Shanghai Zhonghan Electric: Przypadek projektowy szafy sterującej falownikiem (VFD) dla stacji pomp

I. Omówienie projektu

Aby rozwiązać problemy takie jak wysokie zużycie energii, niestabilna regulacja ciśnienia oraz nadmierne konieczności konserwacji ręcznej w systemie zaopatrzenia w wodę, jedna z miejskich stacji pomp powierzyła firmie Shanghai Zhonghan Electric zaprojektowanie, wytworzenie, programowanie oraz uruchomienie na miejscu w pełni zautomatyzowanego rozwiązania sterującego pompami wodnymi. Główne wymaganie polegało na zainstalowaniu szafy sterującej falownikiem (VFD), umożliwiającej regulację prędkości obrotowej z wykorzystaniem zmiennej częstotliwości, stałe utrzymywanie ciśnienia oraz inteligentne monitorowanie pomp wodnych, co zapewnia stabilne zaopatrzenie w wodę przy jednoczesnym znacznym obniżeniu zużycia energii i kosztów eksploatacji. Firma Shanghai Zhonghan Electric dostarczyła kompleksowe rozwiązanie klucz-w-rękę, spełniające wszystkie specyfikacje projektowe i zapewniające długotrwałą, stabilną pracę.

II. Podstawowa konfiguracja i rozwiązanie szafy sterującej falownikiem (VFD)

1. Dobór szafy sterującej falownikiem (VFD) oraz jej komponenty

W centrum rozwiązania znajdował się szafka sterownicza VFD, zaprojektowana specjalnie zgodnie z wymaganiami stacji pompowej. Wybierając wysokiej klasy, przemysłowe przemienniki częstotliwości (VFD) od wiodącej marki, znanej z niezawodnej pracy, ochrony przed przeciążeniem oraz precyzyjnej regulacji prędkości obrotowej, zintegrowaliśmy je bezproblemowo ze szkaftą sterowniczą VFD, umożliwiając płynną, stopniową regulację prędkości pomp wody w zależności od rzeczywistego zapotrzebowania na wodę i eliminując tym samym nieefektywność tradycyjnego sterowania włącz/wyłącz. Szafka zawierała również niezbędne urządzenia ochronne, takie jak ochrona przed przepięciami, niedociśnieniem, przetężeniem oraz nadmiernym nagrzewaniem, zapewniając bezpieczeństwo i niezawodność całego systemu.

2. Konfiguracja sprzętowa szafki sterowniczej VFD

Szafa sterownicza VFD została wykonana z wysokiej jakości stali walcowanej na zimno, z trwałym wykończeniem metodą natryskową elektrostatyczną zapewniającym odporność na korozję oraz ochronę przed pyłem, co czyni ją odpowiednią do użytku w wilgotnym środowisku stacji pomp. Drzwi szafy wyposażono w przyjazny dla użytkownika dotykowy ekran HMI, umożliwiający operatorom na miejscu monitorowanie danych w czasie rzeczywistym, takich jak ciśnienie, przepływ i prędkość obrotowa silnika, a także dostosowywanie parametrów i wykonywanie diagnoz. Wewnątrz szafy sterowniczej VFD elementy zostały starannie uporządkowane i połączone zgodnie ze standardami międzynarodowymi, z czytelną identyfikacją oraz wystarczającą przestrzenią na odprowadzanie ciepła, aby zapobiec przegrzewaniu podczas ciągłej pracy.

3. Komunikacja i logika sterowania

System wykorzystuje rozproszoną architekturę sterowania, przy czym szafa sterownicza falownika (VFD) pełni funkcję głównego jednostki sterującej. Komunikacja między szafą sterowniczą falownika a zdalnym systemem monitoringu odbywa się za pośrednictwem przemysłowej sieci Ethernet, zapewniając stabilną i szybką transmisję danych. Logika sterowania została zaprojektowana tak, aby utrzymywać stałe ciśnienie wody poprzez zamkniętą regulację PID: w przypadku wzrostu zapotrzebowania na wodę szafa sterownicza falownika automatycznie zwiększa prędkość pomp, a przy spadku zapotrzebowania zmniejsza ją w celu oszczędzania energii. System obsługuje również dwustanowe sterowanie ręczne/automatyczne, umożliwiając operatorom przełączanie się między trybami zgodnie z potrzebami. Dodatkowo szafa sterownicza falownika wyposażona jest w funkcje automatycznego alarmowania w przypadku usterki oraz rejestrowania błędów, zapewniając szybką informację zwrotną o wszelkich nieprawidłowościach w celu minimalizacji czasu przestoju.

III. Realizacja projektu i usługi

Shanghai Zhonghan Electric świadczyła kompleksowe, jednopunktowe usługi na całym etapie cyklu życia projektu:

• Projektowanie schematu: Przeprowadzono pomiary terenowe w celu analizy warunków eksploatacji stacji pomp i zaprojektowania dostosowanego rozwiązania w postaci szafy sterującej z przemiennikami częstotliwości (VFD).
• Produkcja i montaż: Wykonano szafę sterującą z przemiennikami częstotliwości (VFD) zgodnie z założeniami projektowymi, integrując przemienniki częstotliwości, moduły PLC, interfejs człowiek-maszyna (HMI) oraz urządzenia zabezpieczające.
• Programowanie oprogramowania: Opracowano logikę sterowania oraz interfejs HMI dla szafy sterującej z przemiennikami częstotliwości (VFD), wdrażając funkcje sterowania przy stałym ciśnieniu oraz obsługi awarii.
• Rozruch na miejscu: Wysłano doświadczonego inżyniera w celu instalacji, okablowania i rozruchu szafy sterującej z przemiennikami częstotliwości (VFD), przeprowadzając testy systemu w celu zapewnienia stabilnej komunikacji i sterowania pompami.
• Szkolenie i przekazanie: Przeprowadzono szkolenie obsługi i konserwacji dla personelu klienta oraz przekazano wszystkie dokumenty techniczne, co pozwoliło na pomyślne zakończenie procedury akceptacji projektu.

IV. Osiągnięcia projektu

Po wprowadzeniu do eksploatacji system szafy sterującej przemiennikami częstotliwości (VFD) osiągnął stabilną i wydajną pracę. Stacja pomp wody zapewnia teraz w pełni automatyczne zasilanie wodą przy stałym ciśnieniu, przy czym wahania ciśnienia są kontrolowane w zakresie ±2%. W porównaniu z poprzednim systemem efekt oszczędzania energii był znaczny – zużycie energii elektrycznej zmniejszyło się o ponad 30%. Szafa sterująca VFD wyeliminowała konieczność częstych ręcznych regulacji, znacznie zmniejszając obciążenie personelu obsługującego obiekt. Funkcja alarmu awarii systemu umożliwiała szybkie przeprowadzenie koniecznej konserwacji, minimalizując czas postoju spowodowany awariami. Projekt został zrealizowany zgodnie z harmonogramem, spełniając wszystkie oczekiwania klienta oraz zdobywając wysoką ocenę pod kątem niezawodności i wydajności.

V. Podsumowanie projektu

Ten projekt stacji pompowni wody pokazuje silne kompetencje firmy Shanghai Zhonghan Electric w zakresie projektowania i wdrażania rozwiązań szaf sterowniczych z przemiennikami częstotliwości (VFD) do zastosowań w oczyszczalniach wody. Spersonalizowana szafa sterownicza z przemiennikiem częstotliwości nie tylko rozwiązała problemy klienta związane z wysokim zużyciem energii i niestabilną pracą, ale także zapewniła skalowalny, inteligentny system sterowania, który można dostosować do przyszłej rozbudowy. W przyszłości firma Shanghai Zhonghan Electric będzie nadal rozwijać wysokiej jakości rozwiązania szaf sterowniczych z przemiennikami częstotliwości, wspierając większą liczbę zakładów zaopatrzenia w wodę w osiąganiu efektywności energetycznej, stabilności oraz inteligentnego zarządzania.