Крым - инновационный регион мира

Комплексная автоматизация и диспетчеризация артезианских скважин, водозаборов и водоканалов

Комплексная автоматизация и диспетчеризация артезианских скважин, водозаборов и водоканалов

Комплексная автоматизация и диспетчеризация артезианских скважин, водозаборов и водоканалов

Компания ООО «АВТОМАТИЗАЦИЯ.ПРО» предлагает услуги в области комплексной автоматизации и диспетчеризации объектов водоснабжения (артезианских скважин, насосных станций 2-ого подъёма, очистных систем, накопительных систем, систем подачи воды потребителям). Наша компания готова выполнить работы на всех этапах жизненного цикла проекта автоматизации: выполнение проектно-изыскательских работ, строительство, комплектацию и поставку оборудования, проведение пуско-наладочных работ, разработку программной части АСУТП водоснабжения, организацию диспетчерского пункта, сервисное и гарантийное обслуживание.

Основным требованием к системам автоматизации данного класса является обеспечение бесперебойного снабжения потребителей чистой водой и поддержание необходимого уровня давления в водопроводной сети. С помощью систем автоматизации в зависимости от разбора воды регулируется количество одновременно работающих скважин, контролируется уровень воды в накопительных резервуарах и поддерживается постоянное давление в сетях потребителей.

Основные цели создания систем данного класса:

  • Сбор и обработка данных с технологических объектов для оперативного управления их состоянием и параметрами;
  • Удалённое или местное управление технологическим оборудованием;
  • Повышение эффективности использования энергоресурсов, затрачиваемых для обеспечения основного производственного процесса;
  • Повышение безопасности эксплуатации технологического оборудования и общей безопасности производственного процесса;
  • Создание комплексной системы раннего предупреждения аварийных событий на технологических объектах.

Особенности диспетчеризации объектов водоснабжения

Диспетчеризация особенно необходима для водоснабжения, так как элементы системы, как правило, территориально удалены друг от друга, и для слаженной и эффективной работы нужна чёткая координация из единого центра – диспетчерского пункта. Внедрение полной автоматизации и единого контроля всех процессов позволяет сократить потери воды, сделать работу системы более эффективной, уменьшить количество персонала и улучшить эффективность его работы, за счет этого возможно получить значительную экономию средств, а также значительно улучшить качество оказания услуг для конечного потребителя.

Задачи, решаемые системой автоматизации и диспетчеризации:

  • обеспечение бесперебойной подачи воды с заданным давлением в сети;
  • повышение надежности системы за счет контроля технологического оборудования;
  • сбор и архивирование периодических данных для последующей аналитической и статистической обработки;
  • представление графиков работы скважин и ведение учета потребляемой воды;
  • поддержание постоянного необходимого запаса воды в резервуарах чистой воды;
  • уменьшение времени реагирования на нештатные ситуации;
  • минимизация эксплуатационных затрат за счет снижения потребляемой электроэнергии и уменьшение числа обслуживающего персонала;
  • управление погружным насосным агрегатом сети первого водоподъема с поддержанием заданного давления в напорном трубопроводе с учетом изменяющегося водоразбора;
  • автоматическое управление процессом подачи воды в магистральный трубопровод и контроль параметров вспомогательных систем и оборудования системы;
  • подогрев воздуха в павильонах скважин в холодный период времени;
  • снижение энергетических потерь без нарушения общего хода технологического процесса.

Возможный вариант организации комплекса территориально удалённых технических сооружений небольшой системы водоснабжения города. Данную систему можно представить следующим набором технологических объектов:

  • несколько артезианских скважин;
  • насосная станция второго подъема с резервуарами чистой воды и диспетчерским пунктом;
  • несколько контрольных точек, находящихся в разных частях города.

Контрольные точки
Предположим, что город-потребитель построен на разноуровневой местности, и из-за топографических особенностей в разных районах города в водоводах необходимо создавать разное давление. Для получения достоверной информации о состоянии водоснабжения в разных характерных точках города устанавливается технологическое оборудование для контроля параметров системы водоснабжения. В состав оборудования входят: датчики давления, датчики температуры, расходомеры. Информация, аккумулируемая данным оборудованием, позволяет в оперативном режиме контролировать работу системы, балансировать нагрузки, определять возможные районы утечек и прорывов трубопроводных сетей.

Артезианские скважины
В артезианских скважинах установлены погружные насосы, которые закачивают воду в резервуары с многометровой глубины. В павильоне каждой скважины работает автоматизированная система под управлением программируемого логического контроллера с органами ручного управления (панель оператора или любые другие элементы управления и контроля). Система выполняет следующие функции:
• управляет скважинными насосами;
• управляет температурным режимом шкафа управления;
• управляет обогревом наземного участка напорной трубы;
• контролирует основные технологические параметры (давление, расход, температуру, параметры сети электропитания);
• контролирует параметры безопасности объекта (проникновение в помещение, контроль затопления).
Система имеет два основных режима работы – местный и дистанционный. Местный режим позволяет управлять и контролировать параметры при помощи органов ручного управления непосредственно на объекте. Дистанционный режим работы – это режим автоматического управления с диспетчерского пункта.

Насосная станция второго подъема
На насосной станции второго подъема расположено технологическое оборудование с несколькими сетевыми насосами, установками обеззараживания воды ультрафиолетовым излучением. Насосная станция может быть оборудована устройствами для индикации и управления задвижками, которые позволяют автоматически отключать электропривод при достижении задвижкой крайнего положения без применения концевых выключателей. Система выполняет следующие функции:
• контроль и регулирование давления в выходном коллекторе за счёт управления производительностью насосных агрегатов (насосов);
• управление производительностью насосов с применением частотного преобразователя;
• «мягкий пуск» и, как следствие, исключение гидроударов в трубопроводе;
• защита насосных агрегатов от перегрузок и сухого хода;
• ротация насосов в соответствии с графиком наработки ресурсов.
Проблемы с очисткой помогают решить системы водоподготовки. Вода централизованного городского источника, а также вода из скважин может иметь повышенную мутность и содержать соли железа. Загрязнения не только пагубно влияют на здоровье человека, но и быстро выводят из строя системы отопления, водоснабжения и сантехнику. Системы автоматизации для водоподготовки представляют собой комплексное решение для удаления из воды механических, химических и бактериологических загрязнений.

Диспетчерский пункт
В диспетчерском пункте оператор, используя сетевую SCADA-систему с web-доступом, получает доступ к информации, аккумулируемой системой, и к управлению основными функциями технологических установок. Информация отображается в виде мнемосхем, графиков, таблиц, специализированных визуальных элементов. На мнемосхемах отображается техническое состояние оборудования, мгновенные или интегральные значения технологических параметров. В случае аварии информация сразу же выводится на экран, автоматика отрабатывает остановку системы, а диспетчер вызывает ремонтную бригаду.
В диспетчерском пункте на централизованном сервере хранятся архивные данные, которые используются технологами водоканала для учета потребления воды, выявления аварийных ситуаций, создания резерва чистой воды на период интенсивного водопотребления, решения других аналитических задач.

Насосная станция под управлением преобразователей частоты (ПЧ)

В системе водоснабжения населенного пункта довольно часто происходят перебои с давлением, что неизбежно приводит к гидроударам в трубопроводе, наблюдается повышенный износ узлов и механизмов системы водоснабжения. Переменный напор воды создаёт неудобства для потребителей. Но основным недостатком, как правило, является, неоправданно большой расход электроэнергии.
На сегодняшний день большинство электроприводов составляют нерегулируемые приводы с асинхронными двигателями. Их используют в водо- и теплоснабжении, системах вентиляции и кондиционирования воздуха, в компрессорных. При использовании преобразователей частоты в установках этих систем плавное регулирование скорости вращения позволяет в большинстве случаев отказаться от использования вариаторов, дросселей, задвижек, заслонок, исполнительных механизмов и другой регулирующей аппаратуры. Это значительно упрощает механическую систему, повышает ее надежность и снижает эксплуатационные затраты, а также затраты, связанные с приобретением регулирующей аппаратуры.
При установке ПЧ в разы уменьшаются потери на пусковые токи, снижается необходимая мощность двигателя, увеличивается срок службы оборудования. Регулирование давления в системе водоснабжения в зависимости от графика потребления воды позволяет получить значительную экономию электроэнергии и уменьшить количество аварий трубопроводов, исключив гидроудары.
Если организовать работу насосного агрегата таким образом, чтобы при изменении давления на входе он менял частоту вращения, то в итоге можно без существенных потерь энергии стабилизировать давление в сети. При таком способе регулирования исключаются потери гидравлической энергии.

Применение ПЧ на водонапорной станции обеспечивает:

  • автоматическое изменение частоты вращения электропривода насосного агрегата для поддержания постоянного давления в сети, исключая возможность гидроударов при пусках и остановах насосов;
  • увеличение ресурса насоса, его защиту от режима «сухого хода»;
  • экономию электроэнергии в среднем до 40 %;
  • уменьшение механического износа оборудования и снижение затрат на техническое обслуживание и ремонт (по оценкам специалистов, при частотном регулировании достигнуто 50-процентное сокращение затрат на обслуживание и ремонт насосного оборудования).

Выводы

В результате создания комплексной автоматизированной системы предполагается значительное повышение технико-экономических и финансовых показателей деятельности эксплуатирующих организаций.

Постоянный оперативный мониторинг параметров работы оборудования и технологического процесса, возможность удалённого управления позволит:

  • Оптимизировать распределение нагрузки в сети;
  • Управлять гидравлическими режимами;
  • Оперативно выявлять аварии и утечки на трубопроводных сетях;
  • Существенно снизить потери воды;
  • Экономить энергоресурсы;
  • При использовании систем данного класса по расчётным данным и практическому опыту экономится до 40 % электроэнергии и до 20 % воды, при этом давление (как основной параметр) поддерживается согласно требованиям СанПиН и СНиП.

Прямой экономический эффект от внедрения предлагаемых решений заключается в:

  • Снижении численности штатных сотрудников, занятых на обслуживании технологического оборудования;
  • Экономии ресурса основного и вспомогательного технологического оборудования;
  • Снижении энергозатрат.