Автоматизация работы систем водоотведения

Как сократить финансовые затраты на электроэнергию?

10.08.2014
Яндекс.Дзен Instagram
Ответ на этот вопрос дает внедрение преобразователей частоты и интеллектуальных шкафов управления на базе контроллеров, которые автоматизируют работу насосной системы.

Оптимизация работы насосов
Эффективность работы КНС оценивается по удельному расходу электроэнергии на перекачивание одного кубического метра стоков. Рассчитать оптимальную рабочую точку для станции сложно, так как необходимо одновременно учитывать несколько изменяющихся в процессе работы параметров: КПД двигателя и насоса, гидродинамическое сопротивление трубопровода, плотность и температуру перекачиваемой жидкости и т.д. «Нередко оптимальную рабочую скорость насоса определяют вручную уже при эксплуатации. Специалисты GRUNDFOS предлагают более простой и точный способ — использование систем управления насосами с автоматической функцией определения зоны наивысшей энергоэффективности, например, как в шкафах управления Control DC на базе контроллеров CU362. Данная функция позволяет забыть о ручных настройках и помогает системе управления автоматически подстроиться под параметры конкретного оборудования, которое будет эксплуатироваться на канализационной станции», — рассказывает руководитель направления «Системы автоматизации и управления» компании «ГРУНДФОС» Михаил Борисов. Интеллектуальная система, получившая название Dedicated Controls, непрерывно отслеживает и корректирует режимы работы насосной системы (параллельно можно подключать до 6 насосов). Контроллер незамедлительно изменяет частоту вращения оборудования в соответствии с данными, полученными от встроенного преобразователя частоты и расходомера. Таким образом, насосы всегда работают в точке наивысшего КПД, значительно сокращая свое энергопотребление по сравнению со стандартными алгоритмами управления.

Поддержание максимально допустимого уровня жидкости в резервуарах канализационных насосных станций
Основная информация, необходимая для работы любой системы управления канализационными насосами, — это данные об уровне жидкости в резервуаре насосной станции. Интеллектуальные системы с преобразователями частоты могут поддерживать постоянное значение уровня независимо от объемов поступающей жидкости, поэтому появляется возможность держать его максимально высоким. Это позволит создать избыточное давление на входе, которое будет помогать насосам работать и даст дополнительную экономию энергии.

Защита от аварийных ситуаций
Ключевая особенность систем водоотведения — наличие в стоках достаточно крупных примесей и длинноволокнистых включений. Грязь и прочие инородные тела заполняют полость между рабочим колесом и корпусом насоса, вызывая опасность блокировки. Для обеспечения максимальной надежности работы канализационных насосов в шкафах управления Control DC есть несколько специализированных функций, таких как «защита от заклинивания», «работа обратным ходом» и т.д. Они срабатывают во всех нештатных ситуациях, вызывающих остановки насоса, тем самым защищая его от блокировки. Это позволяет предотвратить аварии, а значит, исключить возможность затопления станций и попадания сточных вод в окружающую среду.

Обмен данными с центральным диспетчерским пультом
Канализационные насосные станции проектируются с учетом резервных единиц оборудования, которые подключаются при слишком большом расходе сточных вод или поломке основного агрегата. Однако «запасные» мощности не могут предотвратить затопление в случаях, когда неисправность остается незамеченной в течение долгого времени. Именно поэтому на КНС целесообразно применять специальные системы удаленного контроля и сигнализации. Современные электронные устройства позволяют организовать несколько уровней дистанционного управления. Самый простой вариант — передача аварийных сигналов в виде SMS-сообщений на мобильные телефоны операторов. Такое решение обладает высокой эксплуатационной надежностью при скромных финансовых затратах, но связь получается односторонней. Гораздо предпочтительнее, если есть возможность удаленно управлять насосами и изменять значения некоторых важных параметров одновременно с компьютера в диспетчерской и мобильного устройства у дежурного персонала. Для этого используются дополнительное оборудование и программное обеспечение, например, модули CIM/CIU и система мобильной диспетчеризации GRM от компании GRUNDFOS. Модули позволяют контролировать и управлять работой оборудования с помощью SCADA-системы заказчика по различным протоколам передачи данных, а система GRM обеспечивает доступ персонала к основным текущим и архивным показателям работы станции с помощью любых мобильных устройств или ПК с выходом в Интернет.

Опыт автоматизации работы КНС
В 2008 г. была проведена модернизация КНС-19 «Пятовская» в Ярославле. Одним из главных этапов реконструкции стало обновление оборудования для отвода стоков. Пять устаревших отечественных насосов типа Д мощностью по 800 кВт каждый, работавших от напряжения 6 кВ, заменили на оборудование GRUNDFOS серии S2 мощностью 350 кВт и питанием от сети 380 В. Кроме того, была внедрена АСУ ТП водоотведения Grundfos Control DС с преобразователями частоты. В процессе пусконаладки были активированы следующие функции:
— автоматическая оптимизация энергопотребления с подстройкой под текущий режим работы;
— разбивка насосов на две группы для лучшей оптимизации работы при изменяющемся притоке;
— автоматическое изменение уровней пуска для снижения нароста на стенках резервуара;
— расчет расхода без использования расходомера;
— защита от засорения и заиливания. Установленный шкаф управления был подключен к существующей SCADA-системе по протоколу Modbus RTU. Особенностью оборудования является отсутствие необходимости в программировании контроллера при пусконаладке и последующей эксплуатации, т.к. в нем используется параметрируемый контроллер CU362, все функции которого активируются и отключаются с помощью меню в самом контроллере, т.е. пользователь в любой момент может сам добавить или изменить функционал системы управления насосной станцией. Энергоаудит, проведенный техническим персоналом местного водоканала совместно с представителями компании «ГРУНДФОС», показал, что в сравнении со старой системой новое оборудование экономит почти 50% электроэнергии (подробнее см. табл. ).

Помимо экономии на оплате электроэнергии, были сокращены затраты на обслуживающий персонал: с внедрением АСУ ТП отпала необходимость в дежурном электрике. Оборудование окупилось всего за 2,5 года. Чем больше будет появляться положительных примеров автоматизации канализационных насосных станций, тем скорее специалисты осознают все преимущества инноваций. Шкафы управления — это еще один шаг на пути технологического прогресса.

Энергопотребление КНС-19 «Пятовская» в период 2007-2009 гг.

Год

Энергопотребление, кВт

Экономия по отношению к периоду до модернизации, %

2007

10082182

2008

6603700

34,5

2009

5 057186

49,8

Источник: ООО «Грундфос»

Филиалы компании «Грундфос» в ЮФО и СКФО:
г. Ростов-на-Дону: (863) 303-10-20/21,
г. Краснодар: (861) 298-04-92/93,
г. Волгоград: (8442) 25-11-52/53,
г. Ставрополь: (8652) 330-327/28,
www.grundfos.ru