روش تغییر هوشمند سیستم آب خنک کننده فرآیند چاپ را به اشتراک بگذارید که سالانه بیش از 900000 در هزینه برق صرفه جویی می کند!

در فرآیند کار با سرعت بالا-تجهیزات چاپ، تجهیزات کنترل الکترونیکی مانند مبدل های فرکانس در کابینت برق مقدار زیادی انرژی گرمایی تولید می کند که مستقیماً بر عمر تجهیزات تأثیر می گذارد و حتی باعث خرابی و خاموش شدن تجهیزات می شود که همچنین مشکل اصلی است که باید توسط سیستم خنک کننده آب فرآیند حل شود.

سیستم خنک‌کننده آب فرآیند اصلی کارخانه ما از حالت پیکربندی سنتی "میزبان تبرید + برج خنک‌کننده + پمپ آب" استفاده می‌کند و تجهیزات اصلی شامل دو میزبان تران خنک‌شده با آب، دو برج خنک‌کننده جریان متقاطع، پمپ‌های گردشی چندگانه، و همچنین دریچه‌های برقی معمولی، شیرهای کنترلی و مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای است. خنک کننده محیط های اداری و تولیدی به طور جداگانه توسط مجموعه ای از تهویه مطبوع مرکزی سانتریفیوژ بزرگ کریر ارائه می شود. پس از سال ها تمرین، سیستم خنک کننده آب فرآیند سه مشکل برجسته را آشکار کرده است.

(1) دقت کنترل دما کافی نیست. با تکیه بر خنک کننده مستقیم آب سرد از تهویه مطبوع مرکزی، دما را نمی توان به طور انعطاف پذیر با توجه به تقاضای تولید تنظیم کرد و خطای دمای آب خروجی زیاد است و برآوردن نیازهای تجهیزات برای دمای آب فرآیند را دشوار می کند.

(2) مصرف انرژی همچنان بالاست. از یک طرف، تهویه مطبوع مرکزی برای چاپ خنک کننده در تمام طول سال با ظرفیت کامل کار می کند و پمپ آب و فن پشتیبانی کننده فاقد مکانیزم تنظیم سرعت هوشمند هستند. از سوی دیگر، سرمایش منطقه اداری به میزبان اصلی تهویه مطبوع حامل مستقل نیروگاه متکی است و تقاضای سرمایشی واقعی به دلیل کاهش مقیاس نیروگاه در مرحله بعدی به میزان قابل توجهی کاهش یافته است، اما ظرفیت سرمایشی میزبان اصلی مطابقت و تنظیم نشده است و در نتیجه مقدار زیادی اتلاف انرژی و افزایش بیشتر هزینه‌های عملیاتی ایجاد می‌شود.

(3) درجه کم اتوماسیون. فقدان عملکردهای{2}}پایش زمان واقعی و هشدار خطا، پارامترهای کلیدی مانند دما و فشار باید به صورت دستی بازرسی و ثبت شوند و پاسخ خطای تجهیزات عقب است که نه تنها هزینه های نیروی کار را افزایش می دهد، بلکه ممکن است به دلیل دفع نابهنگام منجر به وقفه در تولید شود.

این تحول در ترکیب با تولید واقعی و الزامات سیاست ملی صرفه جویی در انرژی{0}}، پنج نیاز اصلی را روشن می کند.

(1) کنترل دقیق دما. محدوده قابل تنظیم دمای آب خنک کننده روی 13 ~ 22 درجه تنظیم شده است و خطای دمای آب خروجی به شدت در کمتر یا مساوی 0.5 درجه کنترل می شود که اساساً مشکل تولید میعانات را حل می کند.

(2) حفظ انرژی و کاهش مصرف. حالت عملکرد تجهیزات را از طریق کنترل هوشمند بهینه کنید، مصرف انرژی تهویه مطبوع مرکزی، پمپ های آب و فن ها را تا حد زیادی کاهش دهید.

(3) نظارت هوشمند. دارای عملکردهای-نمایش واقعی زمان پارامترهای کلیدی مانند دما و فشار است و همچنین دارای عملکردهای تشخیص خودکار خطا و هشدار هشدار است که برای اپراتورها برای درک به موقع وضعیت عملکرد سیستم راحت است.

(4) پایدار و قابل اعتماد. از سوئیچینگ دو حالته خودکار و دستی پشتیبانی می‌کند، که می‌تواند تداوم تولید را از طریق عملکرد دستی هنگام از کار افتادن سیستم تضمین کند و از توقف خط تولید به دلیل خرابی تجهیزات جلوگیری کند.

(5) سازگاری اقتصادی. نیازی به افزودن-تجهیزات جدید در مقیاس بزرگ، و ارتقاء بر اساس سیستم اصلی برای کنترل هزینه‌های تبدیل تا حد زیادی و اطمینان از اینکه پروژه به یک وضعیت برد-از مزایای اقتصادی و اجتماعی دست می‌یابد، وجود ندارد.

ارتقای سخت افزار برای ساخت یک سیستم پشتیبانی سخت افزاری برای کنترل دقیق دما

ایده اصلی این تبدیل مبتنی بر PLC به عنوان هسته، کنترل PID به عنوان پشتیبانی از الگوریتم، ادراک هوشمند به عنوان پایه، از طریق بهینه‌سازی سخت‌افزار و ارتقای نرم‌افزار، برای ساختن یک سیستم خنک‌کننده جدید از "کنترل دقیق دما +{1}}عملکرد صرفه‌جویی در مصرف انرژی + نظارت هوشمند" است، ایده اصلی در مورد ارتقای سخت‌افزار، ارتقای سخت‌افزاری، انتخاب بهینه‌سازی سخت‌افزار، ارتقای سخت‌افزاری، انتخاب حالت جدید، کنترل سخت‌افزاری است. برای اطمینان از عملکرد هماهنگ و کارآمد هر جزء، به اصل سازگاری و تنوع پایبند است.

(1) واحد کنترل اصلی، محصولات PLC میان‌رده{1} را در بازار انتخاب می‌کند، و می‌تواند برندهای متعددی مانند زیمنس، میتسوبیشی، اینوانس و سایر مارک‌ها را با توجه به نیازهای واقعی، با ماژول‌های ورودی آنالوگ، ماژول‌های خروجی و ماژول‌های یکپارچه ورودی/خروجی انتخاب کند تا به طور کامل نیازهای سیستم acquiition و کنترل سیگنال را برآورده کند. این تبدیل از PLC سری S7-1200 زیمنس به عنوان هسته کنترل، مجهز به CPU مدل 1214CDC/DC/DC استفاده می کند و از 8 ماژول توسعه خارجی برای رفع نیازهای کنترلی پیچیده پشتیبانی می کند. همراه با ماژول ورودی آنالوگ SM1231 AI 8×13BIT، ماژول خروجی آنالوگ SM1232 AO 4×14BIT، و ماژول ورودی/خروجی آنالوگ SM1234 AI/AO 4×13BIT/2×14BIT، مسئولیت دریافت سیگنال های حسگر، سیگنال های کنترل انعطاف پذیری و خروجی سیگنال های کنترلی قابل انعطاف و خروجی را بر عهده دارد.

(2) واسط تعامل انسان{1}}رایانه از یک صفحه نمایش لمسی اصلی 8 تا 10{4}}اینچی استفاده می‌کند که از عملکردهای-ارتباطات چند دستگاهی و{9}}پایش زمان واقعی پشتیبانی می‌کند، که برای اپراتورها راحت است تا وضعیت عملکرد سیستم و تنظیم پارامتر را درک کنند. HMI HMI از صفحه نمایش 9 اینچی TP900 Siemens Comfort استفاده می‌کند که از ارتباطات چند PLC و عملکردهای نظارت هم‌زمان پشتیبانی می‌کند و درک مستقیم وضعیت عملکرد سیستم و تنظیم پارامترها را برای اپراتورها آسان می‌کند.

(3) انتخاب تجهیزات سنجش و اجرا بر روی پایداری و دقت تمرکز دارد، سنسور دما محصولاتی را با محدوده ای انتخاب می کند که محدوده دمای محیط تولید و خروجی سیگنال پایدار را پوشش می دهد، سنسور فشار به طور دقیق با شرایط فشار خط لوله تطبیق می یابد و طول میله کاوشگر به طور معقولی مطابق با اندازه واقعی خط لوله تنظیم می شود: طول خط لوله در منطقه کارخانه به اندازه نصف است. دقت داده های تشخیص

(4) شیر و محرک مجهز به دریچه‌های سه طرفه الکتریکی با سرعت پاسخ سریع و دقت کنترل بالا و محرک‌های سازگار برای تنظیم دقیق نرخ جریان آب و اطمینان از اثر کنترل دما هستند. مبدل فرکانس محصولاتی را انتخاب می‌کند که قدرت مناسبی برای پمپ‌های آب و فن‌ها دارند و از تنظیم دقیق فرکانس پشتیبانی می‌کند که نه تنها می‌تواند از شروع و توقف نرم تجهیزات اطمینان حاصل کند، بلکه به عملکرد صرفه‌جویی در انرژی نیز می‌رسد. این بازسازی از محرک های سری SVB زیمنس با حداکثر گشتاور 1600 نیوتن استفاده می کند. انتخاب محرک الکتریکی باید در ترکیب با بدنه سوپاپ، لوله و فشار لوله تعیین شود، به این معنی که "گشتاور محرک بزرگتر یا برابر با حداکثر گشتاور راه اندازی شیر× ضریب ایمنی (1.3-1.5)" باشد.

(5) برای جلوگیری از یخ زدن دمای آب در زمستان و تأثیر بر گردش سیستم، کنترل اتصال را برای بخاری کویل اصلی برج خنک کننده اجرا کنید. اجزای رله از منابع تغذیه سوئیچینگ، ترانسفورماتورها و رله هایی با تطابق ولتاژ و توان استفاده می کنند تا تضمینی محکم برای عملکرد پایدار کل سیستم مدار ارائه کنند.

برای انتخاب تجهیزات باید تا حد امکان یک برند انتخاب شود و یکپارچگی و هماهنگی ترکیبات مختلف اجزای برند ضعیف است که مستعد خطا است که در نهایت منجر به افزایش سختی اشکال زدایی و افزایش تعداد تعمیر و نگهداری می شود. در زیر سه معیار کلیدی برای تبدیل سخت افزار آورده شده است.

01/ اتصالات لوله را بهینه کنید

(1) لوله های ورودی و خروجی برج خنک کننده به موازات لوله های آب سرد تهویه مطبوع مرکزی بازسازی می شوند (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است)، و شیرهای برقی برای کنترل روشن/خاموش نصب می شوند، و هنگامی که دمای بیرون در زمستان پایین است، می توان از آب خنک کننده برج خنک کننده به طور مستقیم برای جایگزینی سیستم تهویه مطبوع مرکزی استفاده کرد، که باعث کاهش شدید هوای خنک می شود. صرفه جویی

شکل 1 نقشه راه نوسازی

(2) بازسازی و بهینه سازی لوله های تهویه مطبوع و خنک کننده در منطقه اصلی کارخانه، و اضافه کردن شیرهایی برای قطع خط لوله اتصال بین منطقه اداری و تهویه مطبوع مرکزی اصلی Carrier، به طوری که تهویه مطبوع مرکزی اصلی بتواند عملکرد مستقل خود را حفظ کند و تنها به سناریوهای سازگاری اصلی مانند کارگاه های تولید روزنامه خدمت کند. خط لوله خنک کننده در منطقه اداری به طور دقیق به خط لوله مرکزی آب سرد تهویه مطبوع سیستم خنک کننده چاپی کارخانه موجود متصل می شود که می تواند مستقیماً از ظرفیت خنک کننده مازاد سیستم خنک کننده چاپ برای خنک کردن منطقه اداری بدون مصرف انرژی اضافی برای تولید منبع سرما استفاده کند و در نتیجه زمان کارکرد تجهیزات مصرفی باربری را کاهش می دهد. دستیابی به اهداف قابل توجه صرفه جویی انرژی و کاهش مصرف.

02/ اضافه شدن مدار دستی خارجی

در صورت خرابی یا تعمیر سیستم، اپراتورها می توانند به صورت دستی عملکرد شیرها و پمپ ها را کنترل کنند تا اطمینان حاصل شود که تولید تحت تأثیر قرار نمی گیرد و قابلیت اطمینان عملکرد سیستم را بهبود می بخشد.

03/ بهبود شبکه نظارت بر ادراک

سنسورهای دما و فشار در چهار موقعیت کلیدی ورودی تبرید، خروجی منجمد، ورودی خنک‌کننده و خروجی خنک‌کننده نصب می‌شوند تا جمع‌آوری داده‌ها از کل فرآیند سیستم خنک‌کننده را تحقق بخشند، پشتیبانی جامع و دقیق از داده‌ها را برای کنترل دقیق PLC فراهم کنند و از تحقق اهداف کنترل دما و صرفه‌جویی در انرژی{0}} اطمینان حاصل کنند.

بهینه سازی نرم افزار برای ایجاد برنامه های اصلی کنترل هوشمند

در این تحول، طراحی نرم‌افزار یک پلت‌فرم توسعه نرم‌افزار کنترل تجهیزات اصلی را با عملکردهای یکپارچه و عملکرد راحت انتخاب می‌کند، که نیاز به پشتیبانی از انواع زبان‌های برنامه‌نویسی دارد، که می‌تواند فرآیند نوشتن و اشکال‌زدایی برنامه را ساده کند، چرخه پروژه را به طور موثر کوتاه کند و پشتیبانی فنی برای عملکرد پایدار سیستم ارائه دهد. در طراحی از Siemens Botu V17 (TIA PORTAL V17) استفاده شده است، با توجه به اینکه نرم افزار طراحی باید با PLC های سخت افزاری و صفحه نمایش لمسی سازگار باشد، بنابراین محصولات همان برند ترجیح داده می شوند.

هسته طراحی برنامه کنترل هوشمند شامل سه ماژول است: تبدیل داده، کنترل حالت دوگانه-و زنگ هشدار. ماژول تبدیل داده، سیگنال آنالوگ 4 ~ 20 میلی آمپر جمع آوری شده توسط سنسور را با دقت به مقادیر دما و فشار تبدیل می کند که می تواند توسط واحد کنترل توسط دستورالعمل های استاندارد NORM_X و دستورالعمل های مقیاس بندی SCALE_X شناسایی شود. عرض داده هر کانال آنالوگ زیمنس 16 بیت است، و محدوده عملیاتی ثابت به 27648-27648-، مربوط به ولتاژ ورودی و خروجی ± 10 ولت تنظیم می شود، که 5533~27648 مربوط به جریان ورودی و خروجی 4.20~4. «OUT=(VALUE–MIN)/(MAX–MIN)»، و سپس عملیات مقیاس‌بندی شده «OUT=[VALUE×(MAX–MIN)]+MIN» برای اطمینان از صحت تبدیل داده، مطابقت با مقادیر فیزیکی واقعی برقرار کنید.

کنترل حالت دوگانه نوآوری اصلی این طراحی نرم‌افزار است که می‌تواند به‌طور خودکار حالت کار را با توجه به دمای بیرون برای به حداکثر رساندن مصرف انرژی تغییر دهد (شکل 2). در حالت روزانه، زمانی که دمای بیرون بالاست (بیش از 12 درجه)، سیستم تهویه مطبوع مرکزی را راه اندازی می کند، باز شدن شیر و فرکانس مبدل فرکانس را در زمان واقعی از طریق الگوریتم کنترل PID تنظیم می کند، میزان آب سرد و سرعت پمپ را به طور دقیق کنترل می کند و فشار و دمای سیستم را ثابت نگه می دارد. علاوه بر این، الگوریتم کنترل PID به طور خودکار پارامترهای تنظیم را با مقایسه دمای تنظیم شده، اختلاف فشار و مقدار تشخیص واقعی بهینه می‌کند و اطمینان می‌دهد که باز شدن شیر و سرعت پمپ همیشه در حالت بهینه هستند، که نه تنها اثر خنک‌کننده را تضمین می‌کند، بلکه از اتلاف انرژی نیز جلوگیری می‌کند.

شکل 2 دو{1}}رابط کنترل حالت

در حالت زمستانی، هنگامی که دمای بیرون پایین است (کمتر یا مساوی 12 درجه)، سیستم به طور خودکار واحد تهویه مطبوع را خاموش می کند، برج خنک کننده و شیرهای اتصال خط لوله تهویه مطبوع مرکزی را باز می کند و مستقیماً از آب برج خنک کننده برای خنک کردن استفاده می کند. در این زمان، سرعت فن و شروع/ توقف بخاری از طریق یک الگوریتم کنترل PID تنظیم می‌شود تا از افت بیش از حد دمای آب و ایجاد یخ زدگی که بر گردش سیستم تأثیر می‌گذارد، جلوگیری کند، در حالی که مصرف انرژی برای دستیابی به عملکرد کارآمد سیستم خنک‌کننده زمستانی به حداقل می‌رسد.

طراحی برنامه هشدار به طور کامل ایمنی و قابلیت اطمینان عملکرد سیستم را در نظر می گیرد. با تنظیم آستانه برای پارامترهای کلیدی مانند دما و فشار، زمانی که داده های شناسایی شده از محدوده نرمال فراتر می روند یا نقص دستگاه رخ می دهد، سیستم بلافاصله یک سیگنال هشدار را راه اندازی می کند و به وضوح آن را روی رابط HMI نمایش می دهد، در حالی که به ماژول ورودی PLC نیز بازخورد می دهد. این به اپراتورها اجازه می دهد تا به سرعت مشکلات را شناسایی کرده و به سرعت پاسخ دهند. واسط ماشین{3}} انسانی HMI با چندین صفحه نمایش کاربردی طراحی شده است (شکل 3)، از سوئیچینگ با یک کلیک پشتیبانی می‌کند و می‌تواند اطلاعات کلیدی را در زمان واقعی نمایش دهد، از جمله حالت عملکرد سیستم، دما و فشار خطوط لوله مختلف، و درجه باز شدن شیر. همچنین از عملیات تنظیم دما و تشخیص هشدار پشتیبانی می‌کند و اپراتورها را قادر می‌سازد تا وضعیت عملکرد سیستم را به طور جامع و شهودی درک کنند، دشواری عملیاتی و خطر سوء استفاده را تا حد زیادی کاهش می‌دهد و راندمان کلی تولید را بهبود می‌بخشد.

شکل 3 رابط HMI

حسابداری مصرف انرژی اثربخشی صرفه جویی در انرژی و تبدیل کاهش انتشار را برجسته می کند

حسابداری مصرف انرژی بر اساس شرایط تولید واقعی کارخانه چاپ است، سیستم خنک کننده آب فرآیند 24 ساعت شبانه روز، 365 روز در سال کار می کند و دوره عملیات حالت زمستانی از دسامبر تا فوریه سال بعد، در مجموع 90 روز متمرکز است. قیمت برق صنعتی 0.7 یوان بر کیلووات ساعت محاسبه شده است.

میزبان تبرید آب فرآیند، پیوند اصلی ذخیره انرژی-این تحول است. قبل از تبدیل، مصرف برق سالانه میزبان تبرید به 1،822،100 کیلووات ساعت می رسید و پس از تبدیل، میزبان تبرید به مدت 90 روز در زمستان متوقف شد و مصرف برق سالانه به 1،479،300 کیلووات ساعت کاهش یافت و 342،800 کیلووات ساعت در مصرف برق در سال صرفه جویی کرد.

از نظر تبدیل خنک کننده محیط اداری، خنک کننده منطقه اداری از طریق اتصال خط لوله در سیستم خنک کننده آب فرآیند چاپ گنجانده شده است، و سیستم تهویه مطبوع مرکزی اصلی Carrier تنها در ساعات اولیه تولید صبحگاهی کارگاه باز است و زمان شروع-به یک-به یک-یک سوم زمان اصلی کاهش می‌یابد، که تا حد زیادی باعث بهبود کارایی سیستم خنک‌کننده آب و شرایط آب سرد می‌شود. هر روز 16 ساعت در مصرف انرژی سیستم تهویه مطبوع مرکزی کریر (یک میزبان کریر، دو پمپ گردش خون و یک فن برج خنک کننده) صرفه جویی کنید. تهویه مطبوع در محوطه اداری عمدتاً به مدت 4 ماه (در مجموع 120 روز) در بهار و تابستان استفاده می شود و پس از بازسازی سالانه 857000 کیلووات ساعت در مصرف انرژی صرفه جویی می شود.

مجموع برق مصرفی سالانه سه پمپ گردشی 18.5 کیلووات قبل از تبدیل 486200 کیلووات ساعت بود و پس از تبدیل، متوسط ​​فرکانس کاری به 40 هرتز کاهش یافت، مصرف انرژی تا 20٪ کاهش یافت و کل برق مصرفی سالانه سه پمپ به 388900 کیلووات ساعت کاهش یافت که باعث صرفه جویی 97 کیلووات ساعت برق در سال شد.

پس از حسابداری جامع، مشخص شد که این شرکت 1.297 میلیون کیلووات ساعت برق و حدود 907،900 یوان در قبض برق در سال صرفه جویی کرده است. در عین حال، خطای کنترل دمای سیستم پس از تبدیل کمتر یا مساوی 0.5 درجه است که به طور کامل مشکل میعانات را حل می کند و میزان خرابی تجهیزات چاپ را بسیار کاهش می دهد. کل فرآیند به طور خودکار نظارت می شود و زمان پاسخگویی به خطا با در نظر گرفتن اثربخشی فنی، مزایای اقتصادی و مزایای مدیریتی به کمتر از 5 دقیقه کاهش می یابد.

چشم انداز را خلاصه کنید و مسیر تحول سبز و هوشمند صنعت چاپ را عمیق تر کنید

دگرگونی فنی سیستم خنک‌کننده آب فرآیندی تجهیزات چاپ مبتنی بر PLC یک عمل مهم برای تمرین استراتژی "دبل کربن" و ترویج تحول هوشمند و سبز است و همچنین اقدام موثری برای تمرین منبع باز و کاهش هزینه‌ها در شرایط کاهش سودآوری صنعت چاپ روزنامه است. این تبدیل از اصل «-تبدیل بر اساس تقاضا، هزینه-موثر و کارآمد» پیروی می‌کند،-تجهیزات در مقیاس بزرگ اضافه نمی‌کند، و از طریق کنترل PLC و الگوریتم PID، پتانسیل تجهیزات را بهینه می‌کند و عمیق می‌کند، که نه تنها هزینه تبدیل را به شدت کنترل می‌کند، بلکه سازگاری پایدار سیستم را نیز تضمین می‌کند. نرخ جامع صرفه جویی در انرژی و اثر کاهش قابل توجه انتشار حدود 30 درصد امکان سنجی فناوری هوشمند در تحول{6}}صرفه جویی انرژی در صنعت چاپ را تأیید می کند و مسیرهای فنی و تجربه عملی را برای شرکت های مشابه فراهم می کند.

در آینده، کارخانه ما به تعمیق نوآوری‌های فن‌آوری و ترویج ارتقای مکرر سیستم خنک‌کننده آب فرآیند چاپ در جهت "هوشمندتر، صرفه جویی در انرژی- و کارآمدتر" ادامه خواهد داد. این شرکت همیشه ماموریت خود را در نظر خواهد داشت، نوآوری تکنولوژیکی را به عنوان محرک اصلی در نظر می گیرد، توسعه سبز را به عنوان جهت گیری اساسی در نظر می گیرد، زمینه ارتقای هوشمند صنعت چاپ را عمیقاً پرورش می دهد، به کاوش مسیرهای جدید برای توسعه سبز و کم کربن ادامه می دهد، به طور فعال در تحقق هدف ملی "دو کربنه" مشارکت می کند و به عنوان نمونه با کیفیت در صنعت را ارتقا می بخشد. فرآیند تمرین مفهوم توسعه سبز و هدایت تحول و ارتقاء صنعت.