Диспетчеризація та автоматизація систем водопостачання в ЖКГ.

Ручне та спрощене автоматичне керування роботою систем водопостачання вже не задовольняють зростаючі вимоги технічного персоналу комунальних підприємств до побудови інженерних систем. Дедалі більшим попитом користується реалізація проєктів із впровадження систем диспетчеризації та повної автоматизації, які вже не лише відображають технологічні параметри систем, а й виконують певні алгоритми керування, закладені самою програмою диспетчеризації, зокрема й з функціями енергоефективності. Такі системи дають змогу оператору дистанційно коригувати роботу – змінювати параметри уставок і давати команди на віддалене вмикання/вимикання насосних станцій залежно від фактичного стану всієї системи.

Серед завдань, які вирішує система диспетчеризації, можуть бути такі:

• підтримання заданого тиску в напірному трубопроводі;
• підтримання рівня води в резервуарі (РЧВ);
• узгодження тиску в точках перетину трубопроводів подачі води від різних насосних станцій;
• автоматичне підстроювання уставок заданих тисків, з їх узгодженням і відповідністю гідравлічним характеристикам системи;
• віддалений контроль витрат води по локальних ділянках і конкретних точках споживання;
• визначення ділянок пориву трубопроводів;
• контроль положення засувок і працездатності зворотних клапанів;
• графічне відображення характеристик, побудова графіків параметрів, у т.ч. питомої споживаної потужності, як основної характеристики енергоефективності;
• архівування команд оператора, аварійних і штатних подій;
• відображення стану охоронних функцій по об’єктах тощо.

ЩО ТАКЕ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦІЯ ДЛЯ КОМУНАЛЬНОГО ПІДПРИЄМСТВА:

1. Можливість (за наявності перетворювача частоти і відповідної комплектації станції управління) спостерігати оператору за параметрами системи водопостачання, віддалено змінювати налаштування (заданий робочий тиск тощо, за потреби інші), дистанційно вмикати й вимикати насоси, переходити з режиму частотного регулювання в резервне управління прямим пуском, віддалено відслідковувати й реагувати на аварії, що виникають.
2. Під час заходу в таблицю параметрів щодо насосних станцій оператор отримає інформацію про роботу: стан станції, заданий і фактичний тиск у магістралі, споживана насосним агрегатом потужність, оберти двигуна, споживаний струм, витрата води. За потреби у відображенні інших характеристик системи – вільні клітинки інтерфейсу дадуть змогу розширити обсяг відображуваних параметрів.
3. Програмою диспетчеризації передбачено ведення архіву даних і команд, виконаних оператором для контролю його роботи.

Передбачено можливість переглядати графіки станів і параметрів (питомі споживані потужності, фактичний тиск у магістралі тощо за погодженням із Замовником).

Як приклад виконання схожого завдання розповімо про реалізовану диспетчеризацію комунального підприємства м. Нова Одеса Миколаївської обл.

Система водопостачання складається з трьох артезіанських свердловин, що подають воду до резервуару чистої води (РЧВ), і – насосної станції другого підйому, що забезпечує подачу води з достатнім тиском безпосередньо до міста (не враховуючи окремих локальних артезіанських свердловин, які обслуговують свої мікрорайони). Кожна зі станцій автоматичного управління свердловинними насосами укомплектована перетворювачами частоти з можливістю управління (в резервному режимі) прямим пуском насосних агрегатів. Цілком логічним може бути запитання, оскільки йдеться про відкриту систему (подача води з виливом у РЧВ) – навіщо встановлення перетворювачів частоти? Але вся справа в алгоритмі, закладеному в програмі диспетчеризації.

1. Оскільки сигнал від GSM-модемів апріорі не може бути надійним, можлива ситуація, коли резервуар для накопичення води може бути переповненим, а GSM-сигнал управління пропадає. У такому разі передбачено рівневе керування засувкою, що плавно перекриває трубу зливу води в РЧВ, у яку сходяться всі напірні труби від кожної з різно віддалених свердловин. Наступне за закриттям засувки підвищення тиску в трубах призведе до реакції системи за сигналом зворотного зв’язку (перетворювачів тиску), і насосні станції автоматично вимкнуться (станції підуть у режим сну). Але цей алгоритм – лише передбачений як аварійний.
2. Виходячи з вимог досягнення максимальної енергоефективності, управління подачею води в РЧВ за принципом «увімкнення/вимкнення насосних станцій за сигналами датчиків нижнього і верхнього рівня» не є правильним, тому що гідравлічні втрати (при русі води по трубі) пропорційні квадрату швидкості протікання. А значить – економічно доцільно управляти рухом води без переривання і з мінімально можливими швидкостями. У цьому разі це завдання вирішено корекцією системою диспетчеризації параметрів перетворювачів частоти на артезіанських свердловинах, а саме – оператор задає необхідне значення наповнення резервуару водою у % (встановлений гідростатичний зонд, що вказує фактичне значення рівня води), для підтримання якого сама система коригує необхідні параметри ПЧ, оскільки основний параметр зворотного зв’язку – датчик тиску.

Застосування перетворювачів частоти на артезіанських свердловинах дало змогу одночасно розв’язати задачу вирівнювання тисків у точці перетину трубопроводів (щоб уникнути забивання одним насосом іншого), з метою мінімізації енерговитрат на прокачування води. Для визначення заданих уставок виконується гідравлічний розрахунок, що дає змогу визначити необхідні значення тисків на початку труби, з метою отримання рівних тисків на значній відстані від насосних станцій.

Це завдання може бути вирішене і програмно під час зняття параметрів системи водопостачання в деяких контрольних точках, і в разі подальшого їх використання в розрахунках математичною моделлю автоматизації управління енергоефективністю (Модель управління, впроваджувана фахівцями ПП «ГідроАвтоматизація»).

Насосна станція другого підйому (після РЧВ) працює за класичною схемою – підтримання перетворювачем частоти заданого значення тиску в напірному трубопроводі, з реалізацією захисної функції по сухому ходу.

Графічне представлення характеристик системи водопостачання дає змогу оператору в будь-який момент часу визначити:

• стан системи;
• відповідність заданих технологічних параметрів фактичним;
• виникнення аварійних ситуацій;
• погіршення характеристик енергоефективності системи за графіком питомої споживаної потужності тощо.

У разі використання лічильників води з імпульсним виходом можлива побудова графіків витрати води за точками контролю:

• Постійне ведення архівів команд оператора, штатних і аварійних станів системи дають змогу правильно і своєчасно реагувати на виниклі позаштатні ситуації, аналізувати рівень компетентності обслуговуючого персоналу.

Побудова багатофункціональної системи диспетчеризації одночасно:

• забезпечує нормальне функціонування системи водопостачання;
• виключає негативний вплив людського фактора на процес управління;
• мінімізує енерго- та експлуатаційні витрати;
• може відображати прогнозовані та фактичні несправності обладнання;
• прискорює можливу реакцію на зміни в працездатності системи.

ЯК БУДУЄТЬСЯ СИСТЕМА ДИСПЕТЧЕРИЗАЦІЇ З АНАЛІЗОМ ВИТРАТ ВОДИ:

Встановлення імпульсних лічильників, модулів диспетчеризації «ГА-МДО» тип Interface та GSM-автономних передавачів даних «Logic-Drive Water» (виробництво «ГідроАвтоматизація») на насосних станціях (артезіанські свердловини, ВНС), локальних ділянках, перед будинками тощо, у разі спільної роботи із системою диспетчеризації, дає змогу організувати дистанційний контроль за витратами і несанкціонованим забором води, витоками води через зворотні клапани та надає дані для гідравлічних розрахунків і визначення параметрів управління енергоефективністю всієї системи.

База отриманих даних також може бути використана для бухгалтерських розрахунків, побудови графіків і таблиць даних.

При правильному підході, Диспетчеризація – це багатофункціональна автоматизація та оптимізована енергоефективність системи водопостачання.

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