Probleme bei der Regelung des Totraumvolumens bei der stufenlosen Volumenregulierung!
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Welcher Seefahrer kennt sich mit der Einstellung des Luftvolumens aus, mit der Fehlerbehebung sowie mit den zu beachtenden Punkten? Welche Bedienparameter gibt es auf der DCS-Bedienoberfläche? Außer der Last zur Einstellung des Spielraums müssen noch Parameter wie der Hydrauliköldruck und der Druck durch Gaslecks erhöht werden? Soll auch das Druckverhältnis auf jeder Stufe als Referenz in die Berechnungen einbezogen werden?
Ich verstehe den Begriff „Freiraum“ nicht ganz. Ich kann Ihnen jedoch ein System zur stufenlosen Regulierung des Luftvolumens anbieten.:o
Ja, gibt es irgendwelche Materialien? Können Sie sie mit mir teilen?
Du kannst dir die Beiträge ansehen, die ich gepostet habe – darin sind Bilder vom Einsatzort. Die PPT-Dateien kann ich hier nicht senden. Du kannst mir gerne eine E-Mail-Adresse geben, dann schicke ich sie dir dorthin
502481336@qq.com Danke!
Die Unterlagen wurden an Ihre E-Mail-Adresse gesendet, bitte überprüfen Sie sie
Dokument zur Machbarkeit des Regelungssystems ASSV1.0 für den neuen Wasserstoffkompressor 4M32-13,82/24-186 der Shandong Haihua Chemical Co., Ltd.
Technische Planung: Luo Xinmin, Tel.: 13870209881
Projektleiter: Han Tao, Tel.: 18654614566
Jiangxi Jiujiang Da’an Automatic Control Equipment Co., Ltd., Shandong Youcheng Energy-Saving Technology Co., Ltd.
Mai 2017
Inhaltsverzeichnis
1. Signifikante Vorteile durch die Verwendung des Regelungssystems ASSV1.0……………………………2
2. Hintergrund des Konzepts und Notwendigkeit des Projekts……………………………………………2
3. Funktionsweise sowie Systemkomponenten des Regelungssystems ASSV1.0……………………………3
4. Inhalt des Projekts………………………………………………………7
5. Systemkonfiguration………………………………………………………………8
6. Vorteile des Systems……………………………………………………………9
7. Marktverwendung……………………………………………………………11
1. Signifikante Vorteile durch die Verwendung des Regelungssystems ASSV1.0
Laut den am 13. Mai 2017 gesammelten Daten vor Ort beträgt der normale Auslegungsdurchfluss des neuen Wasserstoffkompressors 4M32-13,82/24-186 im Rahmen der Hydrieranlage C1102A/B bei Shandong Haihua Chemical Co., Ltd. 17.360 Nm³/h. Unter Berücksichtigung der Druckschwankungen während des Betriebs liegt der Durchfluss bei etwa 16.000 Nm³/h. Der tatsächlich gemessene Durchfluss beträgt hingegen lediglich ca. 11.000 Nm³/h. Demnach werden rund 31 Prozent der Kompressionsarbeit verschwendet. 1.1 Vorteile der Ausstattung mit dem ASSV1.0-Steuerungssystem 1.1.1 Automatische, kontinuierliche und schnelle Regulierung im Bereich von 60–100 % der Nennlast, je nach Anforderungen der Steuergrößen ； 1.1.2 Es ist möglich, den Druck zwischen den verschiedenen Stufen automatisch anhand des Kompressionsverhältnisses zu steuern, sodass der Kompressor stets im optimalen Betriebszustand arbeitet ； 1.1.3 Es ist möglich, eine gleichmäßige Beladung des Kompressors sowie einen schmerzlosen Wechsel und Stillstand zu gewährleisten ； 1.1.4 Es kann die Bedienbarkeit des Kompressors verbessern und dazu beitragen, die Reibung in den beweglichen Teilen zu verringern ； 1.1.5 Die Kühlung an der Außenseite des Spielzylinders ermöglicht es, den Kompressor einem isothermen Kompressionsprozess anzunähern und den Energieverbrauch auf ein Minimum zu reduzieren ； 1.1.6 Hat eine deutliche dämpfende Wirkung auf Kompressoren mit starker Vibration. 1.2 Wirtschaftliche Vorteile durch die Ausstattung mit dem ASSV1.0-Steuerungssystem 1.2.1 Der Kompressor ist mit einem ASSV1.0-System zur stufenlosen Regulierung des Luftraums ausgestattet. Dadurch kann jährlich etwa 0,31 * 1600 * 8000 = 3,968 Millionen kWh Energie eingespart werden. Das entspricht in Yuan etwa 3,968 * 0,70 = 2,7776 Millionen Yuan. Somit kann die Investitionskosten bereits in kurzer Zeit wieder eingespielt werden. 1.2.2 Energieeinsparung und geringere Verbrauchskosten – hohe Investitionsrendite ； 1.2.3 Der Preis ist günstig – er beträgt etwa 30 % des Preises für importierte Geräte ； 1.2.4 Geringe Nutzungskosten, nahezu wartungsfrei. 2 Hintergrund des Entwurfs und Notwendigkeit des Projekts: Der neue Wasserstoffkompressor 4M32-13, 82/24-186 für die Wachsöl-Hydratierungsanlage C1102A/B der Shandong Hai Chemical Co., Ltd. weist aufgrund der bei der Besichtigung vor Ort ermittelten Bedingungen eine Designleistung von etwa 16.000 Nm3/Stunde auf. In der praktischen Nutzung erzeugt diese Anlage einen Gasbedarf von etwa 11.000 Nm³/Stunde. Dieser Bedarf macht etwa 69% des gesamten Gasverbrauchs aus. Die Drehleistung der Anlage wird weiterhin auf Volllast betrieben – dadurch entsteht ein Verschwendung von etwa 31% der Drehleistung. Die traditionellen Methoden zur Regulierung des Luftvolumens bei Zweiwegekompressoren sind die Regulierung über den Einlassventil, die Regulierung durch einen festen Spielraum sowie die Umleitungsregulierung. Dabei ist die Regulierung der Einlassventile sowie die Festlegung des Spielraums stufenweise möglich, während die Umleitungsregulierung eine energieintensive Regulierung darstellt. Derzeit ist die Anpassung der Einlassventile bei einigen Anwendungen eine Methode mit großem Regelbereich und guter Energieeinsparung. Auf diese Weise ist eine stufenlose Regulierung des Luftvolumens von 20 bis 100 % möglich. Da jedoch eine genaue Zeit für das Öffnen der Lufteinlassventile erforderlich ist, sind hohe Anforderungen an die Steuer- und Aktuatoren erforderlich – was wiederum zu hohen Investitionskosten führt. Shandong Youcheng Energy Saving Technology Co., Ltd. hat mithilfe der Patenttechnologie „Stufenloses Regelsystem für den Spielraum von Kolbenkolbenkompressoren“ ein Steuerungssystem zur stufenlosen Regulierung des Luftvolumens entwickelt – das ASSV1.0-Steuerungssystem (im Folgenden einfach als ASSV1.0-System bezeichnet). Ohne die ursprüngliche Struktur des Kompressors sowie sein ursprüngliches Steuerungssystem zu verändern, wird nur der Zylinderkopf des Kompressors modifiziert, wobei die ursprünglichen Abdeckungen zur Befestigung entfernt werden. Durch die intelligente Steuerung durch elektrohydraulische Mechanismen kann der Durchfluss je nach den festgelegten Steuerparametern automatisch in einem kontinuierlichen, stufenlosen Bereich von 60 % bis 100 % geregelt werden. Ebenso kann das Kompressionverhältnis zwischen den verschiedenen Stufen angepasst werden. Außerdem ist ein reibungsloser Start, Wechsel und Stopp des Kompressors problemlos möglich. So können die Steuerungssysteme in kurzer Zeit ohne Abschaltung des Kompressors gewartet und repariert werden. Das Steuerungssystem ASSV1.0 nutzt einen ausgereiften, universellen PLC-basierten elektrohydraulischen Steuerungsansatz, um eine automatische Steuerung der Kompressorleistung sowie des Kompressionsverhältnisses zwischen den verschiedenen Stufen zu ermöglichen. Es zeichnet sich durch niedrige Investitions- und Wartungskosten, hohe Stabilität der Ausgangsleistung, flexible Parametereinstellungen sowie Zuverlässigkeit aus. Da kein überschüssiger Luftstrom immer wieder durch die Einlassventile strömt, sind die Widerstandsschwächen gering. Dadurch wird auch die Verschleißdauer der Einlassventile verringert. Zudem ist die Energieeinsparung im Vergleich zu Methoden, bei denen die Einlassventile durch einen bestimmten Hubmechanismus geöffnet werden, etwas besser. Angesichts der oben genannten Umstände empfehlen wir, am 4M32-13,82/24-186-Neuwasserstoffkompressor des Wasserstoffhydrierungssystems C1102A/B für Wachsöl der Shandong Hai Chemical Industry Co., Ltd. das von unserem Unternehmen entwickelte energiesparende ASSV1.0-Steuerungssystem zu installieren. 3 Funktionsprinzip und Systemzusammensetzung des ASSV1.0-Steuerungssystems 3.1 Funktionsprinzip Abbildung 1 zeigt eine Darstellung des Kompressors mit einer festen Spielweite Vc sowie das P-V-Diagramm eines idealen Gases. In der Grafik steht die horizontale Achse für die Veränderung des Zylindervolumens, während die vertikale Achse die Veränderung des Zylinderdrucks darstellt. P1 und P2 bezeichnen jeweils den Einlass- und Auslassdruck. In der Abbildung stellen 1–2–3–4 den Zyklus der vollständigen Entlüftung bei Vorhandensein eines Spielvolumens Vc dar. Aufgrund des vorhandenen Freiraums Vc wird das eingeatmete Gas so lange in den Zylinder gepresst, bis der Kolben nach rechts in Position 4 gelangt ist. Erst dann dehnt sich das Gasvolumen im Zylinder von Vc auf V4 aus und der Druck sinkt von P2 auf P1 – erst zu diesem Zeitpunkt beginnt die Gaszufuhr. Die Länge des entsprechenden Abschnitts für die Ansaugmenge beträgt 4–1, der Verdichtungsprozess ist 1–2, der Auspuffprozess 2–3 und der Expansionsprozess 3–4. Die von 1–2–3–4–1 umschlossene Fläche entspricht der Arbeit, die für einen Hin- und Rückweg erforderlich ist. Abbildung 2 zeigt eine Darstellung des Kompressors mit einer festgelegten Spielweite Vc sowie einer erhöhten Spielvolumen von Vc′, zusammen mit dem P-Diagramm für ideale Gase. In der Grafik steht die horizontale Achse für die Veränderung des Zylindervolumens, während die vertikale Achse die Veränderung des Zylinderdrucks darstellt. P1 und P2 bezeichnen jeweils den Einlass- und Auslassdruck. Die Länge des entsprechenden Abschnitts für den Luftzufuhrvolumen beträgt 4′-1; der Kompressionsprozess dauert 1–2′, der Ausstoßprozess 2′–3, und der Ausdehnungsprozess 3–4′. Die von der Linie 1–2′–3–4′–1 umschlossene Fläche entspricht der Arbeit, die für einen Hin- und Rückweg erforderlich ist. Wenn der Spielraum auf Vc′ ansteigt, verringern sich sowohl das Abgasvolumen als auch der erforderliche Energieverbrauch. Die Anpassung der Spielweite bedeutet, dass auf der Grundlage der festen Spielweitenanpassung die feste Spielweite durch eine Methode ersetzt wird, bei der das Volumen des Spiels kontinuierlich angepasst werden kann. Dabei wird die Abdeckung, die die Verbindung zwischen dem Hilfsraum für das Spiel und dem Zylinder herstellt, weggelassen. Der Zylinder zur Anpassung des Spiels ist direkt mit dem äußeren Zylinder verbunden, wodurch es kaum Widerstände beim Ein- und Ausströmen der Gase gibt. Wie in der Abbildung 3 zu sehen ist – in der die Skizze zur Einstellung des Spielraums sowie das Diagramm der Leistungsentwicklung dargestellt werden – kann man den Spielraum auf Vc′ erhöhen, wenn eine Verringerung des Ausstoßvolumens erforderlich ist. In diesem Fall ergibt sich ein Leistungszyklus in der Form 1–2′–3–4′. Die Menge an einströmendem Luftvolumen verringert sich von der Länge des entsprechenden Abschnitts 4–1 auf die Länge des Abschnitts 4′–1. Der Kompressionsprozess verläuft nach dem Muster 1–2′. Die Zunahme der Kolbenkraft während des Kompressionsprozesses erfolgt langsamer als bei einem Restvolumen von Vc. Die Menge an ausströmendem Luftvolumen verringert sich von der Länge des entsprechenden Abschnitts 2–3 auf die Länge des Abschnitts 2′–3. Da es keine zusätzlichen Widerstände gibt, leistet das Gas während des 3–4’-Erweiterungszyklus Arbeit am Kompressorkolben, wodurch die Belastung der Kurbelwellenverbindungen verringert wird. Wenn ein Nullabgasvolumen des äußeren Zylinders erforderlich ist, kann das Freiraumvolumen auf Vc″ erhöht werden. In diesem Fall dehnt sich das hochdruckige Gas im Freiraum Vc″ aus, bis der Einlassvorgang Vs endet. Die Dehnungslinie und die Kompressionslinie verschmelzen zu einer Linie – wie in den Prozesslinien 1–3–3–4″ in Abbildung 3 dargestellt. Wie aus dem Funktionsprinzip des durch das Steuerungssystem ASSV1.0 steuerbaren Spielkolbens in Abbildung 4 hervorgeht, ermöglicht bei Zweiwegezylindern die Verwendung herkömmlicher elektrohydraulischer Steuereinrichtungen eine stufenlose Regulierung der Kompressorleistung im Bereich von 60 % bis 100 %. Dies geschieht durch die Steuerung der Position des Spielkolbens. Das ASSV1.0-Steuerungssystem ist ein digitales elektrohydraulisches Steuersystem zur stufenlosen Regulierung des Luftdurchflusses, das speziell für Stoßkompressoren entwickelt wurde und für Kompressoren mit radial angeordneten Ventilen geeignet ist. Das Steuerungssystem kann je nach eingestellter Gasmenge, angegebenen Werten oder durch manuelle Eingabe von Parametern, mithilfe eines programmierbaren PLCs, Proportionalventilen, Positionsensoren sowie Servomotoren ein elektrohydraulisches Positionierungssystem bilden. Dadurch kann der Kolben des Spielzylinders entlang der eingegebenen Signale linear bewegt werden. Auf diese Weise wird eine servogesteuerte Anpassung des Spielvolumens bei den verschiedenen Stufen ermöglicht – letztendlich wird so die Abgasmenge des Kompressors sowie das Kompressionsverhältnis zwischen den Stufen gesteuert. Der Aktor des Ölzylinders verfügt über eine Entlüftungsfunktion, die sicherstellt, dass kein Luftaustreten in das Hydraulikölsystem gelangt und dass kein Öl in den Kompressorzylinder gelangt. Abbildung 4: Funktionsprinzip des einstellbaren Spielkolbens im ASSV1.0-Steuerungssystem. 3.2 Systemzusammensetzung: Wie in der Grundstruktur des ASSV1.0-Steuerungssystems in Abbildung 5 zu ersehen ist, besteht das mit dem ASSV1.0-Steuerungssystem ausgestattete Einstufig-Zweizylinder-Kompressor hauptsächlich aus einem Instrumentierungssteuerungssystem, einem hydraulischen Steuerungssystem, einem Zylinderaktuator sowie elektrischen und öltechnischen Leitungen. 3.2.1 Mess- und Steuerungssystem
Das Mess- und Steuerungssystem umfasst PLC-Controller, AD-Module zur Signalerkennung sowie Anzeigen für die Darstellung der Signale. Es übernimmt die Aufgabe, den Signalaustausch zwischen dem System selbst sowie den Systemen des Benutzers zu verarbeiten. Es dient somit als Brücke zwischen dem ASSV1.0-Steuerungssystem und den DCS-Systemen des Benutzers. Auf dieser Weise wird eine automatische Steuerung in Abhängigkeit von den erforderlichen Werten bezüglich Druck, Durchfluss und Temperatur ermöglicht. 3.2.2 Hydrauliksteuerung: Die Hydraulikölanlage versorgt die Aktuatoren mit Hochdruck-Hydrauliköl. Durch die integrierte Zahnradpumpe wird der Druck des Hydrauliköls von dem Normaldruck auf etwa 14 MPa erhöht (der genaue Druckwert hängt vom höchsten ein- und ausströmenden Druck im Kompressor ab). Eine Tankstelle umfasst Komponenten wie einen Motorölpumpe, Elektromagnetventile, Proportionalventile, Temperaturschalter, Druckwandler, Pegelschalter, Filter sowie einen Öltank. Abbildung 5: Grundlegende Zusammensetzung des Steuerungssystems ASSV1.0
3.2.3 Zylinderaktuator
Der Aktuator besteht aus einem Spielzylinder, einem Hydraulikzylinder, einem Kolben sowie einem Weggebersensor. Über ein elektro-hydraulisches Positionssteuerungssystem, das aus einem programmierbaren Logikcontroller (PLC), Proportionalventilen, Weggebersensoren und Servohydraulikzylindern besteht, wird der Kolben des Spielzylinders gemäß dem Eingangssignal linear bewegt. Dadurch wird eine servosteuerte Veränderung der Spielvolumina auf allen Stufen erreicht; letztendlich erfolgt so die Steuerung des Abgabevolumens des Kompressors sowie des Verdichtungsverhältnisses zwischen den einzelnen Stufen. 4 Inhalt des Projekts: Das ASSV1.0-Steuerungssystem kann Regelventile mit Standardstromsignalen im Bereich von 4–20 mA verarbeiten. Es lässt sich somit leicht in das vorhandene DCS-Steuerungssystem des Benutzers integrieren. Zu den üblicherweise notwendigen Signalen gehören die DCS-Steuersignale (4–20 mA-Stromsignale) sowie die Drücke an den Ein- und Ausgängen der Kompressoren. Unter der Überwachung des Drucksensors regelt das ASSV1.0-Steuerungssystem den nachgeschalteten Kompressionsverhältnis automatisch entsprechend dem eingestellten Wert. Mithilfe des PLC-Controllers wird das Proportionalventil gesteuert, wodurch das Ziel der Steuerung von Durchfluss und Druck erreicht wird. Die Bauarbeiten im Rahmen des Projekts zur Ausstattung des Kompressors mit dem ASSV1.0-Steuerungssystem umfassen hauptsächlich: 4.1 Aktorbereich – Um die Steuerungsziele zu erreichen, werden alle ursprünglichen Abdeckungen des Kompressors entfernt und stattdessen hydraulische Aktoren eingebaut. 4.2 Anzeigeteil – Zur Ausstattung gehören ein PLC-Controller, eine Analog-Digital-Wandlungseinheit, ein farbiger LCD-Touchscreen, eine Schaltnetzteilanlage sowie Steuerungen für Proportionalventile. All diese Komponenten befinden sich in einem explosionsgeschützten Gehäuse am Einsatzort. 4.3 Hydraulikteil – Das Hydrauliksystem liefert die hydraulische Antriebskraft an die hydraulischen Aktuatoren. Es ist zusammen mit dem Teil für das Instrumentierungs- und Steuerungssystem zu einer Einheit zusammengefasst und kann direkt auf der Bodenplatte neben dem schwingungsgedämpften Kompressor installiert werden. Abbildung 6: Inbetriebsetzung des ASSV1.0-Steuerungssystems vor Ort 4.4 Installationsphase – Die Firma Jiujiang Daan stellt alle technischen Unterlagen sowie die notwendige technische Unterstützung im Zusammenhang mit den Komponenten des ASSV1.0-Steuerungssystems bereit und übernimmt schließlich auch die Endabstimmung des Systems. Wie in Abbildung 6 dargestellt, umfasst die Installation des ASSV1.0-Steuerungssystems hauptsächlich die folgenden Schritte:
4.4.1 Installation der Federräder für die verschiedenen Aktuatoren
4.4.2 Installation der Hydraulikanlage
4.4.3 Installation aller hydraulischen Metallrohre und Schläuche
4.4.4 Installation aller Kabel für die Steuerungskästen sowie externer Anschlüsse
4.4.5 Installation der Positionsensoren und deren Kabel
**Systemkonfiguration**
Je nach Struktur und Betriebsbedingungen des Kompressors vor Ort sowie gemäß den Standardkonfigurationen des ASSV1.0-Steuerungssystems, empfiehlt sich folgender Lieferumfang:
**Aktuatoren**
Federräder: 45#, Changzhou Tianyu
Positionsensoren: CHM0xxxMGR, Beijing Beckhoff
Dichtungen und Stützringe: Fluorkautschuk, Teflon, Polyurethan, Heliatec, Großbritannien
**Hydraulikanlage**
Öltank: Aus 304-Stahl, selbst hergestellt
Explosionsgeschützte Motoren: YBxn3100L/3KW (vorgegeben), Nanyang
Hydraulikplatten: Aus Legierungsaluminium, selbst hergestellt
Elektromagnetische Ventile: DSG-01-3C4/D24, Oil Research
Drucktransmitter: 3051, Rosemount
Überlastventile: DBDH6K10/10Mpa, Huade
Manuelle Ventile: SDF-02-01, selbst hergestellt
Speicher: NXQ-25, Fenghua
Präzise Filter: 5U-JFX-76H, 707 Institute
Druckmesser: DS63-D, Wuhan Paixiang
Bimetallische Temperaturfühler: WSX-71, Liming Hydraulics
Füllstandssensoren: YKJD24-300, Liming Hydraulics
Luftfilter: EF3-40, Liming Hydraulics
Hydraulische Schlösser: YKF-02-02, selbst hergestellt
Füllstandstemperaturmesser: YWZ-300T, Liming Hydraulics
Filter für die Pumpeneingänge: XU-63X80-J, Liming Hydraulics
Stoppventile: JF-01-01, selbst hergestellt
Hydraulische Pumpen: ALP2A-D-16, Italien, Mazuzzi
Steuerungssysteme: PLC S7-200, Siemens
Anzeigegeräte: 10-Zoll-Farb-LCD-Touchscreen, Kunlun Tongtai
AD-Module: Mitsubishi oder Siemens
Verbindungsstecker: JX--02--01, Phoenix
Netzteil: SE-350, Taiwan Mean Well
Relais: Omron
Stromschalter: Z8030, Huarong
Explosionsgeschützte Gehäuse: YX-01, Huarong
Sicherheitssysteme: Daan
Drucktransmitter: AST, USA, Rosemount
Stoppventile: JF-01-01, selbst hergestellt
Druckmesser: Y100BFZ, Shanghai Yichuan
Pneumatische Einwegventile: KA-15 (vorgegeben von SMC), Xinyang Electromechanical
Pneumatische Druckreduzierventile: QTY-8 (vorgegeben von SMC), Leqing Shunyuan
Hydraulikrohre: Aus 304-Stahl, selbst hergestellt
**Art der Federräder:** Wassertemperierung
**Lieferumfang:** Federräder, Steuerungskästen sowie Kabel von den Federrädern zu den Steuerungskästen. Keine Kabel vom Steuerungskasten zum Kontrollraum sowie keine Leitungen für die Energieversorgung. Leistungsumfang: Keine Installation der Anschlusszylinder vor Ort sowie keine Verkabelung der elektrischen Geräte. Es wird lediglich Anleitung bei der Installation, Inbetriebnahme und Schulung bereitgestellt. Hinweis: Alle oben genannten Einstellungen richten sich nach den Herstellervorgaben. Vorteile des Systems: Die Vorteile der Verwendung des ASSV1.0-Steuerungssystems liegen hauptsächlich in den folgenden Aspekten. 6.1 Steuerbarkeit des Systems Nach der Ausstattung des Kompressors mit dem ASSV1.0-Steuerungssystem kann die Belastung des Kompressors im Bereich von 60 % bis 100 % mittels hydraulischer Aktuatoren – manuell, vor Ort automatisch oder über das DCS – automatisch geregelt werden. Die Regelung des Gasdurchsatzes des Kompressors wird dadurch vereinfacht, dass lediglich die Position des Totraums im Zylinder des Aktuators verändert werden muss; daraufhin passt das System den nachgeschalteten Druckwert automatisch an. Nach der Verwendung ermöglicht es eine rationalere Steuerung des Kompressors, wodurch eine gleichmäßige Beladung des Kompressors, ein schadloser Wechsel sowie ein reibungsloser Stillstand erreicht werden können. 6.2 Sicherheit des Systems Das Steuerungssystem ASSV1.0 verwendet recht gängige elektrohydraulische Steuer- und Aktuatoren. Es verfügt über eine Positionshaltefunktion, die sicherstellt, dass die Last nicht schwankt. Das Steuerungssystem verfügt außerdem über eine manuelle Einstellfunktion. Falls es im Regelungsmodul Probleme gibt, kann mittels eines manuellen Umlenkventils die Größe der Spielräume gesteuert werden, um einen zuverlässigen Betrieb des Kompressors zu gewährleisten. Der Antriebsteil verfügt über Entlüftungsöffnungen, um zu gewährleisten, dass kein Luftaustreten in das Hydraulikölsystem gelangt und kein Ölaustritt in die Kompressorzylinder kommt. Wenn das Leck über den festgelegten Wert hinausgeht, wird ein Alarm ausgelöst. Wenn das Leck den Schwellenwert für einen Hochalarm erreicht, stoppt die Ölpumpe des Steuerungssystems und es wird eine maximale Freigabe gewährleistet, damit der Kompressor weiterhin in Betrieb bleibt. 6.3 Zuverlässigkeit des Systems: Die wichtigsten Komponenten des ASSV1.0-Steuerungssystems stammen von bekannten ausländischen Herstellern. Dank einer hervorragenden und sorgfältigen Konstruktion sowie Fertigung weist dieses Produkt eine sehr gute Zuverlässigkeit auf. Seit ihrer Einführung im Jahr 2008 arbeiten die eingesetzten Einheiten bis heute einwandfrei, und die Energieeinsparungen sind sofort spürbar. Aufgrund seiner geringen Kosten, Sicherheit und Zuverlässigkeit sowie der einfachen Installation und des geringen Wartungsaufwands ersetzt er allmählich importierte Geräte. 6.4 Hauptdatenblatt des energiesparenden Kompressors des Systems: Antriebsleistung (Kw): 1600 (Motor: 1800). Saugdruck auf den verschiedenen Stufen (MPa): 2,4/5,16/10,13. Saugdruck auf den verschiedenen Stufen (MPa): 5,16/10,13/18,7. Saugtemperatur auf den verschiedenen Stufen (°C): 40/40/40. Auslasstemperatur auf den verschiedenen Stufen (°C): 118/110/103. Betriebsparameter: Durchflussmenge (Nm3/h): 11000. Saugdruck auf den verschiedenen Stufen (MPa): 2,2/4,625/8,8. Saugdruck auf den verschiedenen Stufen (MPa): 4,6/8,7/15,6. Gemäß den tatsächlichen Anforderungen beträgt die benötigte Menge an komprimiertem Gas etwa 69 % der geplanten Menge. Bei der derzeitigen Steuerungsmethode geht etwa 31 % der Kompressionsenergie verloren. Zudem wird viel Kühlwasser verschwendet, das zur Kühlung des komprimierten, hochdruckigen und heißen Gases benötigt wird. Durch die Verwendung des derzeit effizientesten Systems zur stufenlosen Regulierung des Luftvolumens, nämlich des ASSV1.0-Systems mit stufenloser Anpassung des Spielraums, können erhebliche Energie- und Wasserkosten eingespart werden – was wiederum zu erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen führt. Nach ersten Schätzungen kann man bei einer Berechnung auf der Grundlage von 31 % des tatsächlichen Durchflusses etwa 496 kW an Antriebsleistung einsparen. Bei einer jährlichen Betriebszeit von 8000 Stunden ergibt sich somit eine jährliche Einsparung von etwa 3,968 Millionen kWh Strom. Bei einem Strompreis von 0,70 Yuan pro kWh entspricht das einer jährlichen Ersparnis von etwa 2,7776 Millionen Yuan. Es wird nun die Energieeinsparung dieses Geräts bei verschiedenen Lasten unter Verwendung von ASSV1.0 geschätzt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt:
**Kompressorlast (%)**: 100, 90, 80, 70, 71, 60
**Antriebsleistung (kW)**: 1600, 1440, 1280, 1120, 1104, 960
**Einsparung an Antriebsleistung (kW)**: 0, 160, 320, 480, 496, 640
**Einsparung an Stromkosten (10.000 Yuan)**: 0, 89,6, 179,2, 268,8, 277,76, 358,4
Unter Berücksichtigung der tatsächlichen Betriebsbedingungen des Kompressors kann man davon ausgehen, dass eine Reduzierung der Antriebsleistung um 31 % zu einer jährlichen Einsparung von etwa 277,76 Millionen Yuan an Stromkosten führt. Dadurch kann die Investitionskosten für das Gerät bereits in kurzer Zeit wieder eingespielt werden. Wir planen weiterhin das anpassbare Spielvolumen bei 60 %, und auch das Volumen der Aktuatoren in den einzelnen Zylindern wird entsprechend berechnet. Die obigen Werte sind die Ergebnisse von theoretischen Berechnungen. Nachdem das Gerät mit einem Spielregelsystem ausgestattet wurde, wurden unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren wie der Produktionsmenge des Kompressors vor Ort, Druckschwankungen, Leckagen in den Ventilen sowie Leistungsverlusten des Motors, 69 % der Antriebsleistung als Zielwert festgelegt. Dadurch lässt sich jährlich eine Einsparung von mindestens 2,7776 Millionen Yuan an Stromkosten erzielen. Wenn man einen eher konservativen Kompressorentwurf sowie den Betrieb bei hohen, nichtlinearen Kompressionsschlüsseln berücksichtigt, liegt unser Einstellbereich für die Spielregelung bei 60–100 %. Auf der Grundlage der Erfahrungen mit der Einstellung der Spielregelung bei den verschiedenen Mehrstufenkompressoren in den bestehenden Anlagen haben wir den Kompressor nach Ihrem Modell mit drei Spielregelungszylindern konzipiert, um Ihnen die beste Konfiguration zu bieten. 7 Marktanwendung: Seit der Einführung des ASSV1.0-Steuerungssystems im Jahr 2008 wird unser System zur Regulierung des Spielraums in Kompressoren verschiedener Unternehmen aus der Petrochemiebranche eingesetzt – darunter Sinopec, CNPC, CNOOC sowie lokale Raffinerien. Die wichtigsten Kunden sind unter anderem die Niederlassung von Sinopec in Jingmen, die Raffinerie in Zhanjiang Dongxing von Sinopec, die Niederlassung von CNPC in Jinxi, die Niederlassung von Sinopec in Tianjin, die Niederlassung von Sinopec in Zhongyuan Oilfield, Qilu Petrochemical, Shandong HuiFeng Petrochemical, Shandong Changyi Petrochemical sowie Shandong Jingbo Chemical. Die Energieeinsparungen sind äußerst erheblich. Als Unternehmen mit hohem Stromverbrauch können sie durch den Einsatz unseres effizienten ASSV1.0-Steuerungssystems nicht nur unnötige Stromkosten sparen, sondern auch einen Beitrag zur Energieeinsparung leisten. Abschließend heißen wir die Leiter und Experten von Shandong Hai Chemical Co., Ltd. willkommen, die unser Unternehmen besuchen, um uns bei der Arbeit zu beraten – und wir empfehlen ihnen unser ASSV1.0-System zur stufenlosen Regulierung des Gasflusses! Danke für die Prüfung! Bitte geben Sie viele wertvolle Anregungen!
Technische Planung: Luo Xinmin, Tel.: 13870209881
Projektleiter: Han Tao, Tel.: 18654614566
Jiangxi Jiujiang Da’an Automatic Control Equipment Co., Ltd., Shandong Youcheng Energy-Saving Technology Co., Ltd.
Mai 2017
Inhaltsverzeichnis
1. Signifikante Vorteile durch die Verwendung des Regelungssystems ASSV1.0……………………………2
2. Hintergrund des Konzepts und Notwendigkeit des Projekts……………………………………………2
3. Funktionsweise sowie Systemkomponenten des Regelungssystems ASSV1.0……………………………3
4. Inhalt des Projekts………………………………………………………7
5. Systemkonfiguration………………………………………………………………8
6. Vorteile des Systems……………………………………………………………9
7. Marktverwendung……………………………………………………………11
1. Signifikante Vorteile durch die Verwendung des Regelungssystems ASSV1.0
Laut den am 13. Mai 2017 gesammelten Daten vor Ort beträgt der normale Auslegungsdurchfluss des neuen Wasserstoffkompressors 4M32-13,82/24-186 im Rahmen der Hydrieranlage C1102A/B bei Shandong Haihua Chemical Co., Ltd. 17.360 Nm³/h. Unter Berücksichtigung der Druckschwankungen während des Betriebs liegt der Durchfluss bei etwa 16.000 Nm³/h. Der tatsächlich gemessene Durchfluss beträgt hingegen lediglich ca. 11.000 Nm³/h. Demnach werden rund 31 Prozent der Kompressionsarbeit verschwendet. 1.1 Vorteile der Ausstattung mit dem ASSV1.0-Steuerungssystem 1.1.1 Automatische, kontinuierliche und schnelle Regulierung im Bereich von 60–100 % der Nennlast, je nach Anforderungen der Steuergrößen ； 1.1.2 Es ist möglich, den Druck zwischen den verschiedenen Stufen automatisch anhand des Kompressionsverhältnisses zu steuern, sodass der Kompressor stets im optimalen Betriebszustand arbeitet ； 1.1.3 Es ist möglich, eine gleichmäßige Beladung des Kompressors sowie einen schmerzlosen Wechsel und Stillstand zu gewährleisten ； 1.1.4 Es kann die Bedienbarkeit des Kompressors verbessern und dazu beitragen, die Reibung in den beweglichen Teilen zu verringern ； 1.1.5 Die Kühlung an der Außenseite des Spielzylinders ermöglicht es, den Kompressor einem isothermen Kompressionsprozess anzunähern und den Energieverbrauch auf ein Minimum zu reduzieren ； 1.1.6 Hat eine deutliche dämpfende Wirkung auf Kompressoren mit starker Vibration. 1.2 Wirtschaftliche Vorteile durch die Ausstattung mit dem ASSV1.0-Steuerungssystem 1.2.1 Der Kompressor ist mit einem ASSV1.0-System zur stufenlosen Regulierung des Luftraums ausgestattet. Dadurch kann jährlich etwa 0,31 * 1600 * 8000 = 3,968 Millionen kWh Energie eingespart werden. Das entspricht in Yuan etwa 3,968 * 0,70 = 2,7776 Millionen Yuan. Somit kann die Investitionskosten bereits in kurzer Zeit wieder eingespielt werden. 1.2.2 Energieeinsparung und geringere Verbrauchskosten – hohe Investitionsrendite ； 1.2.3 Der Preis ist günstig – er beträgt etwa 30 % des Preises für importierte Geräte ； 1.2.4 Geringe Nutzungskosten, nahezu wartungsfrei. 2 Hintergrund des Entwurfs und Notwendigkeit des Projekts: Der neue Wasserstoffkompressor 4M32-13, 82/24-186 für die Wachsöl-Hydratierungsanlage C1102A/B der Shandong Hai Chemical Co., Ltd. weist aufgrund der bei der Besichtigung vor Ort ermittelten Bedingungen eine Designleistung von etwa 16.000 Nm3/Stunde auf. In der praktischen Nutzung erzeugt diese Anlage einen Gasbedarf von etwa 11.000 Nm³/Stunde. Dieser Bedarf macht etwa 69% des gesamten Gasverbrauchs aus. Die Drehleistung der Anlage wird weiterhin auf Volllast betrieben – dadurch entsteht ein Verschwendung von etwa 31% der Drehleistung. Die traditionellen Methoden zur Regulierung des Luftvolumens bei Zweiwegekompressoren sind die Regulierung über den Einlassventil, die Regulierung durch einen festen Spielraum sowie die Umleitungsregulierung. Dabei ist die Regulierung der Einlassventile sowie die Festlegung des Spielraums stufenweise möglich, während die Umleitungsregulierung eine energieintensive Regulierung darstellt. Derzeit ist die Anpassung der Einlassventile bei einigen Anwendungen eine Methode mit großem Regelbereich und guter Energieeinsparung. Auf diese Weise ist eine stufenlose Regulierung des Luftvolumens von 20 bis 100 % möglich. Da jedoch eine genaue Zeit für das Öffnen der Lufteinlassventile erforderlich ist, sind hohe Anforderungen an die Steuer- und Aktuatoren erforderlich – was wiederum zu hohen Investitionskosten führt. Shandong Youcheng Energy Saving Technology Co., Ltd. hat mithilfe der Patenttechnologie „Stufenloses Regelsystem für den Spielraum von Kolbenkolbenkompressoren“ ein Steuerungssystem zur stufenlosen Regulierung des Luftvolumens entwickelt – das ASSV1.0-Steuerungssystem (im Folgenden einfach als ASSV1.0-System bezeichnet). Ohne die ursprüngliche Struktur des Kompressors sowie sein ursprüngliches Steuerungssystem zu verändern, wird nur der Zylinderkopf des Kompressors modifiziert, wobei die ursprünglichen Abdeckungen zur Befestigung entfernt werden. Durch die intelligente Steuerung durch elektrohydraulische Mechanismen kann der Durchfluss je nach den festgelegten Steuerparametern automatisch in einem kontinuierlichen, stufenlosen Bereich von 60 % bis 100 % geregelt werden. Ebenso kann das Kompressionverhältnis zwischen den verschiedenen Stufen angepasst werden. Außerdem ist ein reibungsloser Start, Wechsel und Stopp des Kompressors problemlos möglich. So können die Steuerungssysteme in kurzer Zeit ohne Abschaltung des Kompressors gewartet und repariert werden. Das Steuerungssystem ASSV1.0 nutzt einen ausgereiften, universellen PLC-basierten elektrohydraulischen Steuerungsansatz, um eine automatische Steuerung der Kompressorleistung sowie des Kompressionsverhältnisses zwischen den verschiedenen Stufen zu ermöglichen. Es zeichnet sich durch niedrige Investitions- und Wartungskosten, hohe Stabilität der Ausgangsleistung, flexible Parametereinstellungen sowie Zuverlässigkeit aus. Da kein überschüssiger Luftstrom immer wieder durch die Einlassventile strömt, sind die Widerstandsschwächen gering. Dadurch wird auch die Verschleißdauer der Einlassventile verringert. Zudem ist die Energieeinsparung im Vergleich zu Methoden, bei denen die Einlassventile durch einen bestimmten Hubmechanismus geöffnet werden, etwas besser. Angesichts der oben genannten Umstände empfehlen wir, am 4M32-13,82/24-186-Neuwasserstoffkompressor des Wasserstoffhydrierungssystems C1102A/B für Wachsöl der Shandong Hai Chemical Industry Co., Ltd. das von unserem Unternehmen entwickelte energiesparende ASSV1.0-Steuerungssystem zu installieren. 3 Funktionsprinzip und Systemzusammensetzung des ASSV1.0-Steuerungssystems 3.1 Funktionsprinzip Abbildung 1 zeigt eine Darstellung des Kompressors mit einer festen Spielweite Vc sowie das P-V-Diagramm eines idealen Gases. In der Grafik steht die horizontale Achse für die Veränderung des Zylindervolumens, während die vertikale Achse die Veränderung des Zylinderdrucks darstellt. P1 und P2 bezeichnen jeweils den Einlass- und Auslassdruck. In der Abbildung stellen 1–2–3–4 den Zyklus der vollständigen Entlüftung bei Vorhandensein eines Spielvolumens Vc dar. Aufgrund des vorhandenen Freiraums Vc wird das eingeatmete Gas so lange in den Zylinder gepresst, bis der Kolben nach rechts in Position 4 gelangt ist. Erst dann dehnt sich das Gasvolumen im Zylinder von Vc auf V4 aus und der Druck sinkt von P2 auf P1 – erst zu diesem Zeitpunkt beginnt die Gaszufuhr. Die Länge des entsprechenden Abschnitts für die Ansaugmenge beträgt 4–1, der Verdichtungsprozess ist 1–2, der Auspuffprozess 2–3 und der Expansionsprozess 3–4. Die von 1–2–3–4–1 umschlossene Fläche entspricht der Arbeit, die für einen Hin- und Rückweg erforderlich ist. Abbildung 2 zeigt eine Darstellung des Kompressors mit einer festgelegten Spielweite Vc sowie einer erhöhten Spielvolumen von Vc′, zusammen mit dem P-Diagramm für ideale Gase. In der Grafik steht die horizontale Achse für die Veränderung des Zylindervolumens, während die vertikale Achse die Veränderung des Zylinderdrucks darstellt. P1 und P2 bezeichnen jeweils den Einlass- und Auslassdruck. Die Länge des entsprechenden Abschnitts für den Luftzufuhrvolumen beträgt 4′-1; der Kompressionsprozess dauert 1–2′, der Ausstoßprozess 2′–3, und der Ausdehnungsprozess 3–4′. Die von der Linie 1–2′–3–4′–1 umschlossene Fläche entspricht der Arbeit, die für einen Hin- und Rückweg erforderlich ist. Wenn der Spielraum auf Vc′ ansteigt, verringern sich sowohl das Abgasvolumen als auch der erforderliche Energieverbrauch. Die Anpassung der Spielweite bedeutet, dass auf der Grundlage der festen Spielweitenanpassung die feste Spielweite durch eine Methode ersetzt wird, bei der das Volumen des Spiels kontinuierlich angepasst werden kann. Dabei wird die Abdeckung, die die Verbindung zwischen dem Hilfsraum für das Spiel und dem Zylinder herstellt, weggelassen. Der Zylinder zur Anpassung des Spiels ist direkt mit dem äußeren Zylinder verbunden, wodurch es kaum Widerstände beim Ein- und Ausströmen der Gase gibt. Wie in der Abbildung 3 zu sehen ist – in der die Skizze zur Einstellung des Spielraums sowie das Diagramm der Leistungsentwicklung dargestellt werden – kann man den Spielraum auf Vc′ erhöhen, wenn eine Verringerung des Ausstoßvolumens erforderlich ist. In diesem Fall ergibt sich ein Leistungszyklus in der Form 1–2′–3–4′. Die Menge an einströmendem Luftvolumen verringert sich von der Länge des entsprechenden Abschnitts 4–1 auf die Länge des Abschnitts 4′–1. Der Kompressionsprozess verläuft nach dem Muster 1–2′. Die Zunahme der Kolbenkraft während des Kompressionsprozesses erfolgt langsamer als bei einem Restvolumen von Vc. Die Menge an ausströmendem Luftvolumen verringert sich von der Länge des entsprechenden Abschnitts 2–3 auf die Länge des Abschnitts 2′–3. Da es keine zusätzlichen Widerstände gibt, leistet das Gas während des 3–4’-Erweiterungszyklus Arbeit am Kompressorkolben, wodurch die Belastung der Kurbelwellenverbindungen verringert wird. Wenn ein Nullabgasvolumen des äußeren Zylinders erforderlich ist, kann das Freiraumvolumen auf Vc″ erhöht werden. In diesem Fall dehnt sich das hochdruckige Gas im Freiraum Vc″ aus, bis der Einlassvorgang Vs endet. Die Dehnungslinie und die Kompressionslinie verschmelzen zu einer Linie – wie in den Prozesslinien 1–3–3–4″ in Abbildung 3 dargestellt. Wie aus dem Funktionsprinzip des durch das Steuerungssystem ASSV1.0 steuerbaren Spielkolbens in Abbildung 4 hervorgeht, ermöglicht bei Zweiwegezylindern die Verwendung herkömmlicher elektrohydraulischer Steuereinrichtungen eine stufenlose Regulierung der Kompressorleistung im Bereich von 60 % bis 100 %. Dies geschieht durch die Steuerung der Position des Spielkolbens. Das ASSV1.0-Steuerungssystem ist ein digitales elektrohydraulisches Steuersystem zur stufenlosen Regulierung des Luftdurchflusses, das speziell für Stoßkompressoren entwickelt wurde und für Kompressoren mit radial angeordneten Ventilen geeignet ist. Das Steuerungssystem kann je nach eingestellter Gasmenge, angegebenen Werten oder durch manuelle Eingabe von Parametern, mithilfe eines programmierbaren PLCs, Proportionalventilen, Positionsensoren sowie Servomotoren ein elektrohydraulisches Positionierungssystem bilden. Dadurch kann der Kolben des Spielzylinders entlang der eingegebenen Signale linear bewegt werden. Auf diese Weise wird eine servogesteuerte Anpassung des Spielvolumens bei den verschiedenen Stufen ermöglicht – letztendlich wird so die Abgasmenge des Kompressors sowie das Kompressionsverhältnis zwischen den Stufen gesteuert. Der Aktor des Ölzylinders verfügt über eine Entlüftungsfunktion, die sicherstellt, dass kein Luftaustreten in das Hydraulikölsystem gelangt und dass kein Öl in den Kompressorzylinder gelangt. Abbildung 4: Funktionsprinzip des einstellbaren Spielkolbens im ASSV1.0-Steuerungssystem. 3.2 Systemzusammensetzung: Wie in der Grundstruktur des ASSV1.0-Steuerungssystems in Abbildung 5 zu ersehen ist, besteht das mit dem ASSV1.0-Steuerungssystem ausgestattete Einstufig-Zweizylinder-Kompressor hauptsächlich aus einem Instrumentierungssteuerungssystem, einem hydraulischen Steuerungssystem, einem Zylinderaktuator sowie elektrischen und öltechnischen Leitungen. 3.2.1 Mess- und Steuerungssystem
Das Mess- und Steuerungssystem umfasst PLC-Controller, AD-Module zur Signalerkennung sowie Anzeigen für die Darstellung der Signale. Es übernimmt die Aufgabe, den Signalaustausch zwischen dem System selbst sowie den Systemen des Benutzers zu verarbeiten. Es dient somit als Brücke zwischen dem ASSV1.0-Steuerungssystem und den DCS-Systemen des Benutzers. Auf dieser Weise wird eine automatische Steuerung in Abhängigkeit von den erforderlichen Werten bezüglich Druck, Durchfluss und Temperatur ermöglicht. 3.2.2 Hydrauliksteuerung: Die Hydraulikölanlage versorgt die Aktuatoren mit Hochdruck-Hydrauliköl. Durch die integrierte Zahnradpumpe wird der Druck des Hydrauliköls von dem Normaldruck auf etwa 14 MPa erhöht (der genaue Druckwert hängt vom höchsten ein- und ausströmenden Druck im Kompressor ab). Eine Tankstelle umfasst Komponenten wie einen Motorölpumpe, Elektromagnetventile, Proportionalventile, Temperaturschalter, Druckwandler, Pegelschalter, Filter sowie einen Öltank. Abbildung 5: Grundlegende Zusammensetzung des Steuerungssystems ASSV1.0
3.2.3 Zylinderaktuator
Der Aktuator besteht aus einem Spielzylinder, einem Hydraulikzylinder, einem Kolben sowie einem Weggebersensor. Über ein elektro-hydraulisches Positionssteuerungssystem, das aus einem programmierbaren Logikcontroller (PLC), Proportionalventilen, Weggebersensoren und Servohydraulikzylindern besteht, wird der Kolben des Spielzylinders gemäß dem Eingangssignal linear bewegt. Dadurch wird eine servosteuerte Veränderung der Spielvolumina auf allen Stufen erreicht; letztendlich erfolgt so die Steuerung des Abgabevolumens des Kompressors sowie des Verdichtungsverhältnisses zwischen den einzelnen Stufen. 4 Inhalt des Projekts: Das ASSV1.0-Steuerungssystem kann Regelventile mit Standardstromsignalen im Bereich von 4–20 mA verarbeiten. Es lässt sich somit leicht in das vorhandene DCS-Steuerungssystem des Benutzers integrieren. Zu den üblicherweise notwendigen Signalen gehören die DCS-Steuersignale (4–20 mA-Stromsignale) sowie die Drücke an den Ein- und Ausgängen der Kompressoren. Unter der Überwachung des Drucksensors regelt das ASSV1.0-Steuerungssystem den nachgeschalteten Kompressionsverhältnis automatisch entsprechend dem eingestellten Wert. Mithilfe des PLC-Controllers wird das Proportionalventil gesteuert, wodurch das Ziel der Steuerung von Durchfluss und Druck erreicht wird. Die Bauarbeiten im Rahmen des Projekts zur Ausstattung des Kompressors mit dem ASSV1.0-Steuerungssystem umfassen hauptsächlich: 4.1 Aktorbereich – Um die Steuerungsziele zu erreichen, werden alle ursprünglichen Abdeckungen des Kompressors entfernt und stattdessen hydraulische Aktoren eingebaut. 4.2 Anzeigeteil – Zur Ausstattung gehören ein PLC-Controller, eine Analog-Digital-Wandlungseinheit, ein farbiger LCD-Touchscreen, eine Schaltnetzteilanlage sowie Steuerungen für Proportionalventile. All diese Komponenten befinden sich in einem explosionsgeschützten Gehäuse am Einsatzort. 4.3 Hydraulikteil – Das Hydrauliksystem liefert die hydraulische Antriebskraft an die hydraulischen Aktuatoren. Es ist zusammen mit dem Teil für das Instrumentierungs- und Steuerungssystem zu einer Einheit zusammengefasst und kann direkt auf der Bodenplatte neben dem schwingungsgedämpften Kompressor installiert werden. Abbildung 6: Inbetriebsetzung des ASSV1.0-Steuerungssystems vor Ort 4.4 Installationsphase – Die Firma Jiujiang Daan stellt alle technischen Unterlagen sowie die notwendige technische Unterstützung im Zusammenhang mit den Komponenten des ASSV1.0-Steuerungssystems bereit und übernimmt schließlich auch die Endabstimmung des Systems. Wie in Abbildung 6 dargestellt, umfasst die Installation des ASSV1.0-Steuerungssystems hauptsächlich die folgenden Schritte:
4.4.1 Installation der Federräder für die verschiedenen Aktuatoren
4.4.2 Installation der Hydraulikanlage
4.4.3 Installation aller hydraulischen Metallrohre und Schläuche
4.4.4 Installation aller Kabel für die Steuerungskästen sowie externer Anschlüsse
4.4.5 Installation der Positionsensoren und deren Kabel
**Systemkonfiguration**
Je nach Struktur und Betriebsbedingungen des Kompressors vor Ort sowie gemäß den Standardkonfigurationen des ASSV1.0-Steuerungssystems, empfiehlt sich folgender Lieferumfang:
**Aktuatoren**
Federräder: 45#, Changzhou Tianyu
Positionsensoren: CHM0xxxMGR, Beijing Beckhoff
Dichtungen und Stützringe: Fluorkautschuk, Teflon, Polyurethan, Heliatec, Großbritannien
**Hydraulikanlage**
Öltank: Aus 304-Stahl, selbst hergestellt
Explosionsgeschützte Motoren: YBxn3100L/3KW (vorgegeben), Nanyang
Hydraulikplatten: Aus Legierungsaluminium, selbst hergestellt
Elektromagnetische Ventile: DSG-01-3C4/D24, Oil Research
Drucktransmitter: 3051, Rosemount
Überlastventile: DBDH6K10/10Mpa, Huade
Manuelle Ventile: SDF-02-01, selbst hergestellt
Speicher: NXQ-25, Fenghua
Präzise Filter: 5U-JFX-76H, 707 Institute
Druckmesser: DS63-D, Wuhan Paixiang
Bimetallische Temperaturfühler: WSX-71, Liming Hydraulics
Füllstandssensoren: YKJD24-300, Liming Hydraulics
Luftfilter: EF3-40, Liming Hydraulics
Hydraulische Schlösser: YKF-02-02, selbst hergestellt
Füllstandstemperaturmesser: YWZ-300T, Liming Hydraulics
Filter für die Pumpeneingänge: XU-63X80-J, Liming Hydraulics
Stoppventile: JF-01-01, selbst hergestellt
Hydraulische Pumpen: ALP2A-D-16, Italien, Mazuzzi
Steuerungssysteme: PLC S7-200, Siemens
Anzeigegeräte: 10-Zoll-Farb-LCD-Touchscreen, Kunlun Tongtai
AD-Module: Mitsubishi oder Siemens
Verbindungsstecker: JX--02--01, Phoenix
Netzteil: SE-350, Taiwan Mean Well
Relais: Omron
Stromschalter: Z8030, Huarong
Explosionsgeschützte Gehäuse: YX-01, Huarong
Sicherheitssysteme: Daan
Drucktransmitter: AST, USA, Rosemount
Stoppventile: JF-01-01, selbst hergestellt
Druckmesser: Y100BFZ, Shanghai Yichuan
Pneumatische Einwegventile: KA-15 (vorgegeben von SMC), Xinyang Electromechanical
Pneumatische Druckreduzierventile: QTY-8 (vorgegeben von SMC), Leqing Shunyuan
Hydraulikrohre: Aus 304-Stahl, selbst hergestellt
**Art der Federräder:** Wassertemperierung
**Lieferumfang:** Federräder, Steuerungskästen sowie Kabel von den Federrädern zu den Steuerungskästen. Keine Kabel vom Steuerungskasten zum Kontrollraum sowie keine Leitungen für die Energieversorgung. Leistungsumfang: Keine Installation der Anschlusszylinder vor Ort sowie keine Verkabelung der elektrischen Geräte. Es wird lediglich Anleitung bei der Installation, Inbetriebnahme und Schulung bereitgestellt. Hinweis: Alle oben genannten Einstellungen richten sich nach den Herstellervorgaben. Vorteile des Systems: Die Vorteile der Verwendung des ASSV1.0-Steuerungssystems liegen hauptsächlich in den folgenden Aspekten. 6.1 Steuerbarkeit des Systems Nach der Ausstattung des Kompressors mit dem ASSV1.0-Steuerungssystem kann die Belastung des Kompressors im Bereich von 60 % bis 100 % mittels hydraulischer Aktuatoren – manuell, vor Ort automatisch oder über das DCS – automatisch geregelt werden. Die Regelung des Gasdurchsatzes des Kompressors wird dadurch vereinfacht, dass lediglich die Position des Totraums im Zylinder des Aktuators verändert werden muss; daraufhin passt das System den nachgeschalteten Druckwert automatisch an. Nach der Verwendung ermöglicht es eine rationalere Steuerung des Kompressors, wodurch eine gleichmäßige Beladung des Kompressors, ein schadloser Wechsel sowie ein reibungsloser Stillstand erreicht werden können. 6.2 Sicherheit des Systems Das Steuerungssystem ASSV1.0 verwendet recht gängige elektrohydraulische Steuer- und Aktuatoren. Es verfügt über eine Positionshaltefunktion, die sicherstellt, dass die Last nicht schwankt. Das Steuerungssystem verfügt außerdem über eine manuelle Einstellfunktion. Falls es im Regelungsmodul Probleme gibt, kann mittels eines manuellen Umlenkventils die Größe der Spielräume gesteuert werden, um einen zuverlässigen Betrieb des Kompressors zu gewährleisten. Der Antriebsteil verfügt über Entlüftungsöffnungen, um zu gewährleisten, dass kein Luftaustreten in das Hydraulikölsystem gelangt und kein Ölaustritt in die Kompressorzylinder kommt. Wenn das Leck über den festgelegten Wert hinausgeht, wird ein Alarm ausgelöst. Wenn das Leck den Schwellenwert für einen Hochalarm erreicht, stoppt die Ölpumpe des Steuerungssystems und es wird eine maximale Freigabe gewährleistet, damit der Kompressor weiterhin in Betrieb bleibt. 6.3 Zuverlässigkeit des Systems: Die wichtigsten Komponenten des ASSV1.0-Steuerungssystems stammen von bekannten ausländischen Herstellern. Dank einer hervorragenden und sorgfältigen Konstruktion sowie Fertigung weist dieses Produkt eine sehr gute Zuverlässigkeit auf. Seit ihrer Einführung im Jahr 2008 arbeiten die eingesetzten Einheiten bis heute einwandfrei, und die Energieeinsparungen sind sofort spürbar. Aufgrund seiner geringen Kosten, Sicherheit und Zuverlässigkeit sowie der einfachen Installation und des geringen Wartungsaufwands ersetzt er allmählich importierte Geräte. 6.4 Hauptdatenblatt des energiesparenden Kompressors des Systems: Antriebsleistung (Kw): 1600 (Motor: 1800). Saugdruck auf den verschiedenen Stufen (MPa): 2,4/5,16/10,13. Saugdruck auf den verschiedenen Stufen (MPa): 5,16/10,13/18,7. Saugtemperatur auf den verschiedenen Stufen (°C): 40/40/40. Auslasstemperatur auf den verschiedenen Stufen (°C): 118/110/103. Betriebsparameter: Durchflussmenge (Nm3/h): 11000. Saugdruck auf den verschiedenen Stufen (MPa): 2,2/4,625/8,8. Saugdruck auf den verschiedenen Stufen (MPa): 4,6/8,7/15,6. Gemäß den tatsächlichen Anforderungen beträgt die benötigte Menge an komprimiertem Gas etwa 69 % der geplanten Menge. Bei der derzeitigen Steuerungsmethode geht etwa 31 % der Kompressionsenergie verloren. Zudem wird viel Kühlwasser verschwendet, das zur Kühlung des komprimierten, hochdruckigen und heißen Gases benötigt wird. Durch die Verwendung des derzeit effizientesten Systems zur stufenlosen Regulierung des Luftvolumens, nämlich des ASSV1.0-Systems mit stufenloser Anpassung des Spielraums, können erhebliche Energie- und Wasserkosten eingespart werden – was wiederum zu erheblichen wirtschaftlichen Vorteilen führt. Nach ersten Schätzungen kann man bei einer Berechnung auf der Grundlage von 31 % des tatsächlichen Durchflusses etwa 496 kW an Antriebsleistung einsparen. Bei einer jährlichen Betriebszeit von 8000 Stunden ergibt sich somit eine jährliche Einsparung von etwa 3,968 Millionen kWh Strom. Bei einem Strompreis von 0,70 Yuan pro kWh entspricht das einer jährlichen Ersparnis von etwa 2,7776 Millionen Yuan. Es wird nun die Energieeinsparung dieses Geräts bei verschiedenen Lasten unter Verwendung von ASSV1.0 geschätzt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle dargestellt:
**Kompressorlast (%)**: 100, 90, 80, 70, 71, 60
**Antriebsleistung (kW)**: 1600, 1440, 1280, 1120, 1104, 960
**Einsparung an Antriebsleistung (kW)**: 0, 160, 320, 480, 496, 640
**Einsparung an Stromkosten (10.000 Yuan)**: 0, 89,6, 179,2, 268,8, 277,76, 358,4
Unter Berücksichtigung der tatsächlichen Betriebsbedingungen des Kompressors kann man davon ausgehen, dass eine Reduzierung der Antriebsleistung um 31 % zu einer jährlichen Einsparung von etwa 277,76 Millionen Yuan an Stromkosten führt. Dadurch kann die Investitionskosten für das Gerät bereits in kurzer Zeit wieder eingespielt werden. Wir planen weiterhin das anpassbare Spielvolumen bei 60 %, und auch das Volumen der Aktuatoren in den einzelnen Zylindern wird entsprechend berechnet. Die obigen Werte sind die Ergebnisse von theoretischen Berechnungen. Nachdem das Gerät mit einem Spielregelsystem ausgestattet wurde, wurden unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren wie der Produktionsmenge des Kompressors vor Ort, Druckschwankungen, Leckagen in den Ventilen sowie Leistungsverlusten des Motors, 69 % der Antriebsleistung als Zielwert festgelegt. Dadurch lässt sich jährlich eine Einsparung von mindestens 2,7776 Millionen Yuan an Stromkosten erzielen. Wenn man einen eher konservativen Kompressorentwurf sowie den Betrieb bei hohen, nichtlinearen Kompressionsschlüsseln berücksichtigt, liegt unser Einstellbereich für die Spielregelung bei 60–100 %. Auf der Grundlage der Erfahrungen mit der Einstellung der Spielregelung bei den verschiedenen Mehrstufenkompressoren in den bestehenden Anlagen haben wir den Kompressor nach Ihrem Modell mit drei Spielregelungszylindern konzipiert, um Ihnen die beste Konfiguration zu bieten. 7 Marktanwendung: Seit der Einführung des ASSV1.0-Steuerungssystems im Jahr 2008 wird unser System zur Regulierung des Spielraums in Kompressoren verschiedener Unternehmen aus der Petrochemiebranche eingesetzt – darunter Sinopec, CNPC, CNOOC sowie lokale Raffinerien. Die wichtigsten Kunden sind unter anderem die Niederlassung von Sinopec in Jingmen, die Raffinerie in Zhanjiang Dongxing von Sinopec, die Niederlassung von CNPC in Jinxi, die Niederlassung von Sinopec in Tianjin, die Niederlassung von Sinopec in Zhongyuan Oilfield, Qilu Petrochemical, Shandong HuiFeng Petrochemical, Shandong Changyi Petrochemical sowie Shandong Jingbo Chemical. Die Energieeinsparungen sind äußerst erheblich. Als Unternehmen mit hohem Stromverbrauch können sie durch den Einsatz unseres effizienten ASSV1.0-Steuerungssystems nicht nur unnötige Stromkosten sparen, sondern auch einen Beitrag zur Energieeinsparung leisten. Abschließend heißen wir die Leiter und Experten von Shandong Hai Chemical Co., Ltd. willkommen, die unser Unternehmen besuchen, um uns bei der Arbeit zu beraten – und wir empfehlen ihnen unser ASSV1.0-System zur stufenlosen Regulierung des Gasflusses! Danke für die Prüfung! Bitte geben Sie viele wertvolle Anregungen!