Шанхай Чжунхань Електрік: Кейс-проект шафи керування частотним перетворювачем для насосної станції

I. Загальний огляд проекту

Щоб вирішити такі проблеми, як високе енергоспоживання, нестабільне регулювання тиску та надмірне ручне обслуговування у системі водопостачання, муніципальна насосна станція доручила компанії Shanghai Zhonghan Electric розробку, виготовлення, програмування та пусконалагодження на місці повністю автоматизованого рішення для керування насосами. Основним вимогам було встановлення шкафа керування частотним перетворювачем (ЧП) для реалізації регулювання швидкості обертання за змінною частотою, підтримки постійного тиску та інтелектуального моніторингу роботи насосів, що забезпечує стабільне водопостачання й значне зниження енергоспоживання та експлуатаційних витрат. Компанія Shanghai Zhonghan Electric поставила комплексне рішення «під ключ», яке відповідає всім технічним вимогам проекту й забезпечує тривалу стабільну роботу.

II. Основна конфігурація та рішення щодо шкафа керування ЧП

1. Вибір шкафа керування ЧП та його компоненти

В основі рішення знаходився шафовий частотний перетворювач (ЧП), спеціально розроблений з урахуванням вимог насосної станції. Ми обрали високопродуктивні промислові частотні перетворювачі (ЧП) провідного бренду, які відомі своєю надійною роботою, захистом від перевантаження та можливістю точного регулювання швидкості. Ці перетворювачі були безперебійно інтегровані в шафу ЧП, що дозволило плавно регулювати швидкість водяних насосів залежно від реальної потреби у воді, усуваючи неефективність традиційного керування «увімкнуто/вимкнуто». У шафі також були встановлені необхідні пристрої захисту, зокрема захист від перевищення напруги, пониження напруги, перевищення струму та тепловий захист, що забезпечує безпеку й надійність усієї системи.

2. Апаратна конфігурація шафи ЧП

Шафа керування частотним перетворювачем була виготовлена з високоякісної холоднокатаної сталі з міцним електростатичним напиленням для забезпечення стійкості до корозії та захисту від пилу, що робить її придатною для вологого середовища насосної станції. Дверцята шафи були оснащені зручним сенсорним дисплеєм HMI, що дозволяє операторам на місці відстежувати поточні дані, такі як тиск, витрата та швидкість обертання двигуна, а також змінювати параметри й виконувати діагностику несправностей. Всередині шафи керування частотним перетворювачем компоненти були розміщені та підключені у відповідності до міжнародних стандартів, з чіткою маркуванням і достатнім простором для відведення тепла, щоб запобігти перегріву під час тривалої роботи.

3. Зв’язок та логіка керування

Система використовувала розподілену архітектуру керування, у якій шафа керування частотним перетворювачем виступала головною керуючою одиницею. Зв’язок між шафою керування частотним перетворювачем та віддаленою системою моніторингу здійснювався за допомогою промислового Ethernet, що забезпечувало стабільну й швидку передачу даних. Логіка керування була розроблена для підтримки постійного тиску води за допомогою ПІД-регулювання у замкненому контурі: при зростанні водоспоживання шафа керування частотним перетворювачем автоматично збільшує швидкість насоса, а при зменшенні споживання — зменшує її для економії енергії. Система також підтримувала ручний/автоматичний двомодовий режим керування, що дозволяло операторам перемикатися між режимами за потреби. Крім того, шафа керування частотним перетворювачем мала функції автоматичного аварійного сповіщення та реєстрації несправностей, забезпечуючи швидке повідомлення про будь-які аномалії для мінімізації простоїв.

III. Реалізація проекту та послуги

Компанія Shanghai Zhonghan Electric надала комплексні послуги «під ключ» на всіх етапах життєвого циклу проекту:

• Розробка схеми: Проведено польові обстеження для аналізу експлуатаційних умов насосної станції та розробки індивідуального рішення щодо шафи керування частотним перетворювачем.
• Виробництво та збирання: Виготовлено шафу керування частотним перетворювачем відповідно до проектної документації з інтеграцією частотних перетворювачів, модулів ПЛК, HMI та захисних пристроїв.
• Програмування програмного забезпечення: Розроблено логіку керування та інтерфейс HMI для шафи керування частотним перетворювачем, реалізовано функції керування з постійним тиском та обробки несправностей.
• Пусконалагоджувальні роботи на місці: Направлено досвідчених інженерів для монтажу, підключення та пусконалагодження шафи керування частотним перетворювачем, а також проведення системних випробувань для забезпечення стабільного зв’язку та керування насосами.
• Навчання та передача: Надано клієнтському персоналу навчання з експлуатації та технічного обслуговування, передано всю технічну документацію, успішно завершено приймання проекту.

IV. Досягнення проекту

Після введення в експлуатацію система швидкісного перетворювального пристрою (VFD) досягла стабільної та ефективної роботи. Станція водяних насосів забезпечила повністю автоматичне водопостачання з постійним тиском, при цьому коливання тиску були обмежені в межах ±2 %. Порівняно з попередньою системою ефект енергозбереження був значним: споживання електроенергії зменшилося більш ніж на 30 %. Швидкісний перетворювальний пристрій (VFD) усунув необхідність частого ручного регулювання, що суттєво знизило навантаження на персонал на місці. Функція аварійної сигналізації системи дозволила проводити своєчасне технічне обслуговування й мінімізувати незаплановані простої. Проект було завершено вчасно, задовольнивши всі очікування замовника та отримавши високу оцінку за надійність і експлуатаційні характеристики.

V. Підсумки проекту

Цей проект насосної станції демонструє потужні можливості компанії Shanghai Zhonghan Electric у проектуванні та реалізації рішень із шкафами керування частотними перетворювачами (VFD) для застосування в системах очищення води. Індивідуально розроблений шкаф керування VFD не лише усунув проблеми клієнта, пов’язані з високим енергоспоживанням та нестабільною роботою, а й забезпечив масштабовану, інтелектуальну систему керування, яку можна адаптувати до майбутнього розширення. У подальшому компанія Shanghai Zhonghan Electric продовжуватиме розробляти високоякісні рішення із шкафами керування VFD, сприяючи підвищенню енергоефективності, стабільності та інтелектуального управління на більшій кількості об’єктів водопостачання.