Platforma Systemowa Wonderware wspiera modernizację pompowni PUW HKW Sp. z o.o.

Głównymi składnikami ciągu technologicznego spółki są: rurociągi przemysłowe, pompownie (m.in. w Dąbrowie Górniczej i Jaworznie), zbiorniki oraz stacje uzdatniania wody.

Wykonanie modernizacji w oparciu o rozwiązania Wonderware pozwoliło na istotne zmniejszenie kosztów zużycia energii elektrycznej oraz zapewniło wysoką elastyczność pracy układu

– podsumowuje mgr inż. Janusz Nazarewicz, Dyrektor ds. technicznych PUW HKW.

Cele:

• zapewnienie wysokiej jakości wody pitnej i przemysłowej
• lepsza kontrola nad procesami
• podniesienie efektywności przedsiębiorstwa

Wyzwania:

• modernizacja systemu sterowania i wizualizacji
• modernizacja parku maszynowego

Produkty / Rozwiązania / Usługi:

• Platforma Systemowa Wonderware

Korzyści:

• większa efektywność produkcji wody
• większa wygoda obsługi systemu monitoringu i sterowania
• zmniejszenie kosztów zużycia energii elektrycznej

O firmie

Przedsiębiorstwo Usług Wodociągowych HKW Sp. z o.o. działa od 10 kwietnia 2001 roku na bazie systemu zaopatrzenia w wodę Huty Katowice. W obecnej chwili 100% udziałów posiada ArcelorMittal Poland.

Głównymi składnikami ciągu technologicznego spółki są: rurociągi przemysłowe, pompownie (m.in. w Dąbrowie Górniczej i Jaworznie), zbiorniki oraz stacje uzdatniania wody.

Obecnie firma funkcjonuje w oparciu o najwyższe standardy w zakresie bezpieczeństwa i higieny pracy. Misją Spółki jest dostarczenie wysokiej jakości wody pitnej i przemysłowej w sposób bezpieczny, oszczędny, ekologicznie czysty, zgodnie z obowiązującymi normami. PUW HKW Sp. z o.o. jako pierwsza w Polsce oraz jako jedno z pierwszych w Europie przedsiębiorstw w tej branży, w trzy lata po rozpoczęciu samodzielnej działalności, uzyskała certyfikat na zgodność z wymaganiami czterech systemów zarządzania równocześnie – Systemu Zarządzania Jakością, Środowiskiem, Bezpieczeństwem i Higieną Pracy oraz Bezpieczeństwem Żywności.

Nowoczesne rozwiązania techniczne wdrażane w PUW HKW Sp. z o.o. gwarantują odbiorcom pewność zasilania oraz pełne zaopatrzenie w wodę pod względem ilościowym i jakościowym.

Wyzwania

Pompownia w Jaworznie dla kierunku podawania wody Dąbrowa Górnicza przed modernizacją składała się z sześciu pomp o mocy 1.6 MW, 6 kV. Każda z pomp miała różne wydajności ze względu na stłoczone wirniki silników (było to wymuszone technologią pracy pompowni). Sterowanie wydajnością pomp odbywało się poprzez dławienie przepływu. Praca taka (dławienie) powodowała straty energii elektrycznej oraz brak płynnej regulacji wydajności. Całą pracą pompowni zarządzał nadrzędny sterownik S7-300, wizualizacja była wykonana w systemie Wonderware InTouch i zainstalowana na stacji roboczej. Aby płynnie sterować wydajnością pomp, postanowiono wykonać modernizację i przygotować je do pracy z przemiennikami częstotliwości. Został wykonany projekt.

Realizacji projektu modernizacji podjęła się firma integratorska Control-Service, certyfikowane przedsiębiorstwo wdrożeniowe dla rozwiązań Wonderware.

Zakres działań firmy Control-Service zawierał projekt elektryczny oraz AKPiA, wykonanie systemu sterowania i wizualizacji opartego na Platformie Systemowej Wonderware dla dwóch kierunków przesyłu wody: kierunek pompowania – Dąbrowa Górnicza oraz nowy kierunek pompowania – Jaworzno (nowo budowany blok energetyczny J910).

Realizacja projektu

Pierwszym etapem modernizacji pompowni było wykonanie – po stronie Control-Service – zmian w układzie sterowania czterema pompami 1.6 MW 6 kV dla kierunku Dąbrowa Górnicza, który zaopatruje w wodę takie zakłady jak ArcelorMittal Poland, JSW Koks SA Oddział Koksownia Przyjaźń oraz Saint-Gobain. Drugim etapem było wykonanie całkowicie nowego układu czterech pomp 355 kW, 690 VAC, których zadaniem ma być zaopatrzenie w wodę nowo budowanego największego w Polsce bloku energetycznego na parametry nadkrytyczne (czyli te, powyżej których woda występuje tylko w stanie gazowym, co powoduje wzrost sprawności z 37%-41% do 46% i zmniejsza emisję dwutlenku węgla). Przed rozpoczęciem prac wykonano projekty w następujących branżach: budowlanej, technologicznej oraz elektrycznej i AKPiA, z czego projekt elektryczny oraz AKPiA wykonał Control-Service.

W kolejnym etapie projektu firma Control-Service dostarczyła, wykonała i uruchomiła dla kierunku Dąbrowa Górnicza system sterowania i wizualizacji oparty na Platformie Systemowej 2014R2 Wonderware.

System ten zarządza pracą czterech pomp 1.6 MW 6 kV, armaturą obiektową (przepływomierze, przepustnice itp.), rozdzielnicą ŚN (załączanie/rozłączanie odpowiednich urządzeń) oraz przemiennikiem o mocy 1.6 MW, 6 kV (komunikacja poprzez sieć Profinet, synchronizacja z siecią podczas przełączeń z sieci na przemiennik oraz z przemiennika na sieć). System pozwala na pracę pompowni zarówno w trybie ręcznym, jak i automatycznym.

Głównym parametrem pracy pompowni jest poziom zbiornika Łosień. Poziom zbiornika przesyłany jest poprzez sieć GSM z Dąbrowy Górniczej do Jaworzna. Na jego podstawie dyspozytor tak steruje pracą pompowni, aby zachować odpowiedni poziom zbiornika. Proces może odbywać się również automatycznie bez udziału dyspozytora. Układ pozwala na pracę jednego przemiennika z czterema pompami ŚN w tzw. kaskadzie pomp.

Przykład: Załączamy pompę nr 1 z przemiennika, po wykonanym rozruchu – jeżeli poziom zbiornika nie jest wystarczający, można załączyć drugą pompę. Gdy dyspozytor lub system poda polecenie załączenia pompy nr 2, następuje synchronizacja przemiennika z siecią zasilającą i system wykonuje przełączenie pierwszej pompy na pracę z sieci, a przemiennik przełącza się na pracę z drugą. Zaimplementowany w układzie sterowania algorytm rotacji zapewnia równomierne zużywanie się pomp.

Dla kierunku Jaworzno firma Control-Service dostarczyła, wykonała i uruchomiła system sterowania i wizualizacji oparty na Platformie Systemowej 2014R2 Wonderware.

Platforma Systemowa Wonderware jako zaawansowany skalowalny system SCADA jest niezwykle szybkim i skutecznym narzędziem pozwalającym na monitoring i sterowanie obiektami rozproszonymi, na szybką i skuteczną diagnozę awarii, jak również ich eliminację. Umożliwia integrację różnych systemów informatycznych istniejących w przedsiębiorstwie. Pozwala zebrać i raportować w czasie rzeczywistym najważniejsze informacje z systemów zarządzających produkcją wody czy oczyszczania ścieków

– opowiada Arkadiusz Rodak, menedżer rozwiązań Wonderware w ASTOR.

System ten zarządza pracą czterech pomp 355 kW 690 VAC, armaturą obiektową (przepływomierze, przepustnice itp.), rozdzielnicą nn. Pozwala na pracę dla kierunku Jaworzno zarówno w trybie ręcznym, jak i automatycznym. Głównym parametrem pracy dla kierunku Jaworzno jest utrzymanie ciśnienia na poziomie 8 bar. Każda z czterech pomp posiada własny przemiennik częstotliwości, co pozwala na efektywne, płynne i bezproblemowe sterowanie pracą pompowni.

Zastosowany sterownik zapewnia precyzyjne regulowanie przepływu, ciśnienia oraz kontrolę poziomu, a zastosowane przetwornice częstotliwości, dedykowane do pracy w gospodarce wodno-ściekowej, charakteryzują się bardzo wysoką sprawnością 98%, co pozwala na oszczędność nawet do 25% kosztów inwestycji w pierwszym roku działania systemu.

Jednymi z ważniejszych funkcji przetwornicy jest praca w tzw. trybie Master/Follower, zmiana pompy wiodącej (po określonym czasie mamy zmianę pompy w celu równomiernego zużywania się wszystkich z pomp w układzie), automatyczne dostrajanie 4 regulatorów typu PI, kompensacja przepływu, wykrywanie braku przepływu, tryb uśpienia, funkcja odtykania, tryb napełniania rurociągu. Przetwornica posiada wbudowany dławik DC, obniżający THDi do poziomu 40% oraz filtr RFI, który zmniejsza zakłócenia elektromagnetyczne.

Elementem wspólnym dla pracy kierunku Dąbrowa Górnicza oraz Jaworzno jest nowa stacja transformatorowa (poza zakresem dostaw Control-Service), która zawierała dwa pola zasilające 6 kV (z GPZ) które zasilały nową rozdzielnię 6 kV, dwa transformatory 6/0.69kV, 800 kVA do zasilania przemienników częstotliwości dla kierunku Jaworzno oraz dwa transformatory 6/0.4kV, 400 kVA, które posłużyły do zasilania potrzeb własnych pompowni, obwodów sterowania itd.

Drugim wspólnym elementem łączącym obydwa kierunki była rozdzielnia ŚN, składająca się z 21 pól zasilających i odpływowych z układem SZR (poza zakresem dostaw Control-Service, sterowanie po stronie Control-Service). Trzecim elementem wspólnym było wykonanie nowej dyspozytorni oraz przebudowa pomieszczenia rozdzielni.

Dostarczony i uruchomiony przez Control-Service kaskadowy układ pomp okazał się bardzo wydajny, a także wygodny w eksploatacji. Wykonanie modernizacji pozwoliło na istotne zmniejszenie kosztów zużycia energii elektryczne oraz zapewniło wysoką elastyczność pracy układu

– podsumowuje mgr inż. Janusz Nazarewicz, Dyrektor ds. technicznych PUW HKW.

Rozwiązania wdrożone w pompowniach PUW HKW Sp. z o.o. sprawdzają się w praktyce, dlatego w najbliższej przyszłości planowana jest modernizacja kolejnych obiektów Spółki.

Naszą nadrzędną wartością jest zapewnienie naszym Odbiorcom bezprzerwowej dostawy wody. W dalszych działaniach modernizacyjnych wykorzystamy rozwiązania od Wonderware. Firma wdrożeniowa Control-Service będzie naszym partnerem pierwszego wyboru

– mówi mgr inż. Janusz Nazarewicz, Dyrektor ds. technicznych PUW HKW

Autor:
Damian Myca
Inżynier sprzedaży ds. systemów sterowania 
i napędów elektrycznych

d.myca@control-service.pl
tel. 697 756 009
tel. 12 269 75 80 wew. 42