Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения

На обеспечение функционирования этих систем приходится значительная доля общих затрат на эксплуатацию зданий. В связи с этим сегодня широкое применение получает автоматизация систем водоснабжения и водоотведения, с помощью которой значительно повышается эффективность их работы, снижаются затраты и аварийность, обеспечивается бесперебойное функционирование коммуникаций.

Профессиональные услуги по автоматизации систем водоотведения и водоснабжения предлагает компания «Акрукс-Про». Мы имеем многолетний опыт работы в данной сфере и беремся за заказы даже самого высокого уровня сложности, обеспечивая оптимальный результат. Подтверждением этому может служить большое количество успешно реализованных проектов автоматизации для крупных объектов жилого, производственного, коммерческого, общественного назначения в Санкт-Петербурге, Ярославле и других городах.

Объекты автоматизации

Автоматизация инженерных сетей водоснабжения и водоотведения зданий и сооружений предусматривает автоматическое управление основными функциональными элементами систем. К числу таких элементов относятся:

• насосные станции, в том числе повысительные станции;
• трубопроводная запорная и регулирующая арматура;
• водоприемные сооружения;
• фильтровальные станции;
• очистные сооружения;
• насосные канализационные станции.

Обеспечив эффективное автоматическое управление этими узлами, удается поддерживать параметры всей системы на заданных значениях и полностью контролировать ее работу.

Основные компоненты системы автоматизации

В состав системы автоматизации водоснабжения и водоотведения входят следующие основные компоненты:

• датчики — устройства, обеспечивающие измерение и контроль рабочих параметров;
• измерительные преобразователи — устройства, которые преобразуют измеряемую величину в измерительный сигнал, удобный для последующей обработки данных;
• модули ввода данных — устройства, преобразующие сигналы от датчиков в цифровую форму с последующей передачей данных на контроллер;
• модули вывода данных — устройства, передающие данные от контроллера к исполнительным устройствам;
• контроллер — программируемое устройство управления. Осуществляет обработку поступающих данных, на основании чего формируются управляющие импульсы, которые направляются на исполнительные устройства;
• исполнительные устройства — устройства, которые оказывают непосредственное воздействие на процесс работы системы водоснабжения или водоотведения в соответствии с командами контроллера. К числу исполнительных устройств относятся электродвигатели, гидравлические и пневматические приводы, релейные установки и другое оборудование.

Цели автоматизации

Автоматизация систем водоотведения и водоснабжения позволяет значительно повысить эффективность их эксплуатации, обеспечивает надежную, бесперебойную и безопасную работу коммуникаций.

Установка системы автоматизации позволяет получить следующие ключевые преимущества:

• оптимизация технологического процесса получения и транспортировки воды. Это позволяет значительно сократить износ насосов и другого оборудования;
• повышение качества воды, подаваемой потребителям. Контроль температуры горячей воды в сетях ГВС, в том числе в зависимости от внешних условий и в соответствии с заданными графиками;
• обеспечение оперативного контроля за работой инженерных систем. Автоматика оперативно извещает о внештатных ситуациях, блокирует аварийные участки, что позволяет избежать серьезного ущерба и позволяет своевременно начать восстановительные работы;
• обеспечение оптимизированного расходования ресурсов.

Благодаря автоматизации систем водоснабжения и отведения удается значительно сократить расходы на их эксплуатацию и обслуживание. Общий объем экономии может превышать 30%.

Наше предложение

Выполнять работы по установке систем автоматизации должны только квалифицированные специалисты. Компания «Акрукс-Про» обеспечивает полный цикл работ, включающий проектирование, монтаж, пусконаладку и техническое обслуживание систем автоматизации. Мы применяем передовое оборудование и технологические решения. Благодаря этому наши заказчики получают максимальный полезный эффект от автоматизации инженерных систем.

Из каких элементов состоит система автоматизации водоснабжения

Обеспечение непрерывного водоснабжения осуществляется благодаря целому ряду сооружений и механизмов, например, водоприемников, насосных станций и фильтрационных, трубопроводов и т.д. Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения позволяет координировать работу отдельных механизмов и сооружений.

Требования к автоматическим установкам водоснабжения

Автоматизация процесса применима к следующим системам водоснабжения:

• очистные сооружения;
• артезианские скважины;
• повысительные станции;
• фильтровальные станции;
• станции первого и второго уровня подъема.

Нужно учитывать, что процесс добычи, фильтрации и транспортировки воды связаны с различными химическими, биологическими и физическими реакциями.

Автоматизация водоснабжения осуществляется с учетом следующих требований:

• Интенсивность работы рабочих агрегатов постоянно должна изменяться с учетом потребностей системы.
• При выведении из строя одного оборудования все остальные участки должны работать в штатном режиме.
• Характеристики первичной воды нестабильны.
• Работа происходит непрерывно и в экономичном режиме.
• Рабочие агрегаты устанавливают в отдаленных точках, а управление ими осуществляется удаленно из рабочего центра.
• Жесткие требования к качеству воды, которая поставляется потребителю.

Для налаженной работы всей системы и каждого рабочего узла нужно правильно составить проект и укомплектовать все составляющие.

Устройство системы автоматизации

Для автоматизации процесса водоснабжения требуется следующее оборудование:

• контроллер;
• измерительные преобразователи;
• исполнительные механизмы;
• датчики для измерения расхода жидкости;
• блоки ввода и вывода данных.

Датчики необходимы, чтобы регулировать автоматические процессы и передавать сведения на рабочий узел в случае неполадок.

Блоки, они же модули, вывода и ввода преобразуют и передают информацию, полученную от датчиков, в контроллеры.

Для передачи информации с периферии в управляющий центр используется:

• спутниковая связь;
• радиоканалы;
• беспроводной интернет;
• коммутатор;
• мобильная связь.

Также неотъемлемая составляющая устройства – исполнительный механизм. Он нужен для получения сигнала от контроллера и преобразования его в действие. Схема исполнительного механизма автоматизированного водоснабжения в себя включает двигатель, реле, пневматический и гидравлический привод.

Проектирование систем автоматизации

Для примера можно рассмотреть схему автоматизации процесса водозабора и снабжения водой из скважин. Проектирование должно соответствовать следующим условиям:

• Весь процесс водоснабжения от получения до доставки автоматизирован.
• Из диспетчерской операторы должны иметь возможность удаленно изменить параметры насосов.
• Непрерывный мониторинг количества и качества добытого ресурса, на циферблатах отображается состояние оборудования.
• Все сведения архивируются в базах данных контроллера.

Автоматизация водоснабжения должна обеспечивать непрерывную и бесперебойную подачу воды ко всем потребителям, несмотря на времена года, погодные условия и т.д.

Этапы монтажа

Часто в сельской местности на этапе создания проекта отсутствует центральный водопровод. Либо имеется общий трубопровод, давление слабое, потребители часто страдают от отключения подачи воды или ее качество не соответствует санитарным нормам. Как правило, решение проблемы одно – поиск и бурение скважины, которая обеспечит постояльцев необходимым объемом питьевой воды. Этот процесс трудоемкий и финансово затратный. Этапы установки следующие:

1. Бурение и обустройство скважины.
2. Приобретение правильно подобранного насосного оборудования (насосная станция или насос).
3. Монтаж оборудования.
4. Установка и обустройство трубопровода.
5. Монтаж гидроаккумулятора.
6. Установка контроллеров.
7. Подключение к электричеству.

Скважину требуется обустроить кессоном. Это углубление в почве в форме прямоугольника или цилиндра. Как правило, глубина ямы составляет 2 метра, ее стены обкладывают железобетонными плитами, которые плотно соприкасаются друг с другом. Возвышаться над поверхностью земли кессон должен не более, чем на 200 мм. Также его оснащают хорошей гидроизоляцией.

Слаженное и правильное функционирование всех составляющих увеличивает надежность и эффективность автоматизированной системы водоснабжения, уменьшает расходы и оставляет конечные показатели водопроводной воды в норме.

Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения

Наиболее известны следующие виды систем водоснабжения.

1. Хозяйственно-питьевое водоснабжение (ГВС и ХВС) . Назначением хозяйственно-питьевого водоснабжения является удовлетворение бытовых потребностей людей, а также санитарно-гигиенических нужд. Отличительной особенностью питьевого водоснабжения от производственного является подача воды, свободной от вредных химических примесей и болезнетворных бактерий. Бывает двух видов: горячее и холодное.

В наиболее простом случае, система горячего водоснабжения состоит из водонагревательной установки и трубопроводов для передачи горячей воды к водоразборным приборам.

Системы горячего хозяйственного водоснабжения классифицируют по нескольким признакам.

По способу подачи воды на горячее водоснабжение различают:

• Закрытые системы. Вода из тепловых сетей используют только в качестве энергоносителя. Подача воды на горячее водоснабжение осуществляется через водо-водяные теплообменники.
• Открытые системы. Вода из тепловой сети используется для приготовления и подачи воды в систему горячего водоснабжения (например, смешивается).

По способу подогрева воды системы ГВС бывают:

• Централизованные. Одна водонагревательная установка обслуживает как минимум одно здание, и более зданий в пределах одного квартала (микрорайона) или поселка. Такие системы установлены в большинстве многоквартирных домов. Ввод горячей воды в дом и ее распределение происходит в ИТП.
• Децентрализованные. Приготовление горячей воды происходит вблизи водоразборных приборов (например, поквартирно или непосредственно в санузлах) и осуществляется небольшими генераторами тепла: газовыми нагревателями, электрическими тэнами и т. п.

По способу поддержания температуры (обеспечение комфорта пользователя) системы ГВС могут быть:

• Бесциркуляционными, которые состоят только из подающих трубопроводов. Основной недостаток таких систем — остывание воды в трубопроводах при перерывах в потреблении. Открывая кран, например, утром, потребитель получает воду с пониженной температурой и начинает сливать эту воду в канализацию до того, как вода в кране прогреется. Системы без циркуляции являются наиболее простыми по устройству и дешевыми по первоначальной стоимости.
• Циркуляционные системы. В таких системах, находящаяся в трубах горячая вода непрерывно циркулирует, проходя через котел или теплообменник. В системах с поверхностными подогревателями циркуляция, как правило, обеспечивается центробежными насосами. В отдельных случаях циркуляция воды в системах горячего водоснабжения может обеспечиваться действием гравитационных сил.

2. Противопожарный водопровод. Создаётся в рамках системы пожарной безопасности, его предназначение – подача воды в систему водяного пожаротушения и наружные гидранты.

3. Производственное водоснабжение. Создаётся для подачи воды, используемой в технологических процессах.

4. Поливочное водоснабжение. Применяется для полива клумб и зеленых насаждений, а также для мойки территории двора, тротуаров, оборудования и полов.

Практически для всех видов водоснабжения, наружный водопровод доставляет воду по магистралям из распределительной сети города, а внутренний – поставляет воду по всему зданию (объекту), границей между ними является водосчетчик.

Системы канализации бывают:

Внутренняя канализация. Её задача – отвод сточных вод, образование которых происходит во время выполнения хозяйственно-бытовых работ или в результате санитарно-гигиенической деятельности человека.

Ливневая канализация. Применяется для отвода атмосферных осадков.

Автономная канализация. Предназначена для очистки сточных вод «на месте» для дальнейшего сброса их в водоемы хозяйственного назначения или грунт.

Автоматизация горячего водоснабжения

Как было упомянуто, горячее водоснабжение может быть централизованным и местным.

В местных системах горячего водоснабжения подогрев воды осуществляют локально, в газовых водонагревателях или колонках, с учетом того, что каждый нагреватель имеет собственную систему автоматики, разрабатывать интегрированную систему автоматизации нет смысла, достаточно обеспечить хорошую теплоизоляцию трубопроводов и вывести (при необходимости) данные о работе установки на пульт управления зданием.

В системах централизованного отопления или водоснабжения, автоматизации подлежит все технологическое оборудование: циркуляционные насосы, клапаны и вентили трубопроводов, оборудование теплообменников и радиаторов, подогреватели и т.п. Проект автоматизации ГВС разрабатывается совместно с проектом автоматизации ИТП.

Основная цель автоматизации систем ГВС – поддержание в системе заданного давления и температуры, кроме того автоматизация систем горячего водоснабжения выполняет следующие задачи:

• Повышения надежности теплоснабжения и горячего водоснабжения потребителей;
• Уменьшение зависимости от «человеческого фактора», возможность эксплуатации без постоянного присутствия оперативного персонала
• Оптимизации отпуска и потребления тепла, снижения коммунальных расходов;
• Снижения затрат электрической энергии в насосных установках;
• Увеличения ресурса работы и облегчение эксплуатации технологического оборудования;
• Контроля состояния технологического оборудования и технологических параметров;
• Оперативной передачи предупредительной и аварийной информации на диспетчерский пункт.

Автоматизация холодного водоснабжения

Автоматизация систем холодного водоснабжения предназначена для поддерживания постоянного давления в системе, не зависящего от давления на входе и расхода воды. К щитам автоматики подключают такое оборудование как реле давления, контроллеры сухого хода, манометры, пусковые и защитные автоматы насосов, блоки питания, поплавковые выключатели и т.п.

В результате автоматизации, в системах ХВС удается снизить расход воды, повысить ресурс работы оборудования и уменьшить эксплуатационные расходы, снизить затраты на электроэнергию, а также уменьшить возможность возникновения аварийных ситуаций.

Автоматизация систем водоотведения (канализации)

Автоматизация системы водоотведения предполагает контроль выполнения относительно небольшого количества процессов, связанных с контролем работы за насосами, и заполнения дренажных приямков. В большинстве случаев, алгоритм работы системы универсален – при заполнении приямка, включить насос, при отсутствии воды в приямке, выключить насос. Дополнительно на пост диспетчера передается информация о работоспособности оборудования. Основные задачи системы автоматизации канализации:

• Управление в автоматическом режиме и отображение состояния (ВКЛ-ВЫКЛ-АВАРИЯ) двигателей КНС и очистных сооружений;
• Визуализация показаний датчиков уровня жидкости в дренажных приямках;
  
• Возможность ручной блокировки отдельного насоса на время проведения технического обслуживания или в автоматическом режиме в случае аварийной ситуации;
• Автоматический запуск насосной станции после аварийных ситуаций при восстановлении питающего напряжения или подачи стоков;
• Поэтапный запуск насосов и снижение пиковых электрических и механических нагрузок на систему.

Подходы к построению автоматизированной системы

В основу разработки автоматизированных систем (АС) положены следующие принципы:

• Принцип развития – возможность масштабирования и обновления. АС создается с учетом возможности постоянного совершенствования ее функций и возможности расширения;
• Принцип совместимости – обеспечение взаимодействия различных АС, в едином процессе при их совместном функционировании (для объектов жилищно-коммунального строительства этот принцип обеспечивает система интеллектуального здания);
• Принцип стандартизации и унификации предполагает, по возможности, применение типовых, унифицированных и стандартизированных схем и элементов функционирования АС;
• Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами на создание АС и экономическим эффектом, получаемым при ее функционировании.

Проектирование систем автоматизации водоснабжения и водоотведения

Технология системы водоснабжения разделяет два этапа обработки воды — В технологическом процессе водоснабжения можно выделить два подпроцесса — подъем и подготовку воды, распределение и подачу. Исходя из этого, автоматизация водоснабжения заключается в:

• Автоматизации управлением насосными станциями подъема и водоочисткой (фильтры, расход, распределение по стоякам и др.);
• Автоматизация подачи и распределения воды в частях здания.

Целью управления при функционировании АСУ ТП водоснабжения является обеспечение гарантированного и комфортного водоснабжения потребителей с минимальными эксплуатационными затратами.

ХВС и ГВС являются сложными системами жизнеобеспечения, разработка которых включает в себя гидравлические расчеты, составления аксонометрических схем, выбора расположения и мощности насосного и водонагревательного оборудования, разработка алгоритмов взаимодействия элементов систем и управления ими.

Автоматизацию системы ВиК можно условно декомпозировать на три крупные подсистемы – хозяйственного питьевого водоснабжения, водомерного узла и системы дренажных приямков. Систему канализации

В проекте автоматизации предусматривают оборудование контроля работоспособности основного и резервного насосов, возможности отключения оборудования по сигналу от противопожарных систем, контроль параметров систем, описывают алгоритмы работы для рабочих режимов. Проект разрабатывается с учетом проекта ИТП.

Типовой проект может содержать:

• Общие данные;
• Структурные схемы, при необходимости;
• Задание на программирование системы;
• Функциональные схемы автоматизации для каждой из подсистем, на основе которых собираются щиты автоматизации;
  
• Схемы связи контроллеров системы автоматизации;
• Схемы внешних соединений для щитов автоматизации;
• Схемы связи со смежными системами автоматизации;
• Принципиальные электрические схемы щитов автоматизации, двигателей насосов или вентиляторов;
• Принципиальные схемы питания щитов автоматизации;
• План расположения оборудования и проводок систем автоматизации;
• Кабельные журналы;
• Монтажные схемы;
• Спецификации оборудования и проводок.

Экономический эффект от внедрения системы автоматизации

Экономический эффект за счет разработки систем автоматизации водоснабжения и канализации обуславливается, в основном экономией энергии на подогрев, оперативного определения мест тепловых потерь, диагностирования проблем при водоотводе. Основные факторы экономии:

• Снижение расхода электроэнергии на подъем и транспортирование воды, подачу воздуха на очистных сооружениях и др.;
• Снижение расходов на ремонт и техническое обслуживание оборудования;
• Снижение стоимости аварийно-восстановительных работ вследствие быстрого обнаружения и сокращения числа аварий;
• Уменьшение количества обслуживающего персонала.

Затраты на внедрение и эксплуатацию

Как свидетельствует практика, с внедрением автоматизации систем водоснабжения общепроизводственные расходы возрастают с 11 до 15 % за счет закупки и обслуживания на объекте нового оборудования.

Наряду с этим, расходы на ресурсы (электричество, отопление и т.д.) уменьшаются на 4%, сокращаются расходы на ремонт – с 25 до 10 % и на эксплуатацию объекта – с 50 до 20 %.

Стоимость одного кубометра воды по отношению к периоду до внедрения автоматики снижается на 45 %.

Системы управления электроэнергией. Контроль и автоматизированное управление работой системы. Подробнее »

В ближайшем будущем, появится возможность увеличения КПД солнечных панелей до 50%. Эффективность. Подробнее »

Руководство Филиала КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» выражает благодарность коллективу ООО. Подробнее »

КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» 1 сентября 2015

Уважаемый Ринат Шакирзянович! ООО «ФИНПРОЕКТ» выражает благодарность компании ООО. Подробнее »