Årliga elbesparingar överstiger 900 000; dela praxis av intelligent omvandling av tryckprocessen kylvattensystem!

Det traditionella processvattenkylningssystemet i tryckeriet i författarens grupp är huvudsakligen ansvarigt för kylning av elskåpet och huvudmotorn i de två tyska MANN COLORMAN bredformatsmaskinproduktionslinjerna, som har varit i drift i nästan 20 år, och det finns flera enastående smärtpunkter: Trane kylvärd, vattenpump och annan utrustning fungerar med fast effekt, och energiluftförbrukningen är allvarlig; Temperaturkontrollfelet är stort och kondens är lätt att uppstå på sommaren, vilket påverkar utskriftskvaliteten och utrustningens livslängd och kommer att orsaka många problem med rinnande och droppande; Sommarkyla i kontors- och produktionsområden är beroende av oberoende Carrier-värdsystem, och den totala energiförbrukningen är fortsatt hög.

För detta ändamål, baserat på den faktiska produktionen, lanserade vår fabrik omvandlingen av PLC-baserat processvattenkylningssystem, uppnådde exakt temperaturkontroll och intelligent energibesparing genom PID-kontrollalgoritm och utökade innovativt funktionen "vinterutskrift kyla energibesparing + sommarkontorskylning". Efter omvandlingen är systemets temperaturkontrollfel Mindre än eller lika med 0,5 grader och den omfattande energibesparingsgraden är så hög som 30 %, vilket inte bara ger ett solidt stöd för företag att minska kostnaderna och öka effektiviteten, utan också ger replikerbar praktisk erfarenhet för uppgradering av grön energisparteknik för tryckeriföretag.

Analysera den aktuella situationen och klargöra kärnbehoven för omvandling av kylsystem

I processen med höghastighetsdrift av utskriftsutrustning kommer elektronisk styrutrustning såsom frekvensomvandlare i elskåpet att generera en stor mängd värmeenergi, som direkt påverkar utrustningens livslängd och till och med orsakar utrustningsfel och avstängning, vilket också är kärnproblemet som ska lösas av processvattenkylningssystemet.

Det ursprungliga processvattenkylningssystemet i vår fabrik använder det traditionella konfigurationsläget "kylvärd + kyltorn + vattenpump", och kärnutrustningen inkluderar två vatten-kylda Trane-värdar, två tvärflödeskyltorn, flera cirkulationspumpar, såväl som vanliga magnetventiler, styrventiler och plattvärmeväxlare. Kylningen av kontors- och produktionsområdena tillhandahålls separat av en uppsättning oberoende stora centrifugala Carrier centrala luftkonditioneringsapparater. Efter år av driftövningar har processvattenkylningssystemet avslöjat tre utestående problem.

(1) Otillräcklig temperaturkontrollnoggrannhet. Genom att förlita sig på direkt kylning av kallt vatten från central luftkonditionering kan temperaturen inte flexibelt justeras efter produktionsbehovet, och temperaturfelet i utloppsvattnet är stort, vilket gör det svårt att uppfylla kraven på utrustningen för processvattentemperatur.

(2) Energiförbrukningen är fortsatt hög. Å ena sidan går den centrala luftkonditioneringen för utskrift av kylning med full kapacitet året runt, och den stödjande vattenpumpen och fläkten saknar en intelligent hastighetsregleringsmekanism. Å andra sidan förlitar sig kylningen av kontorsområdet på anläggningens ursprungliga oberoende luftkonditioneringsvärd, och det faktiska kylbehovet har minskat avsevärt på grund av minskningen av anläggningens skala i ett senare skede, men kylkapaciteten hos den ursprungliga värden har inte matchats och justerats, vilket resulterat i en stor mängd energislöseri och ytterligare pressat upp driftskostnaderna.

(3) Låg grad av automatisering. Avsaknad av perfekta-realtidsövervaknings- och fellarmfunktioner, nyckelparametrar som temperatur och tryck måste inspekteras och registreras manuellt, och utrustningens felrespons släpar efter, vilket inte bara ökar arbetskostnaderna, utan också kan leda till produktionsavbrott på grund av tidig bortskaffande.

I kombination med den faktiska produktionen och kraven i den nationella energisparpolitiken-förtydligar denna omvandling fem kärnbehov.

(1) Exakt temperaturkontroll. Det justerbara området för kylvattentemperaturen är inställt på 13 ~ 22 grader, och temperaturfelet för utloppsvattnet kontrolleras strikt till Mindre än eller lika med 0,5 grader, vilket i grunden löser problemet med kondensatgenerering.

(2) Energibesparing och förbrukningsminskning. Optimera utrustningens driftläge genom intelligent styrning, minska energiförbrukningen avsevärt för centrala luftkonditioneringsapparater, vattenpumpar och fläktar.

(3) Intelligent övervakning. Den har realtidsvisningsfunktioner för nyckelparametrar som temperatur och tryck, och har även automatisk feldetektering och larmmeddelandefunktioner, vilket är bekvämt för operatörer att förstå systemets driftsstatus i tid.

(4) Stabil och pålitlig. Den stöder automatisk och manuell dubbel-lägesväxling, vilket kan säkerställa produktionskontinuitet genom manuell drift när systemet misslyckas, och undvika driftstopp på grund av utrustningsfel.

(5) Ekonomisk anpassning. Det finns inget behov av att lägga till ny stor-utrustning och uppgradera baserat på det ursprungliga systemet för att kontrollera omvandlingskostnaden i största möjliga utsträckning och säkerställa att projektet uppnår en win-win-situation med ekonomiska och sociala fördelar.

Hårdvaruuppgradering för att bygga ett hårdvarustödsystem för exakt temperaturkontroll

Kärnidén i denna transformation är baserad på PLC som kärna, PID-styrning som algoritmstöd, intelligent perception som bas, genom hårdvaruoptimering och mjukvaruuppgradering, för att bygga ett nytt kylsystem med "precis temperaturkontroll + energisparande drift + intelligent övervakning", kärnidén är kring hårdvaruuppgradering, styruppgradering, algoritmoptimering av annonsmöjligheter och samordnade innovationslägen för att säkerställa hårdvaruoptimering och koordinerad maskinvaruinnovation. och effektiv drift av varje komponent.

(1) Kärnstyrenheten väljer de vanliga PLC-produkterna i mellanklass- på marknaden och kan välja flera märken som Siemens, Mitsubishi, Inovance och andra märken enligt faktiska behov, med motsvarande analoga ingångsmoduler, utgångsmoduler och integrerade ingångs-/utgångsmoduler för att till fullo möta behoven av systemsignalinsamling och kontroll. Denna transformation använder Siemens S7-1200 series PLC som kontrollkärna, utrustad med 1214CDC/DC/DC modell CPU, och stöder 8 externa expansionsmoduler för att möta komplexa kontrollbehov. I kombination med SM1231 AI 8×13BIT analog ingångsmodul, SM1232 AO 4×14BIT analog utgångsmodul och SM1234 AI/AO 4×13BIT/2×14BIT analog in-/utgångsmodul, är den ansvarig för att ta emot sensorsignaler, mata ut styrsignaler, respektera flexibilitet och förbättra flexibiliteten.

(2) Det mänskliga-datorinteraktionsgränssnittet använder en 8~10-tums vanlig pekskärm, som stöder multi-enhetskommunikation och realtidsövervakningsfunktioner-, vilket är bekvämt för operatörer att intuitivt förstå systemets driftsstatus och parameterjustering. HMI HMI använder Siemens TP900 Comfort 9-skärm, som stöder multi-PLC-kommunikation och övervakningsfunktioner i realtid, vilket gör det enkelt för operatörer att intuitivt förstå systemets driftsstatus och justera parametrar.

(3) Valet av avkännings- och utförandeutrustning fokuserar på stabilitet och noggrannhet, temperatursensorn väljer produkter med ett intervall som täcker produktionsmiljöns temperaturområde och stabil signalutgång, trycksensorn anpassar sig exakt till tryckförhållandena i rörledningen och längden på sondstaven är rimligt inställd i enlighet med den faktiska storleken på rörledningen i fabriksområdet för att säkerställa att stavens diameter är halva diametern på rörledningen (Obs! noggrannheten hos detekteringsdata.

(4) Ventilen och ställdonet är utrustade med elektriska trevägsventiler med snabb svarshastighet och hög kontrollnoggrannhet och anpassade ställdon för att noggrant justera vattenflödet och säkerställa temperaturkontrolleffekten. Frekvensomformaren väljer produkter med effekt anpassad till vattenpumpar och fläktar och stöder exakt frekvensjustering, vilket inte bara kan säkerställa smidig start och stopp av utrustningen, utan även uppnå energisparande drift.- Denna renovering använder Siemens SVB-seriens ställdon, med ett maximalt vridmoment på 1600N; Valet av elektriskt ställdon måste bestämmas i kombination med ventilhuset, röret och rörtrycket, det vill säga för att uppfylla "ställdonets vridmoment Större än eller lika med det maximala startmomentet för ventilen × säkerhetsfaktor (1,3~1,5)".

(5) Implementera kopplingskontroll för den ursprungliga spolvärmaren i kyltornet för att förhindra att vattentemperaturen fryser på vintern och påverkar systemets cirkulation; Reläkomponenterna använder strömförsörjning, transformatorer och reläer med spännings- och effektmatchning för att ge en solid garanti för stabil drift av hela kretssystemet.

Samma märke bör väljas så mycket som möjligt för val av utrustning, och enheten och koordinationen av olika märkeskomponentkombinationer är dålig, vilket är benäget att göra fel, vilket i slutändan leder till en ökning av svårigheten att felsöka och en ökning av antalet underhåll. Följande är tre nyckelåtgärder för hårdvarutransformation.

01/ Optimera röranslutningar

(1) Kyltornets inlopps- och utloppsrör renoveras parallellt med de centrala luftkonditioneringens kylvattenledningar (som visas i figur 1), och magnetventiler är installerade för att styra till/från, och när utomhustemperaturen är låg på vintern kan kyltornets kylvatten direkt användas för att ersätta den centrala luftkonditioneringens kylvatten, vilket avsevärt minskar drifttiden för lufttillståndet och minskar lufttillståndet avsevärt.

Figur 1 Renoveringsfärdplan

(2) Renovera och optimera luftkonditionerings- och kylrören i det ursprungliga fabrikskontorsområdet, och lägg till ventiler för att skära av anslutningsrörledningen mellan kontorsområdet och den ursprungliga centrala luftkonditioneringen från Carrier, så att den ursprungliga centrala luftkonditioneringsapparaten kan upprätthålla oberoende drift och endast tjäna de ursprungliga anpassningsscenarierna såsom tidningsverkstäder; Kylledningen i kontorsområdet är noggrant ansluten till den centrala luftkonditioneringen för kylt vatten i tryckkylsystemet i den befintliga anläggningen, som direkt kan använda överskottskylningskapaciteten i det tryckande kylsystemet för att kyla kontorsområdet utan att förbruka ytterligare energi för att generera en kall källa, vilket avsevärt minskar driftstiden för Carriers centrifugala centrala luftkonditioneringsutrustning, effektiv energiförbrukning, återvinningseffektiv energiförbrukning, energieffektivisering, betydande energibesparing och förbrukningsminskningsmål.

02/ Tillagd extern manuell krets

I händelse av systemfel eller underhåll kan operatörer manuellt styra driften av ventiler och pumpar för att säkerställa att produktionen inte påverkas och förbättra tillförlitligheten i systemets drift.

03/ Förbättra nätverket för uppfattningsövervakning

Temperatur- och trycksensorer är installerade i de fyra nyckelpositionerna kylinlopp, fryst utlopp, kylinlopp och kylutlopp för att realisera datainsamlingen av hela processen för kylsystemet, tillhandahålla omfattande och korrekt datastöd för PLC exakt styrning och säkerställa realiseringen av temperaturkontroll och energisparmål.

Mjukvaruoptimering för att skapa intelligenta styrprogram

I denna transformation väljer mjukvarudesignen en vanlig plattform för utveckling av programvara för utrustningskontroll med integrerade funktioner och bekväm drift, som behöver stödja en mängd olika programmeringsspråk, vilket kan förenkla programskrivnings- och felsökningsprocessen, effektivt förkorta projektcykeln och tillhandahålla tekniskt stöd för stabil drift av systemet. Designen använder Siemens Botu V17 (TIA PORTAL V17), med tanke på att designmjukvaran måste vara kompatibel med hårdvaru-PLC:er och pekskärmar, så samma märkesprodukter är att föredra.

Kärnan i designen av intelligent kontrollprogram inkluderar tre moduler: datakonvertering, kontroll med dubbla-lägen och larm. Datakonverteringsmodulen omvandlar exakt den 4~20mA analoga signalen som samlas in av sensorn till temperatur- och tryckvärden som kan kännas igen av styrenheten genom NORM_X standardiserade instruktioner och SCALE_X skalningsinstruktioner. Databredden för varje kanal av Siemens analog är 16 bitar, och det fasta driftsområdet justeras till -27648~27648, motsvarande ingångs- och utgångsspänningen ±10V, varav 5533~27648 motsvarar ingångs- och utströmmen på 4~20mA, och flyttalsdata som erhålls med standardvärdet 0~1.0. "UT=(VÄRDE–MIN)/(MAX–MIN)", och sedan den skalade operationen "UT=[VALUE×(MAX–MIN)]+MIN" Upprätta en överensstämmelse med faktiska fysiska kvantiteter för att säkerställa noggrannheten i datakonverteringen.

Dubbel-lägeskontroll är kärninnovationen i den här mjukvarudesignen, som automatiskt kan växla driftläge enligt utomhustemperaturen för att maximera energianvändningen (Figur 2). I dagligt läge, när utomhustemperaturen är hög (mer än 12 grader), startar systemet den centrala luftkonditioneringen, justerar ventilöppningen och frekvensomvandlarens frekvens i realtid genom PID-kontrollalgoritmen, kontrollerar noggrant mängden kallt vatten och pumpens hastighet och upprätthåller systemets konstanta tryck och temperatur. Dessutom optimerar PID-styralgoritmen automatiskt justeringsparametrarna genom att jämföra den inställda temperaturen, tryckskillnaden och det faktiska detekteringsvärdet, vilket säkerställer att ventilöppningen och pumphastigheten alltid är i det optimala tillståndet, vilket inte bara säkerställer kyleffekten, utan också undviker energislöseri.

Figur 2 Dubbelt-lägeskontrollgränssnitt

I vinterläge, när utomhustemperaturen är låg (Mindre än eller lika med 12 grader), stänger systemet automatiskt av luftkonditioneringsenheten, öppnar kyltornet och den centrala luftkonditioneringsrörledningens kommunikationsventil och använder kyltornets vatten direkt för kylning. Vid denna tidpunkt justeras fläkthastigheten och värmaren på/av genom en PID-kontrollalgoritm för att förhindra att vattentemperaturen sjunker för lågt och orsakar frysning som påverkar systemets cirkulation, samtidigt som energiförbrukningen minimeras för att uppnå effektiv drift av vinterkylsystemet.

Larmprogrammets design tar fullt ut hänsyn till säkerheten och tillförlitligheten av systemets drift. Genom att ställa in tröskelvärden för nyckelparametrar som temperatur och tryck, när de detekterade data överskrider det normala intervallet eller ett enhetsfel uppstår, utlöser systemet omedelbart en larmsignal och visar den tydligt på HMI-gränssnittet, samtidigt som den återkopplas till PLC-ingångsmodulen. Detta gör det möjligt för operatörer att snabbt identifiera problem och reagera snabbt. HMI:s mänskliga-maskingränssnitt är utformat med flera funktionella skärmar (Figur 3), som stöder en-klickväxling och kan visa nyckelinformation i realtid, inklusive systemdriftläge, temperaturer och tryck för olika rörledningar och ventilens öppningsgrad. Den stöder också temperaturinställning och larmbekräftelse, vilket gör det möjligt för operatörer att heltäckande och intuitivt förstå systemets driftstatus, vilket avsevärt minskar driftssvårigheter och risk för missbruk, och förbättrar den totala produktionseffektiviteten.

Figur 3 HMI-gränssnitt

Energiförbrukningsredovisning belyser effektiviteten av energibesparing och omvandling av utsläppsminskningar

Energiförbrukningsredovisningen baseras på tryckeriets faktiska produktionsförhållanden, processvattenkylningssystemet körs 24 timmar om dygnet, 365 dagar om året, och vinterdriftsperioden är koncentrerad från december till februari följande år, totalt 90 dagar; Priset på industriell el är beräknat till 0,7 yuan/kWh.

Värden för processvattenkylning är den kärnenergisparande länken för denna omvandling.- Före omvandlingen nådde den årliga strömförbrukningen för kylvärden 1 822 100 kWh och efter omvandlingen stoppades kylvärden i 90 dagar på vintern och den årliga strömförbrukningen sjönk till 1 479 300 kWh, vilket sparade 342 800 kWh el per år.

När det gäller omvandling av kontorsområdets kylning är kontorsområdets kylning införlivad i utskriftsprocessens vattenkylningssystem genom pipelinedockning, och det ursprungliga Carrier centrala luftkonditioneringssystemet är endast öppet tidigt på morgonen i verkstadens produktionstid, och starttiden- reduceras till en-tredjedel av originalet, vilket avsevärt förbättrar utnyttjandet av utskriftsluftkonditioneringens effektivitet och kan spara 6 timmars vattenkylning i tryckluftsprocessen. energiförbrukning för Carriers centrala luftkonditioneringssystem (en Carrier-värd, två cirkulationspumpar och en kyltornsfläkt) varje dag. Luftkonditioneringen på kontorsområdet används huvudsakligen under 4 månader (totalt 120 dagar) på våren och sommaren, vilket sparar 857 000 kWh energiförbrukning per år efter renoveringen.

Den totala årliga strömförbrukningen för de tre 18,5 kW cirkulationspumparna före omvandlingen var 486 200 kWh, och efter omvandlingen sänktes den genomsnittliga driftfrekvensen till 40 Hz, energiförbrukningen minskade med 20 % och den totala årliga strömförbrukningen för de tre pumparna minskade till 388 900 kWh, 2009 kWh el per år.

Efter en omfattande redovisning fann man att företaget sparade 1,297 miljoner kWh el och cirka 907 900 yuan i elräkningar per år. Samtidigt är systemets temperaturkontrollfel efter omvandlingen Mindre än eller lika med 0,5 grader , vilket helt löser problemet med kondensat och kraftigt minskar felfrekvensen för utskriftsutrustning. Hela processen övervakas automatiskt och felsvarstiden förkortas till mindre än 5 minuter, med hänsyn till teknisk effektivitet, ekonomiska fördelar och förvaltningsfördelar.