Решения Phoenix Contact для коммунального хозяйства «Водоснабжение»

Заказчик: ООО «Управляющая компания «Линевское», поселок городского типа Линево Новосибирской области.
Системный интегратор: Компания ЗАО «ТЭТ-РС».

Решение: система автоматического управления оборудованием КНС поселка городского типа Линево Новосибирской области.

Цель работы: повышение надежности и безопасности эксплуатации за счет исключения гидравлических ударов и несанкционированных действий операторов, увеличение ресурса существующего оборудования и экономичности работы насосной установки за счет смягчения режимов пуска и работы двигателей насосов путем внедрения преобразовательной и микропроцессорной техники.

Насосная установка состоит из трех насосов:
  • основного — 450 м³/ч, 56 м, 160 кВт;
  • резервного — 400 м³/ч, 55 м, 132 кВт;
  • аварийного — 800 м³/ч, 32 м, 200 кВт.
Существующая система имела следующие параметры:
  • Погружные датчики уровня ~220 В прямого действия.
  • Запуск электродвигателей – электромагнитные пускатели.
  • Контроль тока – амперметры.
  • Управление – автоматическое (по датчикам уровня под контролем оператора).
Режимы работы существующей системы:
  • Автоматический - по сигналам реле уровня (2 позиции).
  • Ручной - пуск насоса независимо от уровня жидкости в кессоне.
  • Ремонтный - исключение из работы насоса, выведенного в ремонт.

Недостатки старой системы
Включение насосов в режиме прямого пуска имело такие последствия, как: гидроудары, просадка напряжения, ударные механические нагрузки на двигатели и насосы. Существующая система датчиков контактного типа отличалась невысокой надежностью, периодически происходило залипание контактов реле уровня, что приводило к недопустимо сильному опустошению кессона и завоздушиванию насосов. В автоматическом режиме система требовала постоянного контроля оператора. В результате отказа автоматики бывали случаи затопления насосной и полного опустошения кессона, следствием чего являлся выход насосов из строя. Порывы трубопровода в результате гидроударов несли за собой большие финансовые и временные затраты на ликвидацию последствий аварии.

Модернизированная система обеспечила:
  • Автоматическое поддержание заданного уровня жидкости в кессоне путем регулирования производительности основного насоса.
  • Автоматическое включение резервного насоса при увеличении дебита жидкости до производительности основного насоса.
  • Сигнализацию аварийного увеличения дебита жидкости.
  • Автоматическое включение аварийного насоса при увеличении дебита жидкости более, чем суммарная производительность основного и резервного насосов (или при достижении аварийного уровня жидкости в кессоне).
  • Автоматическое изменение режима (алгоритма) работы системы при выводе в ремонт основного или резервного насосов (переназначение функций резервного и аварийного насосов).
  • Исключение гидравлических ударов в системе за счет плавного пуска насосов и непрерывного регулирования производительности основного насоса.
  • Перевод насосов в энергосберегающий (спящий) режим при уменьшении дебита жидкости ниже заданного уровня или производительности основного насоса (при выключенных резервном и аварийном насосах) ниже 40% номинальной производительности.
  • Регистрацию режимов работы и наработки (пробега) насосов, оперативных переключений с выдачей рекомендаций о необходимости проведения профилактических работ на каждом насосе.
  • Визуализацию работы оборудования, систему аварийных сообщений, архивирование всех необходимых данных при помощи SCADA системы Visu+.
  • Режим ручного управления насосами системы.
  • Сигнализацию аварийного снижения или увеличения мощности насосов.
  • Аварийное отключение насосов.
  • Возможность использования и оперативного переключения на существующую систему управления насосами.
  • Возможность удаленного контроля параметров работы насосов.
  • Отсутствие необходимости постоянного контроля системы человеком.

Обоснование выбора оборудования Phoenix Contact
Оборудование Phoenix Contact позволило создать недорогую, гибкую и расширяемую систему управления, обеспечивающую всю требуемую в техническом задании функциональность. Обширный ассортимент модулей ввода-вывода позволил легко интегрировать оборудование других производителей в систему управления и не создавать избыточного количества точек ввода-вывода. Простота программирования контроллеров, возможность написания собственных блоков и хорошая техническая поддержка позволила быстро внедрить систему управления. Использование в качестве верхнего уровня SCADA систему Visu+, также выпускаемую концерном Phoenix Contact, упростило сопряжение с ней контроллера.

Перечень основного оборудования, использованного в системе управления
Перечень основного оборудования, использованного в системе управления







































Функциональная схема системы управления
Структурная схема
Функциональная схема системы управления





















Нижний уровень включает в себя датчик уровня жидкости и электродвигатели насосных агрегатов.

Средний уровень основывается на контроллере ILC 150ETH, оснащенном необходимыми модулями ввода вывода (перечень оборудования прилагается). Контроллер управляет частотным приводом и устройствами плавного пуска Danfoss. Ориентируясь на показания датчика уровня и изменяя скорость вращения рабочего колеса насоса М1 поддерживается нужный уровень жидкости в кессоне. В случае, когда производительности насоса №1 недостаточно, включается насос 2 и (или) 3. При этом насос номер 1 продолжает регулировать производительность системы.

Верхний уровень. SCADA система VIsu+. Программа визуализации предназначена для отображения в графическом и текстовом виде в реальном времени режимов работы оборудования, отображения статистических и аварийных данных, оперативного контроля за состоянием отдельных узлов и системы управления в целом.

шкаф управления
Фотография шкафа № 1

шкаф управления
Фотография шкафа № 2

Пример внешнего вида экрана визуализации в Visu+
























Пример внешнего вида экрана визуализации в Visu+
1 – Текущее положение потенциометра и текущая мощность 1 насоса (0.00 – 1.00).
2 – График изменения уровня жидкости в кессоне за последние 10 минут.
3 – Текущий режим работы. («Ручной», «Старая схема», «Авто»).
4 – Текущее дата и время.
5 – Кнопки перехода к экрану «ППР», «Статистика» и печать текущего экрана.
6 – Индикатор аварии уровня. Отображает состояние соответствующей лампы на щите управления.
7 – Текущие показания датчика уровня.
8 – Графическое отображение наполненности кессона в данный момент.
9 – Блок отображения насоса. Содержит индикатор соответствующей лампы на щите управления, отображает текущую наработку насоса в часах (округленную), для первого насоса отображает текущую мощность (0,00 – 1,00), отображает, разрешен ли насос к работе.
10 – Индикатор наличия аварии. Дублирует лампу аварии на щите.
11 – История аварий. Отображает текущие и произошедши аварии до их подтверждения (кнопка принять) и сброса (кнопка сбросить).
12 – Кнопки выхода из программы «Y» и выключения компьютера «X».