Endüstriyel Soğutmada Giderek Büyüyen Enerji Sorunu

Endüstriyel soğutma, gıda üretim tesislerindeki en fazla enerji tüketen operasyonel alanlardan biridir. Tipik dondurulmuş gıda üretim tesislerinde soğutma sistemleri, toplam elektrik gücünün %70’ine kadarını tüketir.

Tarihsel olarak tesis mühendisleri, kompresör gruplarını ve soğutucuları maksimum enerji verimliliğinden ziyade yalnızca soğutma talebine göre işletmiştir. İnsan operatörler, dinamik yük dalgalanmalarını, ortam sıcaklığındaki değişimleri ve karmaşık değişken frekanslı sürücüleri (VFD’ler) gerçek zamanlı olarak yönetme konusunda önemli sınırlamalarla karşılaşır.

Modern DCS Mimarisiyle Desteklenen Otonom Yapay Zekâ Optimizasyonu

Rockwell Automation, bu verimsizlikleri gidermek amacıyla sistem entegrasyonu iş ortağı Actemium ile iş birliği yaparak otonom bir optimizasyon çözümü geliştirdi. Gerçek Zamanlı Performans Katsayısı (RtCOP) olarak bilinen bu gelişmiş uygulama, doğrudan Rockwell’in PlantPAx® Dağıtık Kontrol Sistemi (DCS) üzerinde çalışır.

RtCOP, tesis ağı genelinde sürekli çalışan sanal bir operatör görevi görür. Sistem; işletme kapasitelerini, ekipman durumunu, termal verimliliği ve ortam koşullarını aynı anda değerlendirir. Ayrıca kompresörler, evaporatörler ve kondenser fanları için enerji açısından en verimli çalışma ayar noktalarını dinamik olarak seçer ve uygular.

Önemli Teknik Nokta: PlantPAx DCS, yüksek hızlı denetleyiciden denetleyiciye deterministik iletişim ve kesintisiz endüstriyel IoT bağlantısı sağlayarak yapay zekâ modeli çıkarımı ile gerçek zamanlı kontrol döngüsünün yürütülmesi arasındaki gecikmeyi düşük tutar.

Ölçülebilir Enerji Tasarrufu ve Operasyonel Faydalar

Büyük bir dondurulmuş patates üretim tesisindeki ilk saha uygulamaları, anında ve ölçülebilir sonuçlar sağladı:

Ayrıca tesis filosu genelindeki KPI panoları, mühendislerin performans katsayısı (COP) ölçütlerini birden fazla coğrafi tesiste gerçek zamanlı olarak karşılaştırmasına olanak tanır.

Uzman Görüşü: Otonom Fabrika Otomasyonuna Geçiş

Kıdemli endüstriyel otomasyon perspektifinden bakıldığında bu proje, kritik bir eğilimi öne çıkarıyor: klasik proses kontrolü ile uç noktadaki modern yapay zekânın birleşimi.

Geleneksel programlanabilir lojik denetleyiciler (PLC’ler) ve DCS platformları, deterministik güvenlik kilitlemeleri ile oransal-integral-türevsel (PID) döngü düzenlemesinde başarılıdır. Ancak doğrusal PID kontrolü, doğrusal olmayan ve çok değişkenli termal sistemleri verimli bir şekilde optimize etmekte zorlanır.

Mühendisler, yapay zekâ destekli gerçek zamanlı optimizasyon modellerini deterministik kontrol katmanlarıyla birlikte çalıştırarak proses kararlılığından veya IEC 61508 / IEC 61511 gibi işlevsel güvenlik standartlarından ödün vermeden kapalı döngü enerji optimizasyonu sağlar.

Uygulama Senaryosu: Çok Kademeli Endüstriyel Amonyaklı Soğutucunun Modernizasyonu

Bu sistemin pratik bir tesis ortamında nasıl çalıştığını göstermek için tipik bir büyük ölçekli gıda dondurma operasyonunu ele alalım:

1. Başlangıç Değerlendirmesi: Çok kademeli endüstriyel amonyaklı soğutma tesisi, beş adet 500 HP vidalı kompresör ve dört adet evaporatif kondenser kullanır.
2. DCS Entegrasyonu: Mühendisler, proses enstrümantasyonunu EtherNet/IP ağları üzerinden bağlayarak RtCOP yazılım katmanını mevcut PlantPAx DCS üzerine kurar.
3. Veri Alımı: Yapay zekâ modeli gerçek zamanlı emiş basıncını, basma basıncını, yaş termometre sıcaklığını, güç tüketim sayaçlarını ve ortam nemini işler.
4. Otonom Ayar Noktası Kontrolü: RtCOP, üç kompresörü sabit %80 yükte çalıştırmak yerine VFD hızlarını otonom olarak ayarlayarak dört kompresörü optimize edilmiş %58’lik ideal noktada çalıştırır. Böylece sıkı proses dondurma sıcaklıkları korunurken toplam güç tüketimi (kW/Ton) büyük ölçüde azaltılır.

Yazar Hakkında

Zhang Wei , 15 yılı aşkın uygulamalı saha deneyimine sahip Baş Endüstriyel Otomasyon ve Kontrol Sistemleri Mimarıdır. Dünya genelindeki proses endüstrilerinde büyük ölçekli Dağıtık Kontrol Sistemleri (DCS), Programlanabilir Lojik Denetleyiciler (PLC’ler), Türbomakine Enstrümantasyonu ve Kontrolü (TSI) ile endüstriyel elektrik şebekesi koruması alanlarında uzmanlaşmıştır.