Автоматизация и диспетчеризация систем водоснабжения

     Средствами автоматики решаются различные задачи, возникающие в процессе эксплуатации объектов систем водоснабжения:

1. Обеспечивается поддержание на заданном уровне различных технологических па­раметров: количественных (давление, расход, уровень,температура и проч.) и качествен­ных (рН, концентрация остаточного хлора,      щёлочность, мутность, цветность и др.);
2. Включаются и отключаются насосные агрегаты при достижении заданных техно­логических параметров (уровней воды в резервуарах, давления и расхода в трубопро­воде и проч.);
3. Соблюдается заданная последовательность операций (включение и отключение пускателей и выключателей, открытие и закрытие задвижек и затворов, подача охлаж­дающей воды на подшипники и т.д.) при пуске и остановке насосных агрегатов, про­мывке фильтров или вращающихся сеток и прочих устройств и механизмов;
4. При возникновении аварий или неисправности отключаются повреждённые агре­гаты и включаются резервные;
5. Изменяется количество работающих насосов и регулируется их подача при изме­нении водопотребления или уровня воды в резервуарах;
6. Стабилизируется давление в системе трубопроводов и уровень воды в резервуарах;
7. Включаются или отключаются вспомогательные устройства, механизмы и систе­мы (насосы технической воды, дренажные насосы, системы отопления и вентиляции, освещения и т.д.);
8. Осуществляется дозирование реагентов (коагулянта, хлора и т.д.).

Диспетчеризация - централизованный контроль и управление территориально ра­зобщёнными объектами водоснабжения связанными общим технологическим процессом: водозабора, водоочистки, водоподачи и распределения воды между потребителями.

Диспетчеризация неавтоматизированных объектов (небольших насосных станций и очистных сооружений с дежурным персоналом) может осуществляться с помощью телефонной связи.

        Диспетчеризация более крупных и автоматизированных объектов осуществляется, как правило, средствами телемеханики. Системы телемеханики (ТМ) по характеру выполняемых функций делятся на телесигнализацию (ТС), телеизмерение (ТИ) и телеуправление (ТУ).

Системы телесигнализация (ТС), передают на диспетчерский пункт (ДП) сигналы о положении и состоянии оборудования и систем: работает агрегат или не работает, закрыта задвижка или открыта, находится фильтр в работе или на промывке или он пребывает в нерабочем состоянии (в ремонте).

• Системы телеизмерения передают на диспетчерский пункт (ДП) информацию об измеряемых параметрах: давлении на коллекторе насосных станций, расходе воды в водоводах и магистралях, токе электродвигателей насосных агрегатов, уровне воды в резервуарах, мутности или цветности воды, дозы коагулянта и хлора и т.д.
• Системы телеуправления передают с диспетчерского пункта на объекты (насосные станции, очистные сооружения) команды: остановить или пустить в работу насосный агрегат, открыть или закрыть задвижку, включить фильтр на промывку и т.д.

Для сбора информации на объектах водоснабжения и передачи её на диспетчер­ский пункт, а также передачи на объект команды с диспетчерского пункта оборудуются контрольные пункты (КП). Передача информации осуществляется по каналам связи. Каналами связи могут быть: специальные контрольные кабели, телефонные пары про­водов, а также радиоканалы.

Многопроводный канал связи соединяет каждый объект управления (насосный аг­регат, задвижку), с органом управления (кнопкой, ключом) или устройством, воспри­нимающим информацию (табло, сигнальная лампа, измерительный прибор). Много­проводная система связи неэкономична, используется при небольшом количестве объ­ектов управления, находящихся на небольшом расстоянии от диспетчерского пункта.

При большом количестве объектов управления, находящихся на значительных расстояниях от диспетчерского пункта предпочтительней малопроводная система пе­редачи информации, осуществляемая или по проводам, или по телефонным парам. В этом случае система телемеханики оснащается устройствами для разделения сигналов (шифраторами и дешифраторами кода, фильтрами, распределителями сигналов). Ана­логичные устройства необходимы при использовании радиоканалов.

В настоящее время в системах автоматизации и диспетчеризации широкое приме­нение находит микропроцессорная и компьютерная техника, что позволяет значитель­но сократить количество аппаратуры диспетчеризации (передающих, преобразующих и сигнальных устройств, в т.ч. громоздких мнемосхем, табло и проч.), что сокращает площади диспетчерских пунктов.

Применение микропроцессоров и компьютеров обеспечивает высокую гибкость систем управления при изменении режимов работы отдельных объектов и вводе в экс­плуатацию новых объектов, путём перепрограммирования структуры систем управле­ния, повышает надёжность систем управления, повышает оперативность управления, обеспечивает более чёткую визуализацию схем объектов и параметров технологиче­ских процессов.

При создании систем автоматизации и диспетчеризации соблюдается ступенчатая иерархия:

• системы автоматизации, имеющие местное значение и схемы автоматизации от­дельных механизмов и устройств (дренажные насосы, вращающиеся сетки, вентиляция, отопления и т.п.) строятся, как локальные, независимые друг от друга и от систем, имеющих более общее значение. В отдельных случаях из локальных систем выдаются информационные сигналы в системы автоматизации более высокого уровня;
• системы автоматизации основных насосных агрегатов, очистных сооружений и других объектов, влияющих на процесс водоснабжения в целом, строятся, как локаль­ные системы, функционирующие самостоятельно, но в то же время они входят в авто­матизированную систему технологического процесса (АСУ ТП) предприятия, напри­мер водопроводной станции.

АСУ ТП представляет высший этап автоматизации, обеспечивающий оптималь­ный режим работы предприятия. Локальные системы автоматизации, входящие в состав АСУ ТП, выдают необходимые информационные сигналы в АСУ ТП и получают соответствующие команды из АСУ ТП.

Команды могут выдаваться в виде задания определённых технических параметров (дозы реагента, давления, уровня, и т.д.) или команд на включение-отключение различ­ных агрегатов или механизмов (основных насосов, затворов и задвижек и проч.), а так­же на включение определённых программ действия (промывка фильтров, вращающих­ся сеток и т.п.).

В крупных системах водоснабжения, состоящих из нескольких водопроводных станций, регулирующих узлов, станций подкачки, сложной системы водоводов, маги­стралей и водопроводных сетей создаются АСУ ТП города (промышленного предпри­ятия), в состав которой входят АСУ ТП водопроводных станций и других предприятий водоканалов. АСУ ТП водоснабжения представляет собой систему, в которой диспет­чер с помощью специальных технических средств осуществляет управление процессом водоснабжения.

В условиях функционирования АСУ ТП создаётся диспетчерская служба, имею­щая, в зависимости от специфики конкретной системы водоснабжения, одно- двух- или трёхступенчатую систему управления.

Верхней иерархической ступенью оперативного управления является центральный диспетчерский пункт (ЦДЛ) Управления водоканала города (промышленного объекта). ЦДЛ этого уровня предназначается для контроля и оперативного управления ходом технологического процесса всей системы водоснабжения, включая водозаборы, насос­ные станции, очистные сооружения, водоводы, резервуары, регулирующие узлы, маги­страли и распределительные сети.

Следующая ступень управления: ЦДЛ предприятия водопроводно-канализациоиного хозяйства (водопроводной станции, куста артезианских скважин, каскада насосных станций территориального водопровода и проч.). ЦДЛ предприятия предназначается для контроля и управления технологическим процессом сооружений водопроводной станции (водозабора, насосных станций, водоводов, очистных и других сооружений данного предприятия).

Более низкая ступень управления - МДП цехов и отдельных производств, предна­значается для контроля и оперативного управления технологическими процессами конкретных объектов: насосных станций первого подъёма, второго подъёма, очистных сооружений, здания фильтров и проч.

Нижней ступенью управления является оперативный пункт (ОП) предназначенный для управления отдельными сооружениями и процессами. ОП оснащается приборами контроля, аппаратурой дистанционного управления и сигнализации, средствами связи. Информация на ОП поступает от технологических датчиков, блок-контактов пусковой аппаратуры и воспроизводится на щитах контроля или экранах компьютеров. Информа­ция от ОП по каналам связи передаётся иа МДП и ЦДЛ, где она обрабатывается соответ­ствующим образом и служит основой для принятия вышестоящим диспетчером решений по управлению технологическим процессом водоснабжения.

Выводы:

1. Автоматизация и диспетчеризация систем водоснабжения повышает надёжность систем управления.

2. Автоматизация и диспетчеризация систем водоснабжения повышает оперативность управления.

3. Автоматизация и диспетчеризация систем водоснабжения обеспечивает более чёткую визуализацию схем объектов и параметров технологиче­ских процессов.

4. Применение микропроцессоров и компьютеров обеспечивает высокую гибкость систем управления при изменении режимов работы отдельных объектов и вводе в экс­плуатацию новых объектов.

Список использованной литературы:

1. Журба М.Г., Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. Том 3. – М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2004.

2. Рульнов А.А., Евсафьев К.Ю. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения. – М.:ИНФРА-М, 2008.

3. СНиП 2.04.02-84: Насосные станции. Электрооборудование, технологический контроль, автоматизация и системы упраления.