALE_X skaleringsinstruktioner. Databredden af hver kanal af Siemens analog er 16 bit, og det faste driftsområde justeres til -27648~27648, svarende til input- og outputspændingen ±10V, hvoraf 5533~27648 svarer til input- og outputstrømmen på 4~20mA, og de flydende kommadata på standardiseret 0~1 er opnået. "OUT=(VALUE–MIN)/(MAX–MIN)", og derefter den skalerede operation "OUT=[VALUE×(MAX–MIN)]+MIN" Etabler en overensstemmelse med faktiske fysiske mængder for at sikre nøjagtigheden af datakonverteringen.

Dobbelt-tilstandskontrol er kerneinnovationen i dette softwaredesign, som automatisk kan skifte driftstilstand i henhold til udendørstemperaturen for at maksimere energiudnyttelsen (figur 2). I daglig tilstand, når udendørstemperaturen er høj (mere end 12 grader), starter systemet det centrale klimaanlæg, justerer ventilåbningen og frekvensomformerens frekvens i realtid gennem PID-kontrolalgoritmen, kontrollerer nøjagtigt mængden af ​​koldt vand og pumpens hastighed og opretholder systemets konstante tryk og temperatur. Derudover optimerer PID-styringsalgoritmen automatisk justeringsparametrene ved at sammenligne den indstillede temperatur, trykforskel og faktisk detektionsværdi, hvilket sikrer, at ventilåbningen og pumpehastigheden altid er i den optimale tilstand, hvilket ikke kun sikrer køleeffekten, men også undgår energispild.

Figur 2 Dobbelt-tilstandskontrolgrænseflade

I vintertilstand, når udendørstemperaturen er lav (mindre end eller lig med 12 grader), lukker systemet automatisk klimaanlægget ned, åbner køletårnet og den centrale klimaanlægs rørledningskommunikationsventil og bruger direkte køletårnets vand til afkøling. På dette tidspunkt justeres blæserhastigheden og varmelegemet til/fra via en PID-styringsalgoritme for at forhindre, at vandtemperaturen falder for lavt og forårsager frysning, der påvirker systemets cirkulation, samtidig med at energiforbruget minimeres for at opnå effektiv drift af vinterkølesystemet.

Alarmprogrammets design tager fuldt ud hensyn til sikkerheden og pålideligheden af ​​systemdriften. Ved at indstille tærskler for nøgleparametre som temperatur og tryk, når de detekterede data overskrider det normale område, eller der opstår en enhedsfejl, udløser systemet straks et alarmsignal og viser det tydeligt på HMI-grænsefladen, samtidig med at det føres tilbage til PLC-indgangsmodulet. Dette giver operatørerne mulighed for straks at identificere problemer og reagere hurtigt. HMI-grænsefladen til menneskelig-maskine er designet med flere funktionelle skærmbilleder (figur 3), der understøtter et-klik-skift og kan vise nøgleinformation i realtid, herunder systemdriftstilstand, temperaturer og tryk i forskellige rørledninger og ventilåbningsgraden. Den understøtter også temperaturindstilling og alarmbekræftelse, hvilket gør det muligt for operatører at forstå systemets driftsstatus omfattende og intuitivt, hvilket i høj grad reducerer driftsbesvær og risiko for misbrug og forbedrer den samlede produktionseffektivitet.

Figur 3 HMI-interface

Energiforbrugsregnskab fremhæver effektiviteten af ​​energibesparelse og emissionsreduktionstransformation

Energiforbrugsregnskabet er baseret på trykkeriets faktiske produktionsforhold, procesvandkølesystemet kører 24 timer i døgnet, 365 dage om året, og vinterdriftsperioden er koncentreret fra december til februar det følgende år, i alt 90 dage; Prisen på industriel elektricitet er beregnet til 0,7 yuan/kWh.

Værten til procesvandkøling er det kerneenergibesparende-link i denne transformation. Før omdannelsen nåede køleværtens årlige strømforbrug op på 1.822.100 kWh, og efter omdannelsen blev køleværten stoppet i 90 dage om vinteren, og det årlige strømforbrug faldt til 1.479.300 kWh, hvilket sparer 342.800 kWh el om året.

Med hensyn til transformation af kontorområdets køling er kontorområdets køling inkorporeret i printprocessens vandkølesystem gennem pipeline docking, og det originale Carrier centrale klimaanlæg er kun åbent tidligt om morgenen på værkstedets produktionstid, og opstartstiden- er reduceret til en-tredjedel af den originale, hvilket i høj grad forbedrer udnyttelsen af udskrivningsklimaanlæggets effektivitet og 6 timers driftseffektivitet for udskrivningsklimaanlægget, og 6 timers driftseffektivitet. energiforbrug af Carriers centrale klimaanlæg (en Carrier-vært, to cirkulationspumper og en køletårnsventilator) hver dag. Klimaanlægget i kontorområdet bruges hovedsageligt i 4 måneder (i alt 120 dage) om foråret og sommeren, hvilket sparer 857.000 kWh energiforbrug om året efter renoveringen.

Det samlede årlige strømforbrug for de tre 18,5kW cirkulationspumper før omdannelsen var 486.200 kWh, og efter omdannelsen blev den gennemsnitlige driftsfrekvens reduceret til 40Hz, energiforbruget blev reduceret med 20 %, og det samlede årlige strømforbrug for de tre pumper blev reduceret til 388.900 kWh, 2009 kWh, el-besparelse pr. år.

Efter et omfattende regnskab viste det sig, at virksomheden sparede 1,297 millioner kWh elektricitet og omkring 907.900 yuan i elregninger om året. Samtidig er systemets temperaturstyringsfejl efter transformationen Mindre end eller lig med 0,5 grader , hvilket fuldstændigt løser problemet med kondensat og i høj grad reducerer fejlfrekvensen for udskrivningsudstyr. Hele processen overvåges automatisk, og fejlreaktionstiden forkortes til mindre end 5 minutter under hensyntagen til den tekniske effektivitet, økonomiske fordele og ledelsesmæssige fordele.