औद्योगिक प्रशीतन में बढ़ती ऊर्जा चुनौती

औद्योगिक प्रशीतन खाद्य विनिर्माण संयंत्रों के भीतर सबसे अधिक ऊर्जा-गहन परिचालन क्षेत्रों में से एक है। सामान्य फ्रोजन खाद्य उत्पादन सुविधाओं में, प्रशीतन प्रणालियाँ कुल विद्युत शक्ति की 70% तक खपत करती हैं।

ऐतिहासिक रूप से, संयंत्र इंजीनियर अधिकतम ऊर्जा दक्षता के बजाय केवल शीतलन मांग के आधार पर कंप्रेसर रैक और चिलर संचालित करते थे। वास्तविक समय में गतिशील लोड उतार-चढ़ाव, परिवेशी तापमान में बदलाव और जटिल परिवर्तनीय-आवृत्ति ड्राइव (VFDs) का प्रबंधन करते समय मानव ऑपरेटरों को महत्वपूर्ण सीमाओं का सामना करना पड़ता है।

आधुनिक DCS आर्किटेक्चर द्वारा संचालित स्वायत्त AI अनुकूलन

इन अक्षमताओं को दूर करने के लिए, Rockwell Automation ने सिस्टम इंटीग्रेशन भागीदार Actemium के साथ मिलकर एक स्वायत्त अनुकूलन समाधान विकसित किया। Real-Time Coefficient of Performance (RtCOP) के नाम से जाना जाने वाला यह उन्नत एप्लिकेशन सीधे Rockwell के PlantPAx® Distributed Control System (DCS) पर संचालित होता है।

RtCOP पूरे संयंत्र नेटवर्क में एक सतत वर्चुअल ऑपरेटर के रूप में कार्य करता है। यह प्रणाली परिचालन क्षमता, उपकरणों की स्थिति, तापीय दक्षता और परिवेशी परिस्थितियों का एक साथ मूल्यांकन करती है। इसके अतिरिक्त, यह कंप्रेसर, वाष्पीकरणकर्ताओं और कंडेंसर पंखों के लिए सबसे अधिक ऊर्जा-कुशल परिचालन सेटपॉइंट का गतिशील रूप से चयन और नियंत्रण करती है।

मुख्य तकनीकी विशेषता: PlantPAx DCS, नियंत्रक-से-नियंत्रक उच्च-गति निर्धारक संचार और निर्बाध औद्योगिक IoT कनेक्टिविटी प्रदान करता है, जिससे AI मॉडल के निष्कर्ष और वास्तविक समय नियंत्रण लूप के निष्पादन के बीच कम विलंबता सुनिश्चित होती है।

मापनीय ऊर्जा बचत और परिचालन लाभ

एक प्रमुख फ्रोजन फ्रेंच फ्राइज़ विनिर्माण सुविधा में प्रारंभिक फील्ड कार्यान्वयन से तत्काल और मापनीय परिणाम प्राप्त हुए:

इसके अलावा, पूरे बेड़े के KPI डैशबोर्ड इंजीनियरों को वास्तविक समय में कई भौगोलिक साइटों पर प्रदर्शन गुणांक (COP) मेट्रिक्स की तुलना करने की सुविधा देते हैं।

विशेषज्ञ दृष्टिकोण: स्वायत्त फैक्टरी ऑटोमेशन की ओर बदलाव

वरिष्ठ औद्योगिक ऑटोमेशन के दृष्टिकोण से, यह परियोजना एक महत्वपूर्ण प्रवृत्ति को उजागर करती है: एज पर पारंपरिक प्रक्रिया नियंत्रण और आधुनिक कृत्रिम बुद्धिमत्ता का अभिसरण।

पारंपरिक प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (PLCs) और DCS प्लेटफ़ॉर्म निर्धारक सुरक्षा इंटरलॉक तथा आनुपातिक-समाकल-व्युत्पन्न (PID) लूप विनियमन में उत्कृष्ट होते हैं। हालांकि, रैखिक PID नियंत्रण गैर-रैखिक, बहु-चर तापीय प्रणालियों को कुशलतापूर्वक अनुकूलित करने में कठिनाई का सामना करता है।

निर्धारक नियंत्रण परतों के साथ AI-आधारित वास्तविक समय अनुकूलन मॉडल चलाकर, इंजीनियर प्रक्रिया स्थिरता या कार्यात्मक सुरक्षा मानकों (जैसे IEC 61508 / IEC 61511) से समझौता किए बिना क्लोज्ड-लूप ऊर्जा अनुकूलन प्राप्त करते हैं।

अनुप्रयोग परिदृश्य: बहु-चरणीय औद्योगिक अमोनिया चिलर का रेट्रोफिट

यह दर्शाने के लिए कि व्यावहारिक सुविधा वातावरण में यह प्रणाली कैसे कार्य करती है, एक सामान्य बड़े पैमाने के खाद्य फ्रीज़िंग संचालन पर विचार करें:

1. बेसलाइन आकलन: एक बहु-चरणीय औद्योगिक अमोनिया प्रशीतन संयंत्र में पाँच 500 HP स्क्रू कंप्रेसर और चार वाष्पीकरणीय कंडेंसर लगे हैं।
2. DCS एकीकरण: इंजीनियर मौजूदा PlantPAx DCS पर RtCOP सॉफ़्टवेयर परत स्थापित करते हैं और EtherNet/IP नेटवर्क के माध्यम से प्रक्रिया इंस्ट्रूमेंटेशन को जोड़ते हैं।
3. डेटा ग्रहण: AI मॉडल वास्तविक समय के सक्शन दबाव, डिस्चार्ज दबाव, वेट-बल्ब तापमान, बिजली खपत मीटर और परिवेशी आर्द्रता का प्रसंस्करण करता है।
4. स्वायत्त सेटपॉइंट नियंत्रण: तीन कंप्रेसरों को स्थिर 80% लोड पर चलाने के बजाय, RtCOP स्वायत्त रूप से VFD गति समायोजित करके चार कंप्रेसरों को अनुकूलित 58% स्वीट स्पॉट पर चलाता है। इससे कुल बिजली खपत (kW/Ton) में भारी कमी आती है और साथ ही प्रक्रिया के लिए आवश्यक कठोर फ्रीज़िंग तापमान बनाए रहते हैं।

लेखक के बारे में

Zhang Wei 15 से अधिक वर्षों के व्यावहारिक फील्ड अनुभव वाले Principal Industrial Automation & Control Systems Architect हैं। वे दुनिया भर के प्रक्रिया उद्योगों में बड़े पैमाने के Distributed Control Systems (DCS), Programmable Logic Controllers (PLCs), Turbomachinery Instrumentation & Control (TSI) और औद्योगिक पावर ग्रिड सुरक्षा में विशेषज्ञता रखते हैं।