L'estalvi d'electricitat anual supera els 900.000; compartint la pràctica de la transformació intel·ligent del sistema d'aigua de refrigeració del procés d'impressió!
El sistema de refrigeració d'aigua de procés tradicional de la fàbrica d'impressió del grup de l'autor és principalment responsable de refredar l'armari elèctric i el motor principal de les dues línies de producció de màquines de gran format MANN COLORMAN alemanyes, que ha estat en funcionament durant gairebé 20 anys, i hi ha diversos problemes destacats: l'amfitrió de refrigeració Trane, la bomba d'aigua i altres equips funcionen amb potència fixa i el consum d'aire d'energia és greu; L'error de control de temperatura és gran i la condensació és fàcil de produir-se a l'estiu, cosa que afecta la qualitat d'impressió i la vida útil de l'equip, i provocarà molts problemes de funcionament i degoteig; La refrigeració d'estiu a les zones d'oficines i de producció depèn de sistemes d'acollida de Carrier independents i el consum global d'energia segueix sent elevat.
Amb aquesta finalitat, basant-se en la producció real, la nostra fàbrica va llançar la transformació del sistema de refrigeració d'aigua de procés basat en PLC-, va aconseguir un control precís de la temperatura i un estalvi d'energia intel·ligent mitjançant un algorisme de control PID i va ampliar de manera innovadora la funció d'"estalvi d'energia de refrigeració d'impressió d'hivern + refrigeració d'oficina d'estiu". Després de la transformació, l'error de control de temperatura del sistema és inferior o igual a 0,5 graus, i la taxa d'estalvi d'energia global és de fins al 30%, cosa que no només proporciona un suport sòlid per a les empreses per reduir costos i augmentar l'eficiència, sinó que també proporciona una experiència pràctica replicable per a l'actualització de la tecnologia d'estalvi d'energia verda de les empreses d'impressió.
Analitzar la situació actual i aclarir les necessitats bàsiques de la transformació del sistema de refrigeració
En el procés d'operació d'alta -velocitat dels equips d'impressió, els equips de control electrònic, com ara els convertidors de freqüència a l'armari elèctric, generaran una gran quantitat d'energia tèrmica, que afectarà directament la vida útil de l'equip i fins i tot provocarà fallades i aturades de l'equip, que també és el problema bàsic que cal resoldre amb el sistema de refrigeració d'aigua del procés.
El sistema de refrigeració d'aigua de procés original de la nostra fàbrica adopta el mode de configuració tradicional de "amfitrió de refrigeració + torre de refrigeració + bomba d'aigua", i l'equip bàsic inclou dos amfitrions Trane refrigerats per aigua, dues torres de refrigeració de flux-creuats, bombes de circulació múltiples, així com vàlvules solenoides, vàlvules de control i intercanviadors de calor de plaques. La refrigeració de les àrees d'oficina i de producció es proporciona per separat per un conjunt de grans centrals d'aire condicionat centrífugs independents Carrier. Després d'anys de pràctica operativa, el sistema de refrigeració d'aigua de procés ha exposat tres problemes destacats.
(1) Precisió de control de temperatura insuficient. Depenent del refredament directe de l'aigua freda des de l'aire condicionat central, la temperatura no es pot ajustar de manera flexible segons la demanda de producció i l'error de temperatura de l'aigua de sortida és gran, cosa que dificulta el compliment dels requisits de l'equip per a la temperatura de l'aigua de procés.
(2) El consum d'energia segueix sent elevat. D'una banda, l'aire condicionat central per a la refrigeració d'impressió funciona a ple rendiment durant tot l'any, i la bomba d'aigua i el ventilador de suport no tenen un mecanisme de regulació de velocitat intel·ligent. D'altra banda, la refrigeració de l'àrea d'oficines depèn de l'amfitrió d'aire condicionat del transportista independent original de la planta, i la demanda real de refrigeració ha disminuït significativament a causa de la reducció de l'escala de la planta en l'etapa posterior, però la capacitat de refrigeració de l'amfitrió original no s'ha ajustat ni ajustat, donant lloc a una gran quantitat de residus d'energia i augmentant encara més els costos operatius.
(3) Baix grau d'automatització. La manca de funcions perfectes de supervisió en temps real i d'alarma d'errors, paràmetres clau com ara la temperatura i la pressió s'han d'inspeccionar i registrar manualment, i la resposta als errors de l'equip es queda endarrerida, fet que no només augmenta els costos laborals, sinó que també pot provocar una interrupció de la producció a causa d'una eliminació intempestiva.
Combinada amb la producció real i els requisits de la política nacional d'estalvi d'energia-, aquesta transformació aclareix cinc necessitats bàsiques.
(1) Control precís de la temperatura. El rang ajustable de temperatura de l'aigua de refrigeració s'estableix entre 13 i 22 graus, i l'error de temperatura de l'aigua de sortida es controla estrictament a menys o igual a 0,5 graus, cosa que soluciona fonamentalment el problema de la generació de condensats.
(2) Conservació d'energia i reducció del consum. Optimitzeu el mode de funcionament dels equips mitjançant un control intel·ligent, reduïu molt el consum d'energia dels aparells d'aire condicionat centrals, bombes d'aigua i ventiladors.
(3) Supervisió intel·ligent. Té funcions de visualització en temps real-de paràmetres clau com ara la temperatura i la pressió, i també té funcions de detecció automàtica d'errors i avisos d'alarma, la qual cosa és convenient perquè els operadors entenguin l'estat de funcionament del sistema a temps.
(4) Estable i fiable. Admet la commutació de mode dual-automàtic i manual, que pot garantir la continuïtat de la producció mitjançant l'operació manual quan el sistema falla, i evitar temps d'inactivitat de la línia de producció a causa d'una fallada de l'equip.
(5) Adaptació econòmica. No cal afegir nous equips a gran-escala i actualitzar-los basant-se en el sistema original per controlar al màxim el cost de transformació i garantir que el projecte aconsegueixi una situació de beneficis econòmics i socials.
Actualització de maquinari per crear un sistema de suport de maquinari per a un control precís de la temperatura
La idea bàsica d'aquesta transformació es basa en el PLC com a nucli, el control PID com a suport d'algorisme, la percepció intel·ligent com a base, mitjançant l'optimització del maquinari i l'actualització del programari, per construir un nou sistema de refrigeració de "control de temperatura precís + operació d'estalvi d'energia -operació d'estalvi d'energia + monitoratge intel·ligent". funcionament de cada component.
(1) La unitat de control central selecciona els productes PLC de gamma mitjana-principal del mercat i pot triar diverses marques com Siemens, Mitsubishi, Inovance i altres marques segons les necessitats reals, amb els corresponents mòduls d'entrada analògic, mòduls de sortida i mòduls integrats d'entrada/sortida per satisfer plenament les necessitats d'adquisició i control del senyal del sistema. Aquesta transformació utilitza el PLC de la sèrie Siemens S7-1200 com a nucli de control, equipat amb CPU model 1214CDC/DC/DC i admet 8 mòduls d'expansió externs per satisfer necessitats de control complexes. Combinat amb el mòdul d'entrada analògic SM1231 AI 8 × 13BIT, el mòdul de sortida analògic SM1232 AO 4 × 14BIT i el mòdul d'entrada/sortida analògic SM1234 AI/AO 4 × 13BIT/2 × 14BIT, és responsable de rebre senyals del sensor, emetre senyals de control i millorar, respectivament, la flexibilitat del procés del senyal.
(2) La interfície d'interacció amb l'ordinador-humà adopta una pantalla tàctil principal de 8 a 10-polzades, que admet la comunicació de diversos dispositius i les funcions de monitorització-en temps real, cosa que és convenient perquè els operadors comprenguin de manera intuïtiva l'estat de funcionament del sistema i l'ajust dels paràmetres. L'HMI HMI utilitza una pantalla Siemens TP900 Comfort de 9-polzades, que admet la comunicació multi-PLC i les funcions de supervisió en temps real, de manera que els operadors poden comprendre de manera intuïtiva l'estat de funcionament del sistema i ajustar els paràmetres.
(3) La selecció d'equips de detecció i execució se centra en l'estabilitat i la precisió, el sensor de temperatura selecciona productes amb un rang que cobreix l'interval de temperatura de l'entorn de producció i la sortida del senyal estable, el sensor de pressió s'adapta amb precisió a les condicions de pressió de la canonada i la longitud de la barra de la sonda s'estableix raonablement segons la mida real de la canonada a l'àrea de fàbrica (Nota: la longitud de la canonada és la meitat de la precisió de la vareta de la canonada). dades de detecció.
(4) La vàlvula i l'actuador estan equipats amb vàlvules elèctriques de tres -vies amb velocitat de resposta ràpida i alta precisió de control i actuadors adaptats per ajustar amb precisió el cabal d'aigua i assegurar l'efecte de control de la temperatura. El convertidor de freqüència selecciona productes amb potència adaptada a les bombes d'aigua i als ventiladors, i admet un ajust precís de freqüència, que no només pot garantir l'inici i l'aturada de l'equip sense problemes, sinó que també aconsegueix un funcionament d'estalvi d'energia-. Aquesta renovació adopta actuadors de la sèrie SVB de Siemens, amb un parell màxim de 1600N; La selecció de l'actuador elèctric s'ha de determinar en combinació amb el cos de la vàlvula, la canonada i la pressió de la canonada, és a dir, per complir el "parell de l'actuador superior o igual al parell màxim d'arrencada de la vàlvula × factor de seguretat (1,3 ~ 1,5)".
(5) Implementar el control d'enllaç per a l'escalfador de bobina original de la torre de refrigeració per evitar que la temperatura de l'aigua es congeli a l'hivern i afecti la circulació del sistema; Els components del relé utilitzen fonts d'alimentació de commutació, transformadors i relés amb adaptació de voltatge i potència per oferir una garantia sòlida per al funcionament estable de tot el sistema de circuits.
La mateixa marca s'ha de seleccionar tant com sigui possible per a la selecció d'equips, i la unitat i la coordinació de les diferents combinacions de components de marca són pobres, cosa que és propensa a errors, la qual cosa, en última instància, comporta un augment de la dificultat de depuració i un augment del nombre de manteniment. A continuació es mostren tres mesures clau per a la transformació del maquinari.
01/ Optimitzar les connexions de canonades
(1) Les canonades d'entrada i sortida de la torre de refrigeració es renoven en paral·lel amb les canonades d'aigua refrigerada de l'aire condicionat central (com es mostra a la figura 1), i s'instal·len vàlvules solenoides per controlar l'encesa / apagada, i quan la temperatura exterior és baixa a l'hivern, l'aigua de refrigeració de la torre de refrigeració es pot utilitzar directament per substituir l'aigua refrigerada de l'aire condicionat central, la qual cosa redueix molt el temps de funcionament de l'aire i redueix l'estalvi d'energia.
Figura 1 Full de ruta de renovació
(2) Renovar i optimitzar les canonades d'aire condicionat i refrigeració a la zona d'oficines de la fàbrica original i afegir vàlvules per tallar la canonada de connexió entre la zona de l'oficina i l'aire condicionat central Carrier original, de manera que l'aire condicionat central original pugui mantenir un funcionament independent i servir només els escenaris d'adaptació originals, com ara tallers de producció de diaris; La canonada de refrigeració de la zona de l'oficina està connectada amb precisió a la canonada d'aigua refrigerada d'aire condicionat central del sistema de refrigeració d'impressió de la planta existent, que pot utilitzar directament la capacitat de refrigeració excedent del sistema de refrigeració d'impressió per refredar l'àrea de l'oficina sense consumir energia addicional per generar una font freda, reduint així molt el temps de funcionament de l'aire condicionat central centrífug de Carrier, reduint el consum d'energia i el reciclatge eficient d'energia. objectius significatius de conservació d'energia i reducció del consum.
02/ S'ha afegit un circuit manual extern
En cas de fallada o manteniment del sistema, els operadors poden controlar manualment el funcionament de les vàlvules i les bombes per garantir que la producció no es vegi afectada i millorar la fiabilitat del funcionament del sistema.
03/ Millorar la xarxa de seguiment de la percepció
Els sensors de temperatura i pressió s'instal·len a les quatre posicions clau de l'entrada de refrigeració, la sortida congelada, l'entrada de refrigeració i la sortida de refrigeració per realitzar la recollida de dades de tot el procés del sistema de refrigeració, proporcionar un suport de dades complet i precís per al control precís del PLC i garantir la realització dels objectius de control de temperatura i estalvi d'energia{0}.
Optimització de programari per crear programes bàsics de control intel·ligent
En aquesta transformació, el disseny del programari selecciona una plataforma de desenvolupament de programari de control d'equips principal amb funcions integrades i un funcionament convenient, que necessita suportar una varietat de llenguatges de programació, que poden simplificar el procés d'escriptura i depuració del programa, escurçar eficaçment el cicle del projecte i proporcionar suport tècnic per al funcionament estable del sistema. El disseny utilitza Siemens Botu V17 (TIA PORTAL V17), tenint en compte que el programari de disseny ha de ser compatible amb els PLC de maquinari i les pantalles tàctils, per la qual cosa es prefereixen els productes de la mateixa marca.
El nucli del disseny del programa de control intel·ligent inclou tres mòduls: conversió de dades, control de mode-dual i alarma. El mòdul de conversió de dades converteix amb precisió el senyal analògic de 4 ~ 20 mA recollit pel sensor en els valors de temperatura i pressió que la unitat de control pot reconèixer mitjançant instruccions estandarditzades NORM_X i instruccions d'escala SCALE_X. L'amplada de dades de cada canal analògic de Siemens és de 16 bits i el rang de funcionament fix s'ajusta a -27648 ~ 27648, corresponent a la tensió d'entrada i sortida ± 10 V, dels quals 5533 ~ 27648 correspon al corrent d'entrada i sortida de 4 ~ 20 mA, i les dades de coma flotant s'obtenen amb l'operació estàndard de 1.0. "OUT=(VALOR–MIN)/(MAX–MIN)", i després l'operació escalada "OUT=[VALUE×(MAX–MIN)]+MIN" Establiu una correspondència amb les magnituds físiques reals per garantir la precisió de la conversió de dades.
El control de mode -dual és la innovació bàsica d'aquest disseny de programari, que pot canviar automàticament el mode de funcionament segons la temperatura exterior per maximitzar la utilització d'energia (figura 2). En mode diari, quan la temperatura exterior és alta (més de 12 graus), el sistema inicia l'aire condicionat central, ajusta l'obertura de la vàlvula i la freqüència del convertidor de freqüència en temps real mitjançant l'algoritme de control PID, controla amb precisió la quantitat d'aigua freda i la velocitat de la bomba i manté la pressió i la temperatura constants del sistema. A més, l'algoritme de control PID optimitza automàticament els paràmetres d'ajust comparant la temperatura establerta, la diferència de pressió i el valor de detecció real, assegurant que l'obertura de la vàlvula i la velocitat de la bomba estiguin sempre en l'estat òptim, cosa que no només garanteix l'efecte de refrigeració, sinó que també evita el malbaratament d'energia.
Figura 2 Interfície de control de mode dual-
En mode hivern, quan la temperatura exterior és baixa (menys o igual a 12 graus), el sistema apaga automàticament la unitat d'aire condicionat, obre la torre de refrigeració i la vàlvula de comunicació de la canonada d'aire condicionat central i utilitza directament l'aigua de la torre de refrigeració per a la refrigeració. En aquest moment, la velocitat del ventilador i l'encesa/desactivació de l'escalfador s'ajusten mitjançant un algorisme de control PID per evitar que la temperatura de l'aigua baixi massa i provoqui una congelació que afecti la circulació del sistema, alhora que es minimitza el consum d'energia per aconseguir un funcionament eficient del sistema de refrigeració d'hivern.
El disseny del programa d'alarma té en compte plenament la seguretat i la fiabilitat del funcionament del sistema. Mitjançant l'establiment de llindars per a paràmetres clau com la temperatura i la pressió, quan les dades detectades superen el rang normal o es produeix un error del dispositiu, el sistema activa immediatament un senyal d'alarma i el mostra clarament a la interfície HMI, alhora que retorna al mòdul d'entrada del PLC. Això permet als operadors identificar ràpidament els problemes i respondre ràpidament. La interfície HMI humà-màquina està dissenyada amb diverses pantalles funcionals (figura 3), que admet la commutació d'un-clic, i pot mostrar informació clau en temps real, inclòs el mode de funcionament del sistema, les temperatures i pressions de diverses canonades i el grau d'obertura de la vàlvula. També admet operacions de configuració de temperatura i reconeixement d'alarmes, cosa que permet als operadors comprendre de manera completa i intuïtiva l'estat de funcionament del sistema, reduint en gran mesura la dificultat operativa i el risc d'ús indegut i millorant l'eficiència global de la producció.
Figura 3 Interfície HMI
La comptabilitat del consum d'energia posa de manifest l'eficàcia de la transformació de la conservació d'energia i la reducció d'emissions
La comptabilitat del consum d'energia es basa en les condicions reals de producció de la planta d'impressió, el sistema de refrigeració d'aigua de procés funciona les 24 hores del dia, els 365 dies de l'any i el període d'operació en mode d'hivern es concentra de desembre a febrer de l'any següent, un total de 90 dies; El preu de l'electricitat industrial es calcula en 0,7 iuans/kWh.
L'amfitrió de refrigeració d'aigua de procés és l'enllaç bàsic d'estalvi d'energia-d'aquesta transformació. Abans de la transformació, el consum anual d'energia de l'amfitrió de refrigeració va arribar als 1.822.100 kWh, i després de la transformació, l'amfitrió de refrigeració es va aturar durant 90 dies a l'hivern, i el consum anual d'energia va baixar a 1.479.300 kWh, estalviant 342.800 kWh d'electricitat per any.
Pel que fa a la transformació de la refrigeració de l'àrea d'oficines, la refrigeració de l'àrea d'oficina s'incorpora al sistema de refrigeració d'aigua del procés d'impressió mitjançant l'acoblament de canonades, i el sistema d'aire condicionat central Carrier original només està obert a l'hora de producció del taller a primera hora del matí, i el temps d'inici-es redueix a un-terç de l'original, cosa que millora considerablement l'eficiència d'utilització del sistema operatiu d'impressió i estalvi d'aigua del procés d'impressió. consum del sistema central d'aire condicionat Carrier (un host Carrier, dues bombes de circulació i un ventilador de torre de refrigeració) cada dia. L'aire condicionat de la zona d'oficines s'utilitza principalment durant 4 mesos (120 dies en total) a la primavera i l'estiu, estalviant 857.000 kWh de consum energètic anual després de la renovació.
El consum d'energia total anual de les tres bombes de circulació de 18,5 kW abans de la transformació era de 486.200 kWh, i després de la transformació, la freqüència mitjana d'operació es va reduir a 40 Hz, el consum d'energia es va reduir un 20% i el consum d'energia total anual de les tres bombes es va reduir a 388.900 kWh, estalvi d'electricitat anual.
Després d'una comptabilitat exhaustiva, es va trobar que l'empresa estalviava 1.297 milions de kWh d'electricitat i uns 907.900 iuans en factures d'electricitat per any. Al mateix temps, l'error de control de la temperatura del sistema després de la transformació és inferior o igual a 0,5 graus, cosa que resol completament el problema de la condensació i redueix considerablement la taxa de fallada dels equips d'impressió. Tot el procés es controla automàticament i el temps de resposta a errors s'escurça a menys de 5 minuts, tenint en compte l'eficàcia tècnica, els beneficis econòmics i els beneficis de gestió.