Baskı prosesi soğutma suyu sisteminin akıllı dönüşüm uygulamasını paylaşın ve yıllık elektrik maliyetlerinde 900.000'in üzerinde tasarruf sağlayın!

Baskı ekipmanının yüksek-hızlı çalışması sürecinde, elektrik kabinindeki frekans dönüştürücüler gibi elektronik kontrol ekipmanları, ekipmanın ömrünü doğrudan etkileyen ve hatta ekipmanın arızalanmasına ve kapanmasına neden olan büyük miktarda ısı enerjisi üretecektir; bu, aynı zamanda proses suyu soğutma sistemi tarafından çözülmesi gereken temel sorundur.

Fabrikamızın orijinal proses suyu soğutma sistemi, "soğutma ana bilgisayarı + soğutma kulesi + su pompası" şeklindeki geleneksel konfigürasyon modunu benimser ve temel ekipman, iki adet su-soğutmalı Trane ana bilgisayarı, iki adet çapraz-akışlı soğutma kulesi, çoklu sirkülasyon pompalarının yanı sıra sıradan solenoid valfler, kontrol valfleri ve plakalı ısı eşanjörlerini içerir. Ofis ve üretim alanlarının soğutulması ayrı ayrı bağımsız büyük santrifüj Carrier merkezi klima seti ile sağlanmaktadır. Yıllar süren işletme uygulamalarının ardından, proses suyu soğutma sistemi üç önemli sorunu ortaya çıkardı.

(1) Yetersiz sıcaklık kontrol doğruluğu. Soğuk suyun merkezi klimadan doğrudan soğutulmasına bağlı olarak sıcaklık, üretim talebine göre esnek bir şekilde ayarlanamaz ve çıkış suyunun sıcaklık hatası büyüktür, bu da ekipmanın proses suyu sıcaklığına yönelik gereksinimlerini karşılamayı zorlaştırır.

(2) Enerji tüketimi yüksek olmaya devam ediyor. Bir yandan, baskı soğutmaya yönelik merkezi klima tüm yıl boyunca tam kapasiteyle çalışıyor ve destekleyici su pompası ve fan, akıllı bir hız düzenleme mekanizmasından yoksun. Öte yandan, ofis alanının soğutulması tesisin orijinal bağımsız taşıyıcı klima ana makinesine bağlıdır ve daha sonraki aşamada tesisin ölçeğinin küçültülmesi nedeniyle gerçek soğutma talebi önemli ölçüde azalmıştır, ancak orijinal ana bilgisayarın soğutma kapasitesi eşleştirilmemiş ve ayarlanmamıştır, bu da büyük miktarda enerji israfına ve işletme maliyetlerinin daha da artmasına neden olmuştur.

(3) Düşük derecede otomasyon. Mükemmel gerçek zamanlı izleme ve hata alarmı işlevlerinin bulunmaması, sıcaklık ve basınç gibi temel parametrelerin manuel olarak incelenip kaydedilmesi gerekiyor ve ekipmanın arıza tepkisi gecikiyor; bu da yalnızca işçilik maliyetlerini artırmakla kalmıyor, aynı zamanda zamanından önce elden çıkarma nedeniyle üretimin kesintiye uğramasına da yol açabiliyor.

Gerçek üretim ve ulusal enerji{0}tasarrufu politikasının gereklilikleri ile birleştiğinde, bu dönüşüm beş temel ihtiyacı açıklığa kavuşturuyor.

(1) Hassas sıcaklık kontrolü. Soğutma suyu sıcaklığının ayarlanabilir aralığı 13~22 dereceye ayarlanır ve çıkış suyunun sıcaklık hatası 0,5 dereceden az veya eşit olarak sıkı bir şekilde kontrol edilir, bu da temelde yoğuşma oluşumu problemini çözer.

(2) Enerji tasarrufu ve tüketimin azaltılması. Akıllı kontrol yoluyla ekipmanın çalışma modunu optimize edin, merkezi klimaların, su pompalarının ve fanların enerji tüketimini büyük ölçüde azaltın.

(3) Akıllı izleme. Sıcaklık ve basınç gibi temel parametrelerin gerçek-zamanlı görüntüleme işlevlerine sahiptir ve ayrıca otomatik arıza algılama ve alarm istemi işlevlerine sahiptir; bu, operatörlerin sistemin çalışma durumunu zamanında kavramasını kolaylaştırır.

(4) Kararlı ve güvenilir. Otomatik ve manuel çift- mod değiştirmeyi destekler; bu, sistem arızalandığında manuel çalışma yoluyla üretim sürekliliğini sağlayabilir ve ekipman arızası nedeniyle üretim hattının aksama süresini önleyebilir.

(5) Ekonomik uyum. Dönüşüm maliyetini en üst düzeyde kontrol etmek ve projenin ekonomik ve sosyal faydalar açısından bir kazan-kazan durumuna ulaşmasını sağlamak için yeni büyük-ölçekli ekipman eklemeye ve orijinal sistemi temel alarak yükseltme yapmaya gerek yoktur.

Hassas sıcaklık kontrolü için donanım destek sistemi oluşturmak amacıyla donanım yükseltmesi

Bu dönüşümün temel fikri, "hassas sıcaklık kontrolü + enerji-tasarruflu çalışma + akıllı izleme"den oluşan yeni bir soğutma sistemi oluşturmak için donanım optimizasyonu ve yazılım yükseltme yoluyla PLC'yi temel olarak, algoritma desteği olarak PID kontrolünü, temel olarak akıllı algıyı temel alır; temel fikir donanım yükseltme, kontrol yükseltme, algoritma optimizasyonu ve mod yeniliği etrafındadır; donanım seçimi, her bileşenin koordineli ve verimli çalışmasını sağlamak için uyarlanabilirlik ve çeşitlendirme ilkesine bağlıdır.

(1) Çekirdek kontrol ünitesi, piyasadaki ana akım orta- sınıf PLC ürünlerini seçer ve sistem sinyali toplama ve kontrol ihtiyaçlarını tam olarak karşılamak için karşılık gelen analog giriş modülleri, çıkış modülleri ve giriş/çıkış entegre modülleri ile gerçek ihtiyaçlara göre Siemens, Mitsubishi, Inovance gibi birden fazla markayı ve diğer markaları seçebilir. Bu dönüşüm, 1214CDC/DC/DC model CPU ile donatılmış Siemens S7-1200 serisi PLC'yi kontrol çekirdeği olarak kullanıyor ve karmaşık kontrol ihtiyaçlarını karşılamak için 8 harici genişletme modülünü destekliyor. SM1231 AI 8×13BIT analog giriş modülü, SM1232 AO 4×14BIT analog çıkış modülü ve SM1234 AI/AO 4×13BIT/2×14BIT analog giriş/çıkış modülü ile birlikte sırasıyla sensör sinyallerinin alınmasından, kontrol sinyallerinin çıkışından ve sinyal işleme esnekliğinin geliştirilmesinden sorumludur.

(2) İnsan-bilgisayar etkileşimi arayüzü, çoklu-cihaz iletişimini ve gerçek-zamanlı izleme işlevlerini destekleyen 8~10-inçlik bir ana dokunmatik ekranı benimser; bu, operatörlerin sistemin çalışma durumunu ve parametre ayarlamasını sezgisel olarak kavramasına uygundur. HMI HMI, çoklu PLC iletişimini ve gerçek zamanlı izleme işlevlerini destekleyen Siemens TP900 Comfort 9{10}}inç ekranını kullanır ve operatörlerin sistemin çalışma durumunu sezgisel olarak kavramasını ve parametreleri ayarlamasını kolaylaştırır.

(3) Algılama ve yürütme ekipmanının seçimi stabilite ve doğruluğa odaklanır, sıcaklık sensörü, üretim ortamının sıcaklık aralığını ve sabit sinyal çıkışını kapsayan bir aralığa sahip ürünleri seçer, basınç sensörü, boru hattının basınç koşullarına doğru bir şekilde uyum sağlar ve algılama verilerinin doğruluğunu sağlamak için prob çubuğunun uzunluğu, fabrika alanındaki boru hattının gerçek boyutuna göre makul bir şekilde ayarlanır (Not: prob çubuğunun uzunluğu, boru hattının çapının yarısı kadardır).

(4) Vana ve aktüatör, hızlı tepki hızına ve yüksek kontrol doğruluğuna sahip elektrikli üç- yollu vanalarla ve su akış hızını doğru bir şekilde ayarlamak ve sıcaklık kontrol etkisini sağlamak için uyarlanmış aktüatörlerle donatılmıştır. Frekans dönüştürücü, gücü su pompalarına ve fanlara göre uyarlanmış ürünleri seçer ve hassas frekans ayarını destekler; bu, yalnızca ekipmanın sorunsuz başlatılmasını ve durdurulmasını sağlamakla kalmaz, aynı zamanda enerji-tasarruflu çalışmayı da sağlar. Bu yenilemede maksimum 1600N torka sahip Siemens SVB serisi aktüatörler kullanılıyor; Elektrikli aktüatörün seçiminin; vana gövdesi, boru ve boru basıncı ile birlikte, yani "aktüatör torku, vananın maksimum başlatma torkuna eşit veya daha büyük x güvenlik faktörünü (1,3~1,5)" karşılayacak şekilde belirlenmesi gerekir.

(5) Kışın su sıcaklığının donmasını ve sistem sirkülasyonunu etkilemesini önlemek için soğutma kulesinin orijinal bobin ısıtıcısına bağlantı kontrolü uygulayın; Röle bileşenleri, tüm devre sisteminin kararlı çalışması için sağlam bir garanti sağlamak amacıyla voltaj ve güç uyumuna sahip anahtarlamalı güç kaynakları, transformatörler ve röleler kullanır.

Ekipman seçiminde mümkün olduğunca aynı markanın seçilmesi gerekir, farklı marka bileşen kombinasyonlarının birliği ve koordinasyonu zayıftır, bu da hatalara açıktır, bu da sonuçta hata ayıklama zorluğunun artmasına ve bakım sayısının artmasına neden olur. Aşağıda donanım dönüşümüne yönelik üç temel önlem yer almaktadır.

01/ Boru bağlantılarını optimize edin

(1) Soğutma kulesi giriş ve çıkış boruları, merkezi klima soğutulmuş su borularına paralel olarak yenilenir (Şekil 1'de gösterildiği gibi) ve açma/kapamayı kontrol etmek için solenoid valfler takılır ve kışın dış ortam sıcaklığı düşük olduğunda, soğutma kulesi soğutma suyu, merkezi klima soğutulmuş suyunun yerine doğrudan kullanılabilir; bu, klima ana bilgisayarının çalışma süresini büyük ölçüde azaltır ve enerji tasarrufu sağlar.

Şekil 1 Yenileme yol haritası

(2) Orijinal fabrika ofis alanındaki klima ve soğutma borularını yenileyin ve optimize edin ve orijinal merkezi klimanın bağımsız çalışmayı sürdürebilmesi ve yalnızca gazete üretim atölyeleri gibi orijinal uyarlama senaryolarına hizmet edebilmesi için ofis alanı ile orijinal Carrier merkezi kliması arasındaki bağlantı boru hattını kesmek için vanalar ekleyin; Ofis alanındaki soğutma boru hattı, mevcut tesisin baskı soğutma sisteminin merkezi klima soğutulmuş su boru hattına doğru bir şekilde bağlanmıştır; bu, bir soğuk kaynak oluşturmak için ek enerji tüketmeden ofis alanını soğutmak için baskı soğutma sisteminin fazla soğutma kapasitesini doğrudan kullanabilir, böylece Carrier'ın santrifüjlü merkezi klimasının çalışma süresini büyük ölçüde azaltır, ekipmanın enerji tüketimini etkili bir şekilde azaltır, verimli enerji geri dönüşümü gerçekleştirir ve önemli enerji tasarrufu ve tüketim azaltma hedeflerine ulaşır.

02/ Harici manuel devre eklendi

Sistem arızası veya bakımı durumunda operatörler, üretimin etkilenmemesini sağlamak ve sistem işletiminin güvenilirliğini artırmak için vanaların ve pompaların çalışmasını manuel olarak kontrol edebilir.

03/ Algı izleme ağının iyileştirilmesi

Sıcaklık ve basınç sensörleri, soğutma sisteminin tüm sürecinin veri toplanmasını gerçekleştirmek, PLC hassas kontrolü için kapsamlı ve doğru veri desteği sağlamak ve sıcaklık kontrolü ile enerji-tasarrufu hedeflerinin gerçekleştirilmesini sağlamak için soğutma girişi, donmuş çıkış, soğutma girişi ve soğutma çıkışı olmak üzere dört ana konuma monte edilir.

Akıllı kontrol çekirdek programları oluşturmak için yazılım optimizasyonu

Bu dönüşümde, yazılım tasarımı, program yazma ve hata ayıklama sürecini basitleştirebilen, proje döngüsünü etkili bir şekilde kısaltabilen ve sistemin istikrarlı çalışması için teknik destek sağlayabilen çeşitli programlama dillerini desteklemesi gereken entegre işlevlere ve rahat çalışmaya sahip bir ana ekipman kontrol yazılımı geliştirme platformunu seçer. Tasarımda Siemens Botu V17 (TIA PORTAL V17) kullanılmış olup, tasarım yazılımının donanımsal PLC'ler ve dokunmatik ekranlarla uyumlu olması gerektiği düşünülerek aynı marka ürünler tercih edilmiştir.

Akıllı kontrol programı tasarımının özünde üç modül bulunur: veri dönüştürme, çift-modlu kontrol ve alarm. Veri dönüştürme modülü, sensör tarafından toplanan 4~20mA analog sinyali, NORM_X standartlaştırılmış talimatlar ve SCALE_X ölçeklendirme talimatları ile kontrol ünitesi tarafından tanınabilen sıcaklık ve basınç değerlerine doğru bir şekilde dönüştürür. Siemens analogunun her kanalının veri genişliği 16 bittir ve sabit çalışma aralığı, giriş ve çıkış voltajı ±10V'a karşılık gelen -27648~27648'e ayarlanır, bunun 5533~27648'i 4~20mA giriş ve çıkış akımına karşılık gelir ve 0.0~1.0 kayan nokta verileri standart işlemle elde edilir. "OUT=(VALUE–MIN)/(MAX–MIN)" ve ardından ölçekli işlem "OUT=[VALUE×(MAX–MIN)]+MIN" Veri dönüştürmenin doğruluğunu sağlamak için gerçek fiziksel niceliklerle bir uygunluk kurun.

Enerji kullanımını en üst düzeye çıkarmak için dış ortam sıcaklığına göre çalışma modunu otomatik olarak değiştirebilen ikili-mod kontrolü, bu yazılım tasarımının temel yeniliğidir (Şekil 2). Günlük modda, dış ortam sıcaklığı yüksek olduğunda (12 dereceden fazla), sistem merkezi klimayı çalıştırır, PID kontrol algoritması aracılığıyla vana açıklığını ve frekans dönüştürücü frekansını gerçek zamanlı olarak ayarlar, soğuk su miktarını ve pompanın hızını doğru bir şekilde kontrol eder ve sistemin sabit basınç ve sıcaklığını korur. Ayrıca PID kontrol algoritması, ayarlanan sıcaklığı, basınç farkını ve gerçek algılama değerini karşılaştırarak ayar parametrelerini otomatik olarak optimize ederek vana açıklığının ve pompa hızının her zaman en uygun durumda olmasını sağlar, bu sadece soğutma etkisini sağlamakla kalmaz, aynı zamanda enerji israfını da önler.

Şekil 2 İkili-Modlu Kontrol Arayüzü

Kış modunda dış ortam sıcaklığının düşük (12 derece veya altı) olduğu durumlarda sistem otomatik olarak klima ünitesini kapatır, soğutma kulesi ve merkezi klima boru hattı bağlantı vanalarını açar ve soğutma için doğrudan soğutma kulesi suyunu kullanır. Bu sırada, su sıcaklığının çok düşerek donmaya neden olarak sistem sirkülasyonunu etkilemesini önlemek için fan hızı ve ısıtıcı başlatma/durdurma PID kontrol algoritması aracılığıyla ayarlanırken, kış soğutma sisteminin verimli çalışmasını sağlamak için enerji tüketimi en aza indirilir.

Alarm programı tasarımı, sistem çalışmasının güvenliğini ve güvenilirliğini tamamen dikkate alır. Sıcaklık ve basınç gibi temel parametreler için eşikler ayarlanarak, algılanan veriler normal aralığı aştığında veya bir cihaz arızası meydana geldiğinde sistem hemen bir alarm sinyali tetikler ve bunu HMI arayüzünde net bir şekilde görüntülerken aynı zamanda PLC giriş modülüne geri bildirimde bulunur. Bu, operatörlerin sorunları hızlı bir şekilde tanımlamasına ve hızlı bir şekilde yanıt vermesine olanak tanır. HMI insan-makine arayüzü, tek tıklamayla geçişi destekleyen birden fazla işlevsel ekranla (Şekil 3) tasarlanmıştır ve sistem çalışma modu, çeşitli boru hatlarının sıcaklıkları ve basınçları ve vana açılma derecesi dahil olmak üzere önemli bilgileri gerçek zamanlı olarak görüntüleyebilir. Aynı zamanda sıcaklık ayarı ve alarm onaylama işlemlerini de destekleyerek operatörlerin sistemin çalışma durumunu kapsamlı ve sezgisel olarak anlamalarına olanak tanır, operasyonel zorlukları ve yanlış kullanım riskini büyük ölçüde azaltır ve genel üretim verimliliğini artırır.

Şekil 3 HMI arayüzü

Enerji tüketimi muhasebesi, enerji tasarrufunun ve emisyon azaltma dönüşümünün etkinliğini vurgular

Enerji tüketimi hesaplaması baskı tesisinin fiili üretim koşullarına dayanmaktadır, proses suyu soğutma sistemi günde 24 saat, yılda 365 gün çalışmaktadır ve kış modu çalışma süresi bir sonraki yılın Aralık ayından Şubat ayına kadar toplam 90 güne yoğunlaşmıştır; Endüstriyel elektriğin fiyatı 0,7 yuan/kWh olarak hesaplanıyor.

Proses suyu soğutma ana makinesi, bu dönüşümün temel enerji-tasarrufu bağlantısıdır. Dönüşüm öncesinde soğutma ana bilgisayarının yıllık enerji tüketimi 1.822.100 kWh'ye ulaşırken, dönüşüm sonrasında soğutma ana bilgisayarı kışın 90 gün durdurularak yıllık enerji tüketimi 1.479.300 kWh'ye düşerek yılda 342.800 kWh elektrik tasarrufu sağlandı.

Ofis alanı soğutma dönüşümü açısından, ofis alanı soğutması, boru hattı yerleştirme yoluyla baskı işlemi su soğutma sistemine dahil edilir ve orijinal Carrier merkezi klima sistemi yalnızca atölyenin sabahın erken saatlerinde üretim saatinde açıktır ve başlatma süresi-orijinalin -üçte birine düşürülür, bu da baskı işlemi su soğutma sisteminin klima ana bilgisayarının kullanım verimliliğini büyük ölçüde artırır ve Carrier merkezi klima sisteminin (bir Carrier ana bilgisayarı, iki sirkülasyon pompaları ve bir soğutma kulesi fanı) her gün. Ofis alanındaki klima, ilkbahar ve yaz aylarında ağırlıklı olarak 4 ay (toplam 120 gün) kullanılmakta olup, yenileme sonrasında yıllık 857.000 kWh enerji tüketiminden tasarruf sağlanmaktadır.

18,5kW'lık 3 adet sirkülasyon pompasının dönüşüm öncesi toplam yıllık enerji tüketimi 486.200 kWh iken, dönüşüm sonrasında ortalama çalışma frekansı 40Hz'e düşürülerek enerji tüketimi %20 azaltılmış ve 3 pompanın toplam yıllık enerji tüketimi 388.900 kWh'e düşürülerek yıllık 97.200 kWh elektrik tasarrufu sağlanmıştır.

Kapsamlı muhasebenin ardından şirketin yılda 1.297 milyon kWh elektrik ve yaklaşık 907.900 yuan elektrik faturasından tasarruf ettiği ortaya çıktı. Aynı zamanda, dönüşümden sonra sistemin sıcaklık kontrol hatası 0,5 dereceye eşit veya daha az olup, bu da yoğuşma problemini tamamen çözer ve baskı ekipmanının arıza oranını büyük ölçüde azaltır. Tüm süreç otomatik olarak izlenir ve teknik verimlilik, ekonomik faydalar ve yönetim faydaları dikkate alınarak arıza müdahale süresi 5 dakikadan daha kısa bir süreye kısaltılır.

Görünümü özetleyin ve baskı sektörünün yeşil ve akıllı dönüşüm yolunu derinleştirin

PLC'ye dayalı baskı ekipmanının proses suyu soğutma sisteminin teknik dönüşümü, "çift karbon" stratejisini uygulamak ve akıllı ve yeşil dönüşümü teşvik etmek için önemli bir uygulamadır ve aynı zamanda gazete basım endüstrisinin karlılığındaki düşüş altında açık kaynak uygulamak ve harcamaları azaltmak için etkili bir önlemdir. Dönüşüm, "talep üzerine-dönüşüm, uygun maliyetli-etkin ve verimli" ilkesini takip eder, büyük-ölçekli ekipman eklemez ve yalnızca dönüşümün maliyetini sıkı bir şekilde kontrol etmekle kalmayıp aynı zamanda sistemin istikrarlı bir şekilde uyarlanmasını da sağlayan PLC kontrolü ve PID algoritması aracılığıyla ekipmanın potansiyelini optimize eder ve derinlemesine araştırır. Kapsamlı enerji tasarrufu oranı ve yaklaşık %30'luk önemli emisyon azaltma etkisi, baskı sektörünün enerji-tasarrufu dönüşümünde akıllı teknolojinin uygulanabilirliğini doğruluyor ve benzer kuruluşların öğrenebileceği teknik yollar ve pratik deneyimler sağlıyor.

Gelecekte fabrikamız, teknolojik yenilikleri derinleştirmeye ve baskı prosesi su soğutma sisteminin "daha akıllı, daha fazla enerji-tasarrufu ve daha verimli" yönünde yinelemeli olarak yükseltilmesini teşvik etmeye devam edecektir. Şirket her zaman misyonunu aklında tutacak, teknolojik yeniliği temel itici güç olarak alacak, yeşil kalkınmayı temel yönelim olarak alacak, baskı endüstrisinin akıllı bir şekilde iyileştirilmesi alanını derinden geliştirecek, yeşil ve düşük{2}}karbonlu kalkınma için yeni yollar keşfetmeye devam edecek, ulusal "çifte karbon" hedefinin gerçekleştirilmesine aktif olarak katkıda bulunacak ve kültür endüstrisinin yüksek-kaliteli gelişimini teşvik edecek ve yeşil kalkınma konseptini uygulama sürecinde liderlik yapacak ve örnek oluşturacak ve endüstri.