Канализационные насосные станции (КНС) — это инженерные сооружения, предназначенные для перекачки стоков. Диспетчеризация и автоматизация КНС позволяет собирать и проводить анализ данных со всего оборудования, а также управлять технологическими процессами без участия человека.
Функции КНС
Канализационная насосная станция должна обеспечивать бесперебойное отведение сточных вод, а также усреднять их состав, чтобы не допустить высокую концентрацию вредных веществ. Всеми технологическими процессами управляет персонал вручную, иногда это приводит к возникновению аварийных ситуаций из-за халатности, невнимательности или недостаточного опыта. При внедрении автоматизации это исключается, поскольку сотрудники больше не включают и не выключают оборудование. А работу автоматики контролирует оператор.
Какие функции выполняют системы автоматизации:
- запуск и отключение насосных устройств при наполнении и опустошении резервуара;
- чередование насосов для их равномерного износа;
- защита оборудования от перегрева, «сухого хода», скачков напряжения, работы в неисправном состоянии;
- управление системой очистки резервуаров при их загрязнении;
- тестирование состояния насосного оборудования и датчиков;
- передача извещений о работе устройств, возникновении аварийных ситуаций на диспетчерский пульт;
- рассылка оповещений персоналу по мобильной связи или по интернет-каналам при авариях;
- регулирование напора в трубопроводах;
- поддержание необходимой температуры и чистоты воздуха в помещении насосной станции;
- включение дополнительного генератора при отключении электричества;
- архивирование сведений о состоянии системы, действиях оператора, аварийных ситуациях, параметрах оборудования.
Главные преимущества
Автоматизация и диспетчеризация КНС имеет ряд преимуществ:
- Обеспечение бесперебойности работы. Осуществляется круглосуточный мониторинг параметров: уровня стоков, давления, температуры оборудования, концентрации опасных газов. Исключается переполнение емкостей или работа насосов вхолостую. При отказе основных насосных агрегатов автоматически включаются резервные.
- Уменьшение эксплуатационных расходов на 50% и более. Нет необходимости содержать большое количество персонала, со всей работой справляется оператор. Своевременный запуск и остановка насосов позволяет экономить электроэнергию. А использование частотных преобразователей снижает энергопотребление на 20–40%.
- Увеличение срока эксплуатации оборудования. Плавный пуск и остановка насосов и частотные преобразователи устраняют гидроудары и механические перегрузки. Ротация насосных агрегатов обеспечивает равномерный износ. Срабатывание защиты и регулярное автоматическое тестирование продлевает срок службы оборудования и уменьшает количество ремонтов.
- Оперативное устранение аварий. Автоматика мгновенно включает звуковые и световые сигналы, отправляет уведомления персоналу, вызывает экстренные службы. Можно удаленно перезапустить оборудование, изменить режим работы без присутствия на объекте.
- Гибкость и масштабируемость. Систему можно настраивать на разные алгоритмы работы в зависимости от сезонных колебаний нагрузки. Легко осуществляется интеграция в другие системы управления. Можно подключать неограниченное количество насосных станций в единый комплекс.
Принципы автоматизации КНС
Принципы автоматизации канализационных насосных станций направлены на создание автономной, безопасной и экономичной системы, которая минимизирует участие человека, предотвращает аварии и сокращает расходы на эксплуатацию.
Автоматизировать можно как отдельные группы оборудования, так и все сооружение полностью. При локальной автоматизации насосы запускаются по сигналам, полученным с датчиков. Если возникает угроза переполнения емкостей, оператор получает уведомление об этом. В случае полной автоматизации КНС, кроме датчиков, устанавливаются программируемые контроллеры и специализированное ПО. Принцип работы системы состоит в следующем:
- Информация с датчиков поступает к контроллеру.
- Данные обрабатываются программным обеспечением.
- На основе полученных параметров запускается запрограммированный алгоритм действий.
- ПО передает сигналы на соответствующее оборудование, активируя или останавливая его работу.
В любой момент автоматический режим управления можно сменить на ручной. В этом возникает необходимость при проведении ремонтных работ, техобслуживании, настройке оборудования.
Специалисты ИПК ИНДУСТРИЯ могут разработать проект автоматизации КНС для объектов любого типа и размера, учитывая его особенности, мощность, объемы резервуаров, пропускные способности.
Особенности автоматизирования
К особенностям автоматизации канализационных насосных станций относятся:
- Использование специфических материалов. На КНС присутствуют жировые отложения, загрязнения, сероводород, повышенная влажность. Поэтому требуется датчики с защитой от коррозии и вредных веществ. Корпуса шкафов управления должны иметь корпус со степенью защиты не ниже IP67/IP68.
- Установка резервных датчиков. Это необходимо для дублирования сведений об уровне стоков в резервуарах. При наличии только одного устройства и выходе его из строя, существует риск перелива или «сухого хода».
- Приоритетное использование аварийных режимов. При внедрении автоматизации приоритет отдается функциям безопасности: переключение на резервное оборудование при отказе основного, защита от «сухого хода» и скачков напряжения, блокировка при переполнении емкости и др.
- Внедрение адаптивных систем управления. Автоматизированные КНС используют частотное регулирование насосов, которое адаптирует производительность к скорости притоку стоков. Это исключает частые пуски/остановки и экономит до 50% электроэнергии.
- Установка резервного источника питания. Автоматизированные системы требуют постоянного наличия электричества для корректной работы. Поэтому понадобится генератор или резервная линия питания.
- Внедрение системы телеметрии и диспетчеризации на основе Ethernet, GSM, GPRS и других технологий связи. Это позволяет ускорять взаимодействие между устройствами и хранить данные в защищенном месте.
Проект автоматизации КНС
Для разработки проекта автоматизации КНС нашим инженерам понадобится полный пакет документации, технические параметры приборов, общие пожелания к системе.
В состав проекта входит:
- Техническое задание. В нем прописываются цели и задачи автоматизации, указываются требования к функционалу.
- Чертежи и схемы. Сюда входят планы размещения оборудования в шкафах управления и на станции, электрические схемы подключения насосных установок, датчиков, ПЛК, частотных преобразователей, структурная схема связи компонентов.
- Спецификации материалов и оборудования. Указываются конкретные модели, подходящие по мощности, производительности, бюджету и другим параметрам.
- Параметры программного обеспечения. Здесь описываются алгоритмы работы контроллера, конфигурации SCADA.
- Расчеты. Кроме сметы, сюда включают расчеты энергоэффективности, мощности генераторов или емкости аккумуляторов для бесперебойного питания.
Устройство канализационных насосных станций
Схема автоматизации в проекте КНС предусматривает наличие следующих компонентов:
- Контрольно-измерительные приборы и датчики. В систему монтируются датчики уровня стоков, давления, температуры, расхода, а также сигнализаторы «сухого хода» и газоанализаторы.
- Управляющие устройства. Программируемый логический контроллер (ПЛК) обрабатывает сигналы датчиков и посылает команды агрегатам. Панели оператора (HMI) используются для локального контроля и визуализации получаемой информации.
- Исполнительные механизмы. Сюда относятся реле, пускатели, контакторы, частотные преобразователи, запорная арматура.
- Защитные устройства. Автоматические выключатели и предохранители защищают от коротких замыканий и перегрузок, системы аварийной вентиляции от высокой концентрации газов.
- Средства связи. Для передачи данных применяются модемы, для удаленного мониторинга и управления — SCADA-системы.
- Шкафы управления. Используются для размещения компонентов автоматизации.
Результаты автоматизации
Результаты внедрения автоматизации на КНС становятся заметны уже в первый месяц использования:
- снижаются затраты на электроэнергию;
- срок эксплуатации насосов увеличивается в 2-4 раза;
- отсутствие человеческого фактора минимизирует риски возникновения аварий и экологических катастроф;
- станция работает в бесперебойном режиме даже при отсутствии электричества.
Сумма, потраченная на внедрение автоматизации и модернизацию канализационной насосной станции, окупается в течение 12 месяцев.
Заключение
Автоматизация канализационных насосных станций позволяет преобразовать устаревшие объекты в энергоэффективные и надежные комплексы, способные работать в автономном режиме при минимальном вмешательстве человека. Но для внедрения нужно обращаться к профессионалам, у которых имеется опыт работы на объектах подобного вида. КНС требует тщательного проектирования, учета условий эксплуатации, обеспечения защиты данных. Иначе возможно возникновение сложных аварийных ситуаций.
Вопрос-ответ
Для чего нужна автоматизация канализационных насосных станций?
Автоматизация требуется для решения задач, которые сложно выполнять вручную и требующие задействования большого количества персонала. Она позволяет обеспечить бесперебойную работу КНС, минимизировать риски возникновения аварий, организовать мониторинг всех процессов в реальном времени, снизить эксплуатационные расходы.
Чем автоматизация КНС отличается от диспетчеризации?
Автоматизация КНС — это локальное управление всем оборудованием станции без участия человека. Диспетчеризация — это удаленный мониторинг и контроль всех КНС с единого центра, сбор данных и оповещение персонала.
