Автоматизация водоснабжения: время комплексных решений

Опубликовано в номере:
PDF версия
Система нормативных требований к качеству питьевой воды, принятая в России, одна из самых передовых и жестких в мире. Однако в условиях изношенности свыше 70% водопроводных сетей и оборудования станций водоподготовки и водоотведения в стране соблюдать эти требования становится все сложнее как технически, так и экономически. Системы водоснабжения городов массово нуждаются в модернизации и реконструкции, замене водопроводных сетей, проведении мероприятий по энергосбережению и уменьшению объемов потерь очищенной питьевой воды вследствие прорывов и утечек. Особенно актуальным водо- и энергосбережение для предприятий водохозяйственного комплекса (ВХК) становится в связи с постепенным переходом населения к оплате водоснабжения и водоотведения по показаниям приборов учета.

Компания Schneider Electric уже много лет успешно работает на российском рынке в качестве поставщика систем контроля и управления для предприятий ВХК, компоненты решений Schneider Electric в области «интеллектуального водоснабжения» (Smart Water) успешно используются на предприятиях ВКХ Москвы, Санкт-Петербурга, Владивостока, Казани, Петропавловска-Камчатского и других городов.

 

Преимущества комплексных решений

Schneider Electric предлагает комплексные решения для ВКХ, которые могут быть адаптированы под требования заказчика, включая оборудование, программное обеспечение и сервисные услуги — от проектирования и управления проектом до проектов по повышению энергоэффективности и индивидуальных сервисных контрактов. Эти решения предназначены для полного цикла водоснабжения, для сокращения расходов на проектирование, производство и эксплуатацию. Они обеспечивают высокое качество процессов водоподготовки, управляют и обеспечивают бесперебойную подачу воды в режиме 24/7, оптимизируют работу насосных станций и адаптируют существующую инфраструктуру к изменению требований к качеству воды.

 

Управление на расстоянии

Как правило, источники водоснабжения находятся вдали от пунктов потребления. Кроме того, необходимо управлять работой насосных станций, регулируя подачу воды потребителю, и осуществлять сбор сточных вод. В результате приходится иметь дело с распределенными сетями водоснабжения и водоотведения. Это означает, что система состоит из распределенных на большой территории объектов контроля и управления, что создает определенные трудности в организации передачи информации, вынуждает применять дорогостоящее техническое обслуживание и решать вопросы обеспечения электроэнергией. Ключом к решению этой проблемы является телеметрическая система, предусматривающая передачу данных между удаленными объектами и центральной системой контроля (SCADA) посредством различных протоколов связи (EC 870, DNP3, Modbus) и каналов передачи данных (кабель, радио, GSM-модем, Интернет), а также управление метками событий, доступ к измерениям параметров в сети и буферизацию данных в случае прекращения связи.

В данном случае основой решений Schneider Electric является интеграция функций удаленного управления в модульный программируемый логический контроллер. Для этого используется компактный терминал RTU (Remote Terminal Unit), который обеспечивает хранение результатов измерений и информации о событиях и может быть интегрирован в архитектуру телеметрии с помощью различных стандартных протоколов, таких как Modbus и DNP3.

Интегрированное решение, предлагаемое компанией, базируется на функциональных возможностях удаленного терминала и гибкости применения ПЛК.

Решение основано на надежных и проверенных в промышленности устройствах, предназначенных для применения в тяжелых условиях эксплуатации, характерных для насосных станций сточных вод. Широкий выбор ПЛК серии Modicon позволяет удовлетворить любые требования.

 

Система гидравлического моделирования и контроля сети водоснабжения AQUIS

Система программного моделирования AQUIS позволяет обеспечить полный мониторинг и визуализацию работы сети водоснабжения в прошлом, настоящем и будущем. Данное программное решение может работать в режиме реального времени и является мощным инструментом для симулирования различных ситуаций в сети теплоснабжения в любой момент времени. AQUIS позволяет оператору быстро принимать адекватные решения и исключить ошибки в управлении сетями водоснабжения. Модуль оптимизации работы насосных станций, встроенный в систему, повышает энергоэффективность работы сети водоснабжения на 15–20%. Функции расчета и отображения уровня утечек, симуляции распространения загрязнений, планирование ремонтных мероприятий и другие функции системы AQUIS позволяют значительно повысить эффективность работы предприятия в целом.

Использование системы дает ряд экономических преимуществ — возврат инвестиций ожидается менее чем за 18 месяцев, утечки сокращаются не менее чем на 10%, программное моделирование и мониторинг работы сети водоснабжения позволяют снизить эксплуатационные расходы на 2–5%, снизить энергозатраты, и, соответственно, выбросы СО2. Кроме того, система способствует улучшению качества воды и поддержанию стабильности этого качества.

 

Типовые архитектуры для систем водоснабжения

Эффективно решать задачи создания высокопроизводительных и надежных систем водоснабжения помогают типовые архитектуры систем автоматического контроля и дистанционного управления, разработанные Schneider Electric и многократно опробованные в практике операторов водоснабжения по всему миру. Стандартизация решений дополнительно снижает стоимость проектирования, создания и эксплуатации систем автоматизации водоснабжения, одновременно обеспечивая безопасность и эффективность их использования.

Для дистанционно управляемых насосных станций в зависимости от их назначения и производительности определены три типа архитектуры. Для станций подготовки питьевой воды и станций обработки сточных вод определены четыре типа архитектуры, каждый из которых соотносится с суточным объемом обрабатываемой воды или с количеством жителей населенного пункта (рисунок).

автоматизация водоснабжения

Рис. 1. Архитектура станций подготовки питьевой воды и обработки сточных вод

 

Система энергоменеджмента EcoStruxure: открытость к интеграции

EcoStruxure — это система, которая позволяет осуществлять комплексное управление объектами промышленности или инфраструктуры и направлена на повышение энергоэффективности с учетом всех технологических параметров. Система энергоменеджмента EcoStruxure интегрирует различное оборудование посредством открытых сетевых архитектур и программного обеспечения, что позволяет понизить энергозатраты и оптимизировать эффективность инфраструктуры в режиме реального времени. Решение работает как реальная экосистема, объединяющая процессы производства, энергорас­пределение, автоматизацию зданий и защиту от несанкционированного доступа. С помощью архитектуры EcoStruxure также возможно осуществлять оптимизацию работы насосных станций для получения более высокой эффективности. Локальные системы немедленно уведомляют оператора о любых сигналах тревоги или сбоях в сети, а оператор принимает соответствующие меры по устранению неисправностей. Выбирая общую систему энергетического менеджмента данного типа, операторы водоснабжения могут извлечь пользу из применения интеллектуальных систем, которые позволят им примерно на 30% сократить капитальные и эксплуатационные затраты, а также затраты на электроэнергию. Система EcoStruxure гарантирует, что все оборудование и приложения компании Schneider Electric совместимы и интегрируемы с продуктами других поставщиков.

 

Удаленное управление внутренней и внешней безопасностью

Наряду с обеспечением долговечности установок, промышленные операторы также должны гарантировать надежность водоснабжения, повышение безопасности на производственных площадках и адаптацию каждого процесса к новым нормам и правилам. Операторам требуется обеспечить получение данных о состоянии сети и любых рисках в режиме реального времени, поэтому возникает необходимость внедрения интеллектуальных решений для удаленного управления предприятием водоснабжения.

Наряду с опытом в сфере удаленного управления объектами Schneider Electric предлагает широкий спектр решений в области видеонаблюдения, систем обнаружения вторжения и контроля доступа для обеспечения безопасности производственной площадки, которые, несомненно, не менее важны, чем решения по управлению инфраструктурой для водоснабжения. Стандартное видеонаблюдение не дает полной картины. Поэтому компания разработала оригинальный подход, при котором решения по обеспечению безопасности интегрированы непосредственно в управление предприятием посредством системы EcoStruxure. Таким образом, оператор имеет доступ к информации в реальном времени (например, несанкционированное вторжение или повреждение оборудования) и может принимать незамедлительные меры по устранению внештатных ситуаций. Так, оператор имеет возможность отключить насосную станцию, если она больше не функционирует или представляет потенциальную опасность.

Водоснабжение и водоотведение являются ключевым сегментом рынка для компании Schneider Electric не только в России, но и в мире. Среди клиентов компании — большинство крупнейших предприятий ВХК России и других стран, а также крупнейшие компании-операторы, например Suez Degrémont и Veolia. Система энергоменеджмента предприятия EcoStruxure является модульной, и, в зависимости от специфики предприятия, в ней могут быть задействованы ее различные компоненты.

Еще один проект, который можно привести в качестве примера, — Чепельские очистные сооружения в Будапеште. Участие в данном проекте Schneider Electric и применение комплексной системы энергоменеджмента EcoStruxure позволило сократить затраты только на проектирование инженерных систем на 15%, а применение энергоэффективных решений — снизить расходы на электроэнергию до 30%. Данные сооружения производительностью 350 тыс. м3/сут. были построены в рамках программы сокращения выбросов в реку Дунай. После реализации данной программы уровень очистки городских стоков вырос с 54 до 95%.

В рамках реализации данного проекта была спроектирована и установлена система электроснабжения высокого (10 кВ) и низкого напряжения, состоящая из:

  • 19 трансформаторов от 1,25 до 2 MВA;
  • 39 ячеек McSet, 15 ячеек SM6;
  • 14 конденсаторных установок;
  • 119 ячеек Okken;
  • 90 iMCC (ProfiBus), 800 двигателей и 128 частотных преобразователей.

Также была спроектирована и поставлена комплексная АСУ ТП, состоящая из 13 контроллеровTSX Premium и двух резервных серверов SCADA Vijeo Citect и шести клиентов. В качестве сервера хранения архивной информации применено програм­мное обеспечение Vijeo Historian.

Стоит отметить, что примененное решение по АСУ ТП позволило полностью автоматизировать данное производство.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *