АВТОМАТИЗАЦИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ ПЕРВОГО ВОДОПОДЪЕМА

AUTOMATION OF THE PUMPING STATION OF THE FIRST WATER LIFT

Sergey Dubov

student, Department of Automation, Mechatronics and Robotics, Vladimir State University,

Russia, Vladimir

Anastasia Kirilina

scientific supervisor, candidate of technical sciences, associate professor, Vladimir State University,

Russia, Vladimir

АННОТАЦИЯ

Данная статья посвящена разработке комплекса основных мероприятий по созданию автоматизированной системы управления насосной станции первого водоподъема, предназначенной для выкачивания воды из двух скважин для собственных нужд населения деревни из 25 домов и заполнения емкости для полива. Приведено описание технологического процесса. Произведен выбор средств автоматизации, определена структура управления систем автоматизации.

ABSTRACT

This article is devoted to the development of a set of basic measures for the creation of an automated control system for the pumping station of the first water lift, designed to pump water from two wells for the own needs of the population of a village of 25 houses and fill a tank for irrigation. The description of the technological process is given. The choice of automation tools was made, the control structure of automation systems was determined.

Ключевые слова: автоматизированная система управления; насосная станция; первый водоподъем.

Keywords: automated control system; pumping station; the first water lift.

Насосные станции первого водоподъема играют одну из ведущих ролей в системах, которые обеспечивают подачу определенного расхода воды с нужным напором. От качества проекта, монтажа и точного подбора оснащения зависит удобство эксплуатации, оптимальные затраты при высокой надежности всей конструкции снабжения и отведения воды. Система администрирования насосной станцией должна обеспечивать простоту и надежность ее работы. Выбор соответствующего способа определяется видом станции и ее расположением: вручную - операторы непосредственно запускают устройство и контролируют его функционирование; автоматически - по результатам показаний датчиков уровня воды в резервуарах, давления в трубопроводах и потребления воды; полуавтоматически - оператор задает сигнал, а далее работа происходит в автоматическом режиме; дистанционно - из диспетчерской за пределами территории площадки.

В проект закладывается способ управления, который определяется путем технического анализа. Насосные станции первого подъема всасывают воду из открытых или подземных источников и направляют ее на очистные сооружения, а при высоком качестве воды или при низких требованиях к качеству, сразу в водопроводную сеть, накопительные емкости или водонапорную башню. Функционирование станции происходит равномерно на протяжении суток, без перерывов. Ее производительность рассчитывают на средний часовой расход в дни значительного водопотребления [1]. Станции первого подъема бывают оснащены как минимум двумя ведущими насосами и одним или двумя резервными. И те, и другие имеют отдельный всасывающий трубопровод [2].

Тема модернизации насосных станций считается актуальной, т. к. она способствует повышению эффективности работы устройств, минимизации вероятности возникновения аварийных ситуаций, уменьшению трудоемкости и эксплуатационных затрат, а также на создание единого блока управления и контроля.

Целью работы является автоматизация насосной станции первого водоподъема для деревни из 25 домов. Для достижения этой цели необходимо решить следующие основные задачи: выбрать средства автоматизации, разработать структуру АСУ.

В насосную станцию первого подъема будут введены 3 щита управления. Два из которых управляют насосом, погруженным в скважину и третий, который управляет электроприводом задвижки. К данным щитам управления будут подключены датчики управления, а именно датчики давления, датчики температуры, датчики уровня и счетчики воды и т.п.

На основе проведенного сравнительного анализа средств автоматизации были выбраны: счетчик холодной воды; датчик давления 0..10 бар; датчик температуры; емкостный датчик уровня; уровневый датчик; программируемый логический контроллер; частотный преобразователь. Настройка частного преобразователя в системах поддерживает давление (ПИД-регулирование) для датчика давления с выходным сигналом 4…20 мА и диапазоном измерения 0…10 бар.

Разработанная структурная схема шкафа управления погружным насосом показана на рисунке 11 и шкафа управления электроприводом задвижки на рисунке 2.

Рисунок 1. Структурная схема шкафа управления погружным насосом

Рисунок 2. Структурная схема шкафа управления электроприводом задвижки

Структура системы управления насосной станции первого водоподъема является распределенной и построена по трехуровнему иерархическому принципу. Нижний уровень представлен в виде датчиков и исполнительных устройств. Средний уровень состоит из программируемых логических контроллеров в каждом щите управления, связанных между собой кабелем RS-485. Верхний уровень представлен в виде панелей оператора с разработанной экранной формой основного технологического процесса.

Система управления группой насосов обеспечивает: точное поддержание заданного давления по ПИД-закону регулирования; управление группой насосов по каскадной схеме или по схеме попеременной работы (основной / резервный); плавный пуск и остановка; экономию электроэнергии, функцию АВР при авариях насосов. А частотный преобразователь для управления погружным насосом обеспечивает: отсутствие ВН башни (экономия сотен тысяч рублей); стабильное заданное давление; долгий срок службы; экономию электроэнергии; возможность водоподготовки.

САУ насосной станции первого водоподъема будет состоять их трех шкафов автоматического управления. Два из них будут управлять погружными насосами, каждый своим. Третий шкаф будет управлять электроприводом задвижки на емкость для полива. Два щита управления скважинными насосами будут одинаковые. Каждый из этих двух щитов будет в помещении скважин. Каждый из этих щитов будет управлять одним скважным насосом. Щиты будут связаны между собой кабелем с интерфейсом RS-485 для работы в каскадном режиме или в режиме основной/резервный. Также данные щиты смогут работать и автономно, управляя одним насосом. К каждому из этих щитов будут подключаться: датчик давления в трубопроводе; датчик температуры в помещении скважины; датчик температуры наружного воздуха; датчик уровня воды в скважине; счетчик воды с импульсным выходом.

Список литературы:

1. Сотников Д.В. Методика повышения энергетической эффективности насосных станций / Д. В. Сотников // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. - 2015. - № 3. - С. 183-184.
2. Турк В.И. Насосы и насосные станции / В.И. Турк, А.В. Минаев, В.Я. Карелин. - М.: Стройиздат, 2014. - 296 c.