Диспетчеризация и автоматизация систем водоснабжения в ЖКХ.

Ручное и упрощенное автоматическое управление работой систем водоснабжения уже не удовлетворяют растущие требования технического персонала коммунальных предприятий к построению инженерных систем. Все большим спросом пользуется реализация проектов по внедрению систем диспетчеризации и полной автоматизации, которые уже не только отображают технологические параметры систем, но и выполняют определенные алгоритмы управления, заложенные самой программой диспетчеризации, в том числе - с функциями энергоэффективности. Такие системы позволяют оператору дистанционно корректировать работу - изменять параметры уставок и давать команды на удаленное включение/выключение насосных станций в зависимости от фактического состояния всей системы.  

Среди задач, решаемых системой диспетчеризации, могут быть следующие:

• поддержание заданного давления в напорном трубопроводе;
• поддержание уровня воды в резервуаре (РЧВ);
• согласование давления в точках пересечения трубопроводов подачи воды от различных насосных станций;
• автоматическая подстройка уставок заданных давлений, с их согласованием и соответствием гидравлическим характеристикам системы;
• удаленный контроль расходов воды по локальным участкам и конкретным точкам потребления;
• определение участков порыва трубопроводов;
• контроль положения задвижек и работоспособности обратных клапанов;
• графическое отображение характеристик, построение графиков параметров в т.ч. удельной потребляемой мощности, как основополагающей характеристики энергоэффективности;
• архивирование команд оператора, аварийных и штатных событий;
• отображение состояния охранных функций по объектам и т.п.

ЧТО ТАКОЕ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЯ ДЛЯ КОММУНАЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ:

1. Возможность (при наличии преобразователя частоты и соответствующей комплектации станции управления) наблюдать оператору за параметрами системы водоснабжения, удаленно изменять настройки (заданное рабочее давление и т.п. по необходимости другие), дистанционно включать и выключать насосы, переходить из режима частотного регулирования в резервное управление прямым пуском, удаленно отслеживать и реагировать на возникающие аварии.

2. При заходе в таблицу параметров по насосным станциям оператор получит информацию о работе: состояние станции, заданное и фактическое давление в магистрали, потребляемая насосным агрегатом мощность, обороты двигателя, потребляемый ток, расход воды. При необходимости в отображении других характеристик системы – свободные ячейки интерфейса позволят расширить объем отображаемых параметров.

3. Программой диспетчеризации предусмотрено ведение архива данных и команд, выполненных оператором для контроля его работы.

Предусмотрена возможность просматривать графики состояний и параметров (удельные потребляемые мощности, фактическое давление в магистрали и т.п. по согласованию с Заказчиком).

В качестве примера выполнения похожей задачи расскажем о реализованной диспетчеризации  коммунального предприятия г. Новая Одесса Николаевской обл.

Система водоснабжения состоит из трех артезианских скважин, подающих воду в резервуар чистой воды (РЧВ),  и - насосной станции второго подъема, обеспечивающей подачу воды с достаточным давлением непосредственно в город (не считая отдельных локальных артезианских скважин, обслуживающих свои микрорайоны). Каждая из станций автоматического управления скважинными насосами укомплектована преобразователями частоты с возможностью управления (в резервном режиме) прямым пуском насосных агрегатов. Вполне логичным может быть вопрос,  поскольку речь идет об открытой системе (подача воды с выливом в РЧВ) – Зачем установка преобразователей частоты? Но все дело в алгоритме, заложенном в программе диспетчеризации.

1. Т.к. сигнал от GSM-модемов априори не может быть надежным, возможна ситуация, когда резервуар для накопления воды может быть переполнен, а GSM-сигнал управления пропадает. В таком случае предусмотрено уровневое управление задвижкой, плавно перекрывающее трубу слива воды в РЧВ, в которую сходятся все напорные трубы от каждой из разно удаленных скважин. Последующее закрытию задвижки повышение давления в трубах приведет к реакции системы по сигналу обратной связи (преобразователей давления), и насосные станции автоматически отключатся (станции уйдут в режим сна). Но этот алгоритм – всего лишь предусмотрен как аварийный.
2. Исходя их требований достижения максимальной энергоэффективности, управление подачей воды в РЧВ по принципу  «включение/выключение насосных станций по сигналам датчиков нижнего и верхнего уровня» не есть правильным, т.к. гидравлические потери (при движении воды по трубе) пропорциональны квадрату скорости протекания. А значит – экономически целесообразно управлять движением воды без прерывания и с минимально возможными скоростями. В данном случае эта задача решена коррекцией системой диспетчеризации параметров преобразователей частоты на артезианских скважинах, а именно – оператором задается необходимое значение наполнения резервуара водой в % (установлен гидростатический зонд, указывающий фактическое значение уровня воды), для поддержания которого сама система корректирует необходимые параметры ПЧ, т.к. основной параметр обратной связи – датчик давления.

Применение преобразователей частоты на артезианских скважинах позволило одновременно решить задачу выравнивания давлений в точке пересечения трубопроводов (дабы избежать забивания одним насосом другого), с целью минимизации энергозатрат по прокачке воды. Для определения заданных уставок выполняется гидравлический расчет, позволяющий определить необходимые значения давлений в начале трубы, с целью получения равных давлений на значительном удалении от насосных станций. Эта задача может быть решена и программно при снятии параметров системы водоснабжения в некоторых контрольных точках, и при дальнейшем их использовании в расчетах математической моделью автоматизации управления энергоэффективностью  (Модель управления, внедряемая специалистами ЧП «ГидроАвтоматизация»).

Насосная станция второго подъема (после РЧВ) работает по классической схеме – поддержание преобразователем частоты заданного значения давления  в напорном трубопроводе, с реализацией защитной функции по сухому ходу.

Графическое представление характеристик системы водоснабжения позволяет оператору в любой момент времени определить:

• состояние системы;
• соответствие заданных технологических параметров фактическим;
• возникновение аварийных ситуаций;
• ухудшение характеристик энергоэффективности системы по графику удельной потребляемой мощности и т.п.

 При использовании счетчиков воды с импульсным выходом возможно построение графиков расхода воды по точкам контроля:

• Постоянное ведение архивов команд оператора, штатных и аварийных состояний системы позволяют правильно и своевременно  реагировать на возникшие внештатные ситуации, анализировать уровень компетентности обслуживающего персонала.

  

   

Построение многофункциональной системы диспетчеризации одновременно:

• обеспечивает нормальное функционирование системы водоснабжения;
• исключает негативное влияние человеческого фактора на процесс управления;
• минимизирует энерго- и эксплуатационные затраты;
• может отображать прогнозируемые и фактические неисправности оборудования;
• ускоряет возможную реакцию на изменения в работоспособности системы.

КАК СТРОИТСЯ СИСТЕМА ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ  С АНАЛИЗОМ РАСХОДОВ ВОДЫ:

            Установка импульсных счетчиков, модулей диспетчеризации «ГА-МДО» тип Interface и GSM-автономных передатчиков данных «Logic-Drive Water» (производство «ГидроАвтоматизация») на насосных станциях (артезианские скважины, ВНС), локальных участках, перед домами и т.п., при совместной работе с системой диспетчеризации, позволяет организовать дистанционный контроль за расходами и несанкционированным забором воды, утечками воды через обратные клапана и предоставляет данные для гидравлических расчетов и определения параметров управления энергоэффективностью всей системы.

 База полученных данных также может быть использована для бухгалтерских расчетов, построения графиков и таблиц данных.

 При правильном подходе, Диспетчеризация – это многофункциональная  автоматизация и оптимизированная  энергоэффективность системы водоснабжения.

 Експерт  "Асоціації сільських, селищних рад та об'єднаних громад України"

 з питань енергоефективного водопостачання та водовідведення

Технічний консультант програми DOBRE USAID

Експерт ДП Кіровоградської філії "Укрдержбудекспертиза"

Директор ПП «ГідроАвтоматизація»    Карелін С.П.

          (067) 520-34-88, (099) 916-89-29