Shanghai Zhonghan Electric: Caso applicativo del quadro di controllo con variatore di frequenza (VFD) per stazione di pompaggio idrica

I. Panoramica del Progetto

Per risolvere problemi quali elevato consumo energetico, regolazione instabile della pressione e manutenzione manuale eccessiva nel sistema di approvvigionamento idrico, una stazione comunale di pompaggio idrico ha incaricato Shanghai Zhonghan Electric della progettazione, produzione, programmazione e messa in servizio in loco di una soluzione completamente automatizzata per il controllo delle pompe idriche. Il requisito fondamentale consisteva nell’installare un quadro di controllo VFD per realizzare la regolazione continua della velocità mediante variazione di frequenza, il controllo a pressione costante e il monitoraggio intelligente delle pompe idriche, garantendo così un approvvigionamento idrico stabile e riducendo sensibilmente i consumi energetici e i costi operativi. Shanghai Zhonghan Electric ha fornito una soluzione chiavi in mano conforme a tutte le specifiche del progetto e in grado di assicurare un funzionamento stabile a lungo termine.

II. Configurazione principale e soluzione del quadro di controllo VFD

1. Selezione del quadro di controllo VFD e componenti

Al centro della soluzione vi era l'armadio di comando VFD, realizzato su misura per soddisfare i requisiti della stazione di pompaggio. Abbiamo selezionato azionamenti a frequenza variabile (VFD) industriali ad alte prestazioni di un marchio leader, noti per le loro elevate prestazioni, protezione contro i sovraccarichi e capacità di controllo preciso della velocità. Questi azionamenti sono stati integrati senza soluzione di continuità nell'armadio di comando VFD, consentendo la regolazione continua della velocità delle pompe idrauliche in base alla domanda reale di acqua, eliminando così le inefficienze proprie del tradizionale controllo on/off. L'armadio includeva inoltre dispositivi di protezione essenziali, tra cui protezione da sovratensione, sottotensione, sovracorrente e termica, garantendo sicurezza e affidabilità dell'intero sistema.

2. Configurazione hardware dell'armadio di comando VFD

L'armadio di comando VFD è stato realizzato in acciaio laminato a freddo di alta qualità, con una finitura resistente a spruzzo elettrostatico per garantire resistenza alla corrosione e protezione dalla polvere, rendendolo adatto all'ambiente umido della stazione di pompaggio. La porta dell'armadio era dotata di un touchscreen HMI intuitivo, che consente agli operatori sul posto di monitorare in tempo reale dati quali pressione, portata e velocità del motore, nonché di regolare i parametri ed eseguire attività di risoluzione dei problemi. All'interno dell'armadio di comando VFD, i componenti erano disposti in modo ordinato e cablati secondo gli standard internazionali, con etichettatura chiara e spazio sufficiente per la dissipazione del calore, al fine di prevenire il surriscaldamento durante il funzionamento continuo.

3. Comunicazione e logica di controllo

Il sistema ha adottato un'architettura di controllo distribuita, con il quadro di comando VFD che funge da unità di controllo principale. La comunicazione tra il quadro di comando VFD e il sistema di monitoraggio remoto è stata realizzata tramite Ethernet industriale, garantendo una trasmissione dati stabile e veloce. La logica di controllo è stata progettata per mantenere costante la pressione dell'acqua mediante regolazione in retroazione PID: quando la domanda di acqua aumenta, il quadro di comando VFD aumenta automaticamente la velocità della pompa, mentre quando la domanda diminuisce ne riduce la velocità per risparmiare energia. Il sistema supportava inoltre un controllo manuale/automatico a doppia modalità, consentendo agli operatori di passare da una modalità all'altra secondo necessità. In aggiunta, il quadro di comando VFD era dotato di funzioni automatiche di allarme e registrazione dei guasti, fornendo un feedback rapido su eventuali anomalie per ridurre al minimo i tempi di fermo.

III. Realizzazione del progetto e servizi

Shanghai Zhonghan Electric ha fornito servizi completi e integrati 'chiavi in mano' durante l'intero ciclo di vita del progetto:

• Progettazione dello schema: Sono stati condotti sopralluoghi in loco per analizzare le condizioni operative della stazione di pompaggio e progettare una soluzione personalizzata per il quadro di comando con inverter (VFD).
• Produzione e assemblaggio: È stato realizzato il quadro di comando con inverter (VFD) secondo le specifiche di progetto, integrando gli inverter (VFD), i moduli PLC, l’interfaccia utente uomo-macchina (HMI) e i dispositivi di protezione.
• Programmazione software: È stata sviluppata la logica di controllo e l’interfaccia HMI per il quadro di comando con inverter (VFD), implementando le funzioni di controllo a pressione costante e di gestione dei guasti.
• Collaudo in loco: Sono stati inviati ingegneri esperti per installare, cablare e mettere in servizio il quadro di comando con inverter (VFD), eseguendo test del sistema per garantire una comunicazione e un controllo stabili con le pompe.
• Formazione e consegna: È stata fornita formazione al personale del cliente sul funzionamento e sulla manutenzione del sistema ed è stata consegnata tutta la documentazione tecnica, portando a termine con successo l’accettazione del progetto.

IV. Realizzazioni del Progetto

Dopo la messa in servizio, il sistema del quadro di comando VFD ha raggiunto un funzionamento stabile ed efficiente. La stazione di pompaggio idrica ha realizzato un approvvigionamento idrico a pressione costante completamente automatico, con fluttuazioni di pressione contenute entro ±2%. Rispetto al sistema precedente, l’effetto di risparmio energetico è stato significativo, con una riduzione del consumo elettrico superiore al 30%. Il quadro di comando VFD ha eliminato la necessità di frequenti regolazioni manuali, riducendo notevolmente il carico di lavoro del personale in loco. La funzione di allarme guasti del sistema ha permesso interventi di manutenzione tempestivi, minimizzando i fermi non programmati. Il progetto è stato consegnato nei tempi previsti, soddisfacendo tutte le aspettative del cliente e ottenendo un ampio riconoscimento per affidabilità e prestazioni.

V. Sintesi del progetto

Questo progetto di stazione di pompaggio dimostra le solide capacità di Shanghai Zhonghan Electric nella progettazione e nell’implementazione di quadri di comando con inverter (VFD) per applicazioni nel settore del trattamento delle acque. Il quadro di comando con inverter personalizzato non solo ha risolto i principali problemi del cliente, quali elevato consumo energetico e funzionamento instabile, ma ha inoltre fornito un sistema di controllo scalabile e intelligente, adattabile a futuri ampliamenti. In futuro, Shanghai Zhonghan Electric continuerà a sviluppare soluzioni di alta qualità per quadri di comando con inverter, contribuendo a rendere più efficienti, stabili e intelligentemente gestite ulteriori strutture per la fornitura idrica.