Проектирование автоматизации и диспетчеризации систем водоснабжения

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ СОЮЗВОДОКАНАЛПРОЕКТ ГОССТРОЯ СССР

ПОСОБИЕ

по проектированию автоматизации и диспетчеризации систем водоснабжения

(к СНиП 2.04.02-84)

Утверждено

приказом СоюзводоканалНИИпроекта от 5 марта 1985 г. №41

Рекомендовано к изданию техническим советом Союзводоканалпроекта Госстроя СССР.

Содержит сведения об объемах автоматизации, технологического контроля и системах управления водопроводными сооружениями. Для инженерно-технических работников проектных организаций.

При пользовании Пособием следует учитывать утвержденные изменения строительных норм и правил и государственных стандартов, публикуемые в журнале „Бюллетень строительной техники" Госстроя СССР и информационном указателе „Государственные стандарты. СССР" Госстандарта.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Пособие разработано на основании проведенных исследований, обобщения отечественного и зарубежного опыта проектирования и эксплуатации систем автоматизации водопроводных сооружений, а также „Инструкции по проектированию автоматизации и диспетчеризации систем водоснабжения" (СН 516-79).

В Пособии приведены рекомендуемые объемы технологического контроля, автоматизации, диспетчерского управления и телемеханизации в сетях и на сооружениях, обеспечивающих нормальную эксплуатацию систем водоснабжения; освещены основные вопросы проектирования автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) водоснабжения; приведена методика расчета экономической эффективности АСУ ТП и системы телемеханизации (как первого этапа) для определения целесообразности их проектирования.

По мере накопления опыта эксплуатации установок автоматизации, а также появления новых разработок и результатов исследований Пособие будет дополнено принципиальными схемами и решениями по автоматизации отдельных механизмов и систем, методикой расчета технико-экономического обоснования выбора регулируемого привода и другими материалами.

Пособие разработано Союзводоканалпроектом - инженеры П.А. Беленькая, А.Е. Высота, И.М. Хинчин (разд. 1-4) совместно с ВНИИ ВОДГЕО д-р техн. наук Д.Н. Смирнов, кандидаты техн. наук Б.С. Лезнов, Я.Н. Гинзбург, инж. А.С. Дмитриев (разд. 1 и 2) и АКХ им. К.Д. Памфилова кандидаты техн. наук И.С. Эгильский, Т.А. Урнова, В.В. Финкельштейн (разд. 5).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Система автоматического управления предусматривается на всех сооружениях водоснабжения.

При определении объема автоматизации сооружений водоснабжения учитываются их производительность, режим работы, степень ответственности, требования к надежности, а также перспектива сокращения численности обслуживающего персонала, улучшение условий труда работающих, снижение потребления электроэнергии, расхода воды и реагентов.

Контролируемые параметры определяются исходя из принятой степени автоматизации сооружений, условий их эксплуатации и требований органов санитарно-эпидемиологической службы к составу и свойствам воды.

Система автоматизации сооружений водоснабжения должна предусматривать: автоматическое управление основными технологическими процессами в соответствии с заданным режимом или по заданной программе; автоматический контроль основных параметров, характеризующих режим работы технологического оборудования и его состояние; автоматическое регулирование параметров, определяющих технологический режим работы отдельных сооружений и их экономичность.

При разработке систем автоматизации, телемеханизации и технологического контроля, как правило, необходимо использовать приборы и оборудование, серийно изготовляемые промышленностью, а также типовые конструкции.

Для автоматизации сооружений с большим количеством объектов управления или технологических процессов с количеством логических операций свыше 25 целесообразно использовать микропроцессорные контроллеры вместо релейно-контактной аппаратуры.

Применение микропроцессорных контроллеров является прогрессивным направлением развития автоматики.

Контроллер обеспечивает управление объектом или группой объектов, работающих независимо друг от друга или взаимосвязанных одной технологической системой, позволяет осуществлять логические зависимости программным путем без вмешательства в его устройство, а также менять программу в случае необходимости в процессе работы.

Для измерения параметров, контроль которых еще не автоматизирован, должен быть предусмотрен лабораторный контроль.

Система автоматического управления должна предусматривать возможность местного управления отдельными устройствами или сооружениями.

2. ПАРАМЕТРЫ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ВОДОЗАБОРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

На водозаборах поверхностных вод предусматривается автоматическая промывка вращающихся сеток.

Автоматическую промывку вращающихся сеток рекомендуется выполнять по перепаду уровней до и после сеток (длительность промывки устанавливается программным реле) и по временной программе, при этом должна быть предусмотрена возможность изменения интервала между промывками, уточняемого в процессе эксплуатации сооружения.

На водозаборах подземных вод при переменном водопотреблении рекомендуется предусматривать следующие способы управления насосами:

- дистанционное или телемеханическое - по командам из пункта управления (ПУ);

- автоматическое - в зависимости от уровня воды в резервуаре;

- автоматическое - по давлению в сети.

Технологические параметры, подлежащие контролю на водозаборных сооружениях, приведены в табл. 1.

Таблица 1

Контролируемый параметр	Вид информации	Цель измерения или сигнализации
Водозаборные сооружения поверхностных вод
Уровень воды в водоеме и водоприемном колодце	Измерение	Контроль
Перепад уровней на вращающихся сетках	Сигнализация	Автоматизация промывки
Водозаборные сооружения подземных вод
Температура в наземном павильоне или заглубленной камере	Сигнализация	Контроль, автоматизация электроотопления
Расход воды от каждого водозаборного сооружения (скважины, шахтного колодца и т.д.)	Измерение	Контроль
Аварийный уровень воды в скважинах, уровень воды в приемных колодцах	Сигнализация	Отключение насоса при аварийном понижении уровня
Давление в напорном трубопроводе каждого водозаборного сооружения	Измерение	Контроль
Открывание дверей	Сигнализация	“

2.1 НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ

Схема автоматизации должна обеспечивать пуск и остановку насоса при поступлении управляющего импульса и аварийное отключение насоса при срабатывании электрических и техно-логических защит.

Все вспомогательные операции (открывание и закрывание задвижек, заливка насосов, охлаждение подшипников и т.д.), связанные с пуском и остановкой насосов, а также включением резервных насосных агрегатов, за исключением агрегатов станций третьей категории надежности действия, должны выполняться автоматически.

При аварийном отключении насоса в результате действия защитных устройств схемы управления насосами с пуском и остановкой на закрытую задвижку должны обеспечивать последующее автоматическое закрывание задвижки. При неисправности задвижки в процессе пуска насос следует отключить.

Для упрощения схемы автоматизации и повышения ее надежности насосы, как правило, рекомендуется устанавливать под заливом.

При необходимости применения принудительного залива его следует контролировать с помощью датчиков, исключающих возможность включения незалитого насоса.

Схема автоматизации пуска насоса при принудительном заливе. зависит от принятого способа залива:

- в случаях поагрегатного оборудования насосов вакуум-насосами при подаче импульса на включение насосного агрегата схема автоматизации должна обеспечивать включение вакуум-насоса, контроль залива, включение насосного агрегата и отключение вакуум-насоса после пуска насосного агрегата;

- в случае залива насосов от общей вакуум-установки при подаче импульса на включение насосного агрегата схема автоматизации должна обеспечивать включение вакуум-насоса, подключение насоса к вакуумной линии, контроль залива, включение насосного агрегата с последующим отключением его от вакуумной линии и отключение вакуум-насоса.

На случай срыва вакуума необходимо предусматривать автоматическое повторное включение вакуум-насоса или автоматическое включение резервного вакуум-насоса.

При заливе насосов с помощью вакуум-котла предусматривается автоматическая работа вакуум-насосов в зависимости от уровня воды в вакуум-котле. При подаче импульса на включение насосного агрегата необходимо предусматривать автоматическое отключение его от вакуум-котла.

На автоматизированных насосных станциях должно быть предусмотрено автоматическое отключение рабочих насосов при затоплении машинного зала.

Для насосных установок с переменным режимом работы необходимо предусматривать возможность регулирования выходных параметров (давления, подачи) насосных агрегатов.

Режим работы установки рекомендуется регулировать изменением количества работающих агрегатов, дросселированием потока воды в напорных коммуникациях станции, изменением частоты вращения насосов.

Регулирование частоты вращения насосов требует применения специальных видов электропривода, а именно:

- привода с многоскоростными электродвигателями - двух- и многоскоростных асинхронных короткозамкнутых электродвигателей переменного тока;

- привода с индукторными муфтами скольжения асинхронных короткозамкнутых электродвигателей переменного тока;

- привода по схеме асинхронно-вентильного каскада - асинхронных электродвигателей переменного тока с фазным ротором;

- частотного привода асинхронных короткозамкнутых электродвигателей переменного тока;

- привода на базе вентильного электродвигателя синхронных электродвигателей переменного тока.

Применение регулируемого привода, с одной стороны, стабилизирует давление в водопроводной сети, и за счет этого обеспечивается экономия электроэнергии на подачу воды, сокращаются утечки и непроизводительные расходы воды, появляется возможность уменьшить площадь насосных станций путем увеличения единичной мощности насосных агрегатов и уменьшения их количества. С другой стороны, регулируемый привод усложняет эксплуатацию оборудования, требует более квалифицированного обслуживания, приводит к увеличению капитальных затрат. При разработке технико-экономического обоснования эти факторы должны быть учтены и сопоставлены по приведенным затратам согласно существующим методикам.

Применение системы автоматического регулирования (CAP) с регулируемым приводом, как правило, обеспечивает экономию электроэнергии на 5-15 %, а в отдельных случаях - на 20 %. Расход воды за счет сокращения утечек и непроизводительных расходов уменьшается на 3-4 %.

Обычно CAP с регулируемым приводом целесообразно применять в насосных установках сравнительно большой мощности (75-100 кВт и выше), характеризующихся существенной неравно-мерностью подачи и большой динамической составляющей высоты водоподъема, т.е. большой крутизной характеристики сети. Крутые характеристики сети обычно соответствуют протяженным водоводам и расположению насосной станции на тех же или более высоких геодезических отметках, что и потребитель. Неравномерность подачи воды характеризуется параметром и равна:

,

где Qмин - минимальное значение секундной подачи в течение расчетного периода, например года;

Qмакс - максимальное значение секундной подачи за тот же период.

Крутизна характеристики сети Нп определяется соотношением

,

где Нп - противодавление, определяемое статической составляющей высоты водоподъема или работой других насосов, подающих воду в ту же сеть;

Нмакс - полная высота водоподъема, соответствующая подаче Qмакc.

Применение CAP с регулируемым приводом обычно экономически оправдано в насосных установках с агрегатами мощностью 75 кВт и выше с параметрами и Нп не более 0,8-0,85.

В менее мощных установках регулирование целесообразно осуществлять дросселированием потока воды в напорных коммуникациях станций. Для дросселирования целесообразно применять дроссельные затворы, а не задвижки, являющиеся запорными устройствами и не предназначенные для регулирования. Дросселирование хотя и не является оптимальным способом регулирования по энергозатратам, но препятствует распространению повышенного давления в сети и, следовательно, уменьшает утечку и непроизводительные расходы воды.

При построении CAP в качестве регулируемого параметра рекомендуется использовать давление в диктующей точке (диктующих точках) сети, а в отдельных случаях - на коллекторе насосной станции. Последнее возможно, когда станция расположена вблизи потребителей, например станция подкачки городского (промышленного) водоснабжения, или когда расчетами либо экспериментами установлено соответствие между изменениями давления в напорном коллекторе и диктующей точке.

В ряде случаев в качестве регулируемого параметра может быть использован уровень воды в резервуаре или расход воды в водоводе. Рекомендации по выбору контролируемых параметров сети, водоводов и емкостей приведены в пп. 2.58-2.65.

Выбор типа регулируемого привода должен обосновываться технико-экономическим расчетом.

Многоскоростные электродвигатели рекомендуется использовать в тех случаях, когда применение плавно регулируемых приводов экономически не оправдано, например при ступенчатом изменении водопотребления, а также в тех случаях, когда отсутствуют подходящие по своим параметрам плавно регулируемые приводы. Двух- и многоскоростные двигатели позволяют увеличивать число напорных характеристик насосной установки без увеличения числа насосных агрегатов.

Регулируемым приводом из экономических соображений оборудуется, как правило, один агрегат в группе из двух-трех рабочих. В качестве регулируемого принимается наиболее крупный агрегат с наиболее пологой характеристикой. Эта мера препятствует образованию „мертвых зон". Оборудовать регулируемым приводом все работающие агрегаты следует в тех случаях, когда изменение частоты вращения регулируемого агрегата выводит остальные агрегаты в ненормальный режим работы, например в зону низких КПД или кавитации.

Технологические параметры, подлежащие контролю на насосных станциях, приведены в табл. 2.

Таблица 2

Контролируемый параметр	Вид информации	Цель измерения или сигнализации
Давление в напорных водоводах	Измерение	Контроль, регулирование подачи насосной станции
Расход воды по каждому напорному водоводу	”	Контроль
Давление на насосном агрегате	Измерение и сигнализация	Контроль, отключение
Вакуум во всасывающих линиях насосов и в вакуум-установках	Измерение	Контроль
Уровень воды в резервуарах и приемных камерах	Измерение и сигнализация	Контроль, отключение насосов
Уровень воды в дренажном приямке	Сигнализация	Автоматизация работы дренажных насосов
Температура подшипников агрегатов (если предусмотрена установка датчиков)	”	Отключение агрегата при перегреве
Температура обмотки статора электродвигателя (при необходимости)	Измерение	Контроль
Температура в помещениях необслуживаемых насосных станций	Сигнализация	Контроль, автоматизация электроотопления и вентиляции
Уровень воды в вакуум-котле	”	Автоматизация работы вакуум-насосов
Давление в баке-ресивере	Измерение	Автоматизация работы насосов и компрессоров в гидропневматических насосных станциях
Уровень воды в баке-ресивере	Сигнализация	Контроль
Затопление машинного зала	”	”
Аварийный уровень затопления	”	Контроль, автоматическое отключение всех насосов

Электрические и трубные проводки, монтаж и установку контрольно-измерительных приборов следует выполнять в соответствии с руководящими материалами (РМ 4), типовыми чертежами и нормалями Главмонтажавтоматики.

Расход воды, подаваемой по водоводам насосных станций, следует измерять расходомерами переменного перепада с диафрагмами или трубами Вентури, ультразвуковыми или электромагнитными расходомерами. На насосных станциях с подачей воды до 100 м3/ч по каждому водоводу допускается использовать турбинные водосчетчики для измерения объема поданной воды.

2.2 ОЧИСТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

2.2.1 РЕАГЕНТНОЕ ХОЗЯЙСТВО

Для уменьшения трудоемкости, исключения контакта людей с реагентами и экономного расходования реагентов все операции, связанные с использованием химических реагентов на водоочистных станциях, максимально автоматизируются.

Для упрощения автоматизации технологическая схема реагентного хозяйства должна быть построена по блочному принципу, без усложняющих переключений оборудования.

В качестве дозирующих устройств растворов коагулянтов и других реагентов в автоматизированных системах рекомендуется применять насосы-дозаторы, регулирующие клапаны и бункерные дозаторы.

При использовании плунжерных насосов-дозаторов необходимо предусматривать полную очистку раствора от абразивного шлака в отстойниках, гидроциклонах или других устройствах.

Применение плунжерных насосов-дозаторов для дозирования известковой суспензии не рекомендуется. Для дозирования известковой суспензии рекомендуется применять бункерные дозаторы.

Плунжерные насосы-дозаторы предусматриваются, как правило, при постоянных расходах обрабатываемой воды.

Регулирующие клапаны должны записываться из баков постоянного уровня или через регуляторы напора.

Бункерные дозаторы следует устанавливать выше расходных баков. При дозировании в напорный трубопровод растворы реагентов подаются во всасывающую линию насосов.

Системы автоматического дозирования раствора коагулянта в обрабатываемую воду рекомендуется выполнять:

по соотношению расходов обрабатываемой воды и раствора коагулянта;

по заданному приращению удельной электрической проводимости (УЭП) воды, смешанной с коагулянтом.

При всех системах дозирования оптимальную дозу коагулянта следует устанавливать пробным коагулированием.

Системы автоматического дозирования по заданному соотношению расходов обрабатываемой воды и раствора коагулянта строятся на базе расходомеров воды (обычно существующих на водоочистных станциях для учета воды), электромагнитных и иных расходомеров раствора коагулянта с преобразователем, футерованных эмалью или фторопластом.

Системы дозирования, построенные по соотношению расходов обрабатываемой воды и раствора коагулянта, требуют постоянной стабилизации концентрации рабочего раствора коагулянта.

Системы дозирования коагулянта, действующие по заданной УЭП воды, строятся на базе узкопредельных кондуктометрических концентратомеров повышенной чувствительности с дифференциальной измерительной схемой.

Кондуктометры, предназначенные для этой цели, должны быть рассчитаны на измерение приращения УЭП воды в диапазоне 0,5-35 мСм/см и иметь чувствительность не менее 0,0025 мСм/см. Кондуктометры с указанными данными практически пригодны для контроля процессов коагуляции природных вод бассейнов рек на всей территории СССР.

В качестве кондуктометров для измерения приращения УЭП воды за счет введенного коагулянта могут использоваться приборы, разрабатываемые на базе серийных приборов КК-1.

При колебаниях расходов обрабатываемой воды, не превышающих 5 % среднего часового расхода, можно применять одноконтурные CAP потока коагулянта, не связывая их с расходом обрабатываемой воды.

Систему стабилизации концентрации рабочего раствора коагулянта рекомендуется строить на базе бесконтактных (индукционных), кондуктометрических концентратомеров и запорных задвижек с электрическим приводом.

Кондуктометры должны быть рассчитаны на диапазон измерения 1-610-2 См/см [растворы коагулянта с концентрацией 3-15 % AL2(SO4)3].

В качестве кондуктометрических концентратомеров для рабочих растворов коагулянта на указанные пределы измерения разрабатываются приборы на базе приборов КК-8,9.

Подача в обрабатываемую воду растворов полиакриламида, кремниевой кислоты и других флокулянтов ввиду их весьма малых расходов может строиться по упрощенным схемам без применения кондуктометрии, с использованием дистанционно управляемого клапана, регулирующего подачу раствора. При необходимости может быть применена схема пропорционального дозирования по расходу.

Подача щелочного реагента (известкового молока) в процессе коагуляции воды автоматизируется по величине рН (характеризующей в данном случае гидратную щелочность). Ввиду медленного изменения щелочности в природных водах следует ограничиться одноконтурной CAP, действующей по отклонению от заданного значения величины рН, реализующей законы ПИ-регулирования. Датчик рН-метра рекомендуется устанавливать в створе полного перемешивания реагента с обрабатываемой водой (на выходе из смесителя или вблизи него).

При выборе электродов следует руководствоваться техническими данными на них и технологической характеристикой контролируемой среды.

При фторировании воды автоматическое дозирование фторсодержащих реагентов следует производить при помощи CAP, построенных с применением ионоселективных фторидных электродов. В паре с электродом на фтор-ионы применяются вспомогательные электроды ЭХСВ-1 или ЭВП-ЛЗ. В качестве первичных и вторичных преобразователей при измерении концентрации фтор-ионов рекомендуется менять датчики и преобразователи промышленных иономеров (рН-метров).

Необходимо обеспечить постоянный расход контролируемой среды через датчик.

CAP подачи фторсодержащих реагентов рекомендуется проектировать одноконтурными, действующими по принципу отклонения от заданной концентрации фтор-ионов в обработанной воде.

Процесс обесфторивания рекомендуется контролировать теми же средствами.

Все CAP процесса обработки воды газообразным (жидким) хлором для обеззараживания и иных целей строятся на базе автоматизированных вакуумных дозаторов (хлораторов).

В качестве автоматизированных хлораторов рекомендуется применить дозаторы хлора комплексной системы „Аквахлор" НИКТИ ГХ УССР.

Дозаторы системы „Аквахлор" выпускаются производительностью от 5 до 150 кг/ч. Автоматизированный дозатор входит в состав комплексной системы „Аквахлор", состоящей из автоматически управляемых испарителей, эжекторов, анализаторов хлора, панелей управления и сигнализации.

Лучшими дозаторами хлора признаны хлораторы Таллинского водопровода. Они имеют две модификации: с ручным (С-0277) и с автоматическим (С-0378) управлением.

Хлораторы Таллинского водопровода серийно не выпускаются, однако на указанные хлораторы эстонским институтом Коммуналпроект разработаны техническая документация и рабочие чертежи.

Современные CAP процесса хлорирования воды относятся к типу стабилизационных, действующих по отклонению от заданных концентраций остаточного хлора в обработанной воде, с автоматическим анализатором в канале обратной связи. САР хлора должна обеспечивать содержание хлора в обработанной воде с отклонением от норм ±0,05 мг/л.

Характерной особенностью CAP процесса обеззараживания воды хлором является большое запаздывание сигнала, поступающего на регулятор и исполнительный механизм от анализатора хлора.

Продолжительность контакта свободного активного хлора с водой должна быть не менее 30 мин, связанного хлора - не менее 1 ч. Такая продолжительность контакта определяет расстояние между точкой ввода хлора в воду и точкой отбора хлорированной воды на анализ, т.е. основное время транспортного запаздывания.

Указанные неблагоприятные динамические свойства объекта регулирования требуют применения в CAP процесса хлорирования воды регулирующих устройств с высокими динамическими качествами (например, регуляторов Р27, системы „Каскад-2" или РБИЗ-П системы АКЭСР) и динамических преобразователей с памятью (например, Д07 или БДП-П).

Динамические качества CAP процесса хлорирования воды можно повысить, уменьшив время запаздывания путем приближения точки отбора хлорированной воды к точке ввода хлора. В этом случае для контроля за содержанием остаточного хлора устанавливается второй анализатор в створе, где обеспечивается нормированная продолжительность контакта хлора с водой.

Наиболее распространенный способ улучшения динамических свойств CAP процесса хлорирования воды заключается в устройстве двухконтурной (двухкаскадной) CAP.

Первый контур обеспечивает заданное соотношение между расходом хлор-газа и расходом обрабатываемой воды, второй корректирует эти соотношения по отклонению от нормы количества остаточного хлора в обработанной воде.

Если надежность автоматического анализатора хлора недостаточно высокая, в длительном режиме работы ограничиваются устройством первого контура, т.е. строят CAP стабилизации принятой дозы хлора в зависимости только от расхода обрабатываемой воды, корректируя эту дозу вручную по данным лабораторных измерений или по показаниям анализаторов.

При обработке воды хлором с целью ее обесцвечивания или борьбы с биологическими отложениями, когда оптимальная доза хлора устанавливается по опытным данным, системы управления хлораторами строятся также по схемам стабилизации с коррекцией дозы хлора по концентрации остаточного хлора.

При проектировании и устройстве систем автоматизации и технологического контроля процесса хлорирования воды следует иметь в виду, что современные анализаторы хлора в воде построены по амперметрическому методу измерения. В режиме работы с применением реагентов (йодистого калия - для перевода хлора в эквивалентное количество йодида и буферного раствора - для создания кислой среды с рН = 4,5 в пробе воды, поступающей в электрохимическую ячейку анализатора) анализаторы амперметрического типа измеряют содержание общего активного хлора (свободного + связанного). В режиме работы без применения йодистого калия анализатор измеряет только содержание свободного активного хлора.

2.2.2 ОТСТОЙНИКИ, ОСВЕТЛИТЕЛИ

В отстойниках и осветлителях предусматривается устройство для автоматического контроля предельного уровня осадка. Автоматизации выпуска осадка должна осуществляться в тех случаях, когда предусмотренная проектом частота выпуска осадка из каждой секции больше одного раза в сутки.

Автоматизацию выпуска осадка следует осуществлять по достижении предельного уровня, при котором сигнал от датчика уровня осадка должен подаваться на привод выпускной задвижки, или при механизированном удалении осадка на привод соответствующего оборудования, например скребков.

Возможно дистанционное управление выпуском осадка из ПУ по сигналу о достижении предельного уровня. Продолжительность выпуска осадка должна уточняться в процессе эксплуатации.

При автоматическом выпуске осадка вводится блокировка, исключающая, как правило, возможность одновременного выпуска осадка из нескольких отстойников или осветлителей.

2.2.3 ФИЛЬТРЫ, КОНТАКТНЫЕ ОСВЕТЛИТЕЛИ

На фильтрах регулирование скорости фильтрования осуществляется по расходу фильтрованной воды или по уровню воды в фильтре.

При регулировании по уровню воды в фильтрах должно быть обеспечено равномерное распределение ее между фильтрами, находящимися в работе.

В качестве дросселирующего устройства в регуляторах скорости фильтрования рекомендуется применять дисковые затворы и дроссельные поворотные заслонки. Допускается применение простейших поплавковых клапанов.

В тех случаях, когда скорость фильтрования необходимо изменять, применяются управляемые регуляторы скорости фильтрования, позволяющие регулировать режим работы фильтров дистанционно с пульта управления.

Вывод фильтров на промывку рекомендуется осуществлять по потере напора в загрузке или по положению дросселирующего органа, установленного на трубопроводе фильтрованной воды.

Допускается вывод фильтров на промывку по сигналу о повышении уровня в фильтре или по временной программе.

На станциях очистки воды с числом фильтров свыше 10 автоматизируется процесс промывки. При числе фильтров до 10 предусматриваются сигнализация о необходимости вывода фильтра на промывку и полуавтоматическое сблокированное управление промывкой с пультов или щитов.

Схема автоматизации процесса промывки фильтров и контактных осветлителей должна обеспечивать выполнение в определенной последовательности следующих операций: управления по заданной программе затворами и задвижками на трубопроводах, подводящих и отводящих обрабатываемую воду, пуска и остановки насосов промывной воды и воздуходувок при воздуховоздушной промывке.

В схемах автоматизации следует предусматривать блокировку, допускающую, как правило, промывку только одного фильтра.

Насосы промывной воды, как правило, принимаются с низковольтными приводными электродвигателями. При установке насосов с высоковольтными двигателями необходимо обеспечить такую последовательность промывки фильтров, при которой число включений насосов будет минимальным.

При подаче промывной воды из бака должна быть обеспечена возможность стабилизации ее расхода.

Автоматический вывод фильтров на промывку возможен при наличии запаса промывной воды в резервуаре.

При подаче промывной воды насосами перед промывкой фильтров рекомендуется предусматривать автоматический выпуск воздуха из трубопровода промывной воды.

Продолжительность промывки следует устанавливать по времени или по мутности промывной воды в отводящем трубопроводе.

На ионитовых фильтрах процесс регенерации рекомендуется автоматизировать.

Вывод на регенерацию катионитовых фильтров рекомендуется предусматривать по остаточной жесткости обработанной воды, анионитовых фильтров по электропроводности воды.

Допускается полуавтоматический режим управления фильтрами, при котором вывод фильтра на регенерацию осуществляется по команде дежурного.

Процесс регенерации фильтров автоматизируется: взрыхление загрузки - по времени; подача регенерационного раствора - по его объему или по времени; отмывка загрузки - по времени; включение фильтра в работу - по окончании процесса регенерации.

Смешивание воды, прошедшей Na-катионитовые и Н-катионитовые фильтры, осуществляется по заданному значению рН смешанной воды или по ее щелочности.

Технологические параметры, подлежащие контролю на станциях очистки и подготовки воды, приведены в табл. 3.

Таблица 3

Контролируемый параметр	Вид информации	Цель измерения или сигнализации
Общие параметры для площадки очистных сооружений
Расход исходной воды	Измерение	Автоматизация дозирования реагентов, контроль
рН исходной и обработанной воды	“	Контроль
Концентрация остаточного хлора в обработанной воде	“	Контроль, автоматизация дозирования
Концентрация фтора в обработанной воде	“	То же
Мутность исходной воды	“	Контроль
Реагентное хозяйство
Расход реагентов (хлора, коагулянта, извести и др.) - при необходимости	Измерение	Контроль, автоматизация дозирования
Уровень в баках раствора реагентов	Сигнализация	Контроль, автоматизация приготовления
Предельная концентрация хлора или озона в помещении	“	Контроль, автоматическое включение вентиляции
Концентрация раствора реагентов	Измерение	Контроль, автоматизация приготовления и дозирования
Давление в воздуходувных и компрессорных установках	“	Контроль
Отстойники и осветлители
Расход воды, проходящей через каждый осветлитель, отстойник	Измерение	Контроль распределения воды между осветлителями, отстойниками
Уровень осадка	Сигнализация	Контроль, автоматизация выпуска осадка
Мутность отстоянной воды	Измерение	Контроль
Фильтры, контактные осветители
Уровень воды в фильтрах, контактных осветлителях	Сигнализация	Контроль, регулирование уровня, вывод на промывку
Потери напора в фильтре, контактном осветлителе	Измерение	Контроль, вывод на промывку
Скорость фильтрования	“	Контроль, регулирование производительности
Расход промывной воды	“	Контроль
Давление промывных насосов	“	“
Уровень, в баках промывной воды.	Сигнализация	Контроль, автоматизация заполнения бака
Мутность фильтрованной воды	Измерение	Контроль
Расход воздуха в воздуходувных и компрессорных установках	“	“
Цветность фильтровальной воды	“	“
Ионитовые фильтры
Жесткость воды	Измерение	Вывод на регенерацию
Солесодержание	“	То же
Расход воды на каждом фильтре	“	Контроль

2.3 СИСТЕМЫ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Для оборотных систем с переменным расходом воды, как правило, предусматривается регулирование подачи воды насосными станциями.

На насосных станциях оборотного водоснабжения автоматизируются: включение резервных насосов охлажденной и нагретой воды; включение и отключение насосов нагретой воды в зависимости от уровня воды в приемных камерах (при наличии перепускной трубы между камерами нагретой и охлажденной воды); регулирование подачи насосов нагретой воды; отключение одного или нескольких насосов при аварийном снижении уровня воды в приемной камере (при отсутствии перепускной трубы).

Управление вентиляторами градирен рекомендуется осуществлять из насосной станции оборотного водоснабжения. В автоматическом режиме принимается работа не более 50 % вентиляторов. Число вентиляторов, работающих в автоматическом режиме, принимается в соответствии с возможными колебаниями температуры охлажденной воды.

Необходимо предусматривать возможность работы каждого вентилятора в режимах дистанционного и автоматического управления.

Целесообразность регулирования системы оборотного водоснабжения должна подтверждаться технико-экономическим расчетом, учитывающим экономию электроэнергии, потребляемой насосными агрегатами и электродвигателями вентиляторных градирен, обеспечение заданного перепада температуры охлажденной воды, снижение расхода воды.

Технологические параметры, подлежащие контролю в системах оборотного водоснабжения, приведены в табл. 4.

Таблица 4

Контролируемый параметр	Вид информации	Цель измерения или сигнализации
Сооружения систем оборотного водоснабжения
Уровень в приемной камере охлажденной воды	Измерение и сигнализация	Контроль, автоматизация добавки свежей воды, блокировка насосов по уровню
Уровень в приемной камере нагретой воды	То же	Контроль, регулирование работы насосов, автоматизация включения и отключения насосов по уровню (при наличии перепускного трубопровода, соединяющего камеры охлажденной и нагретой воды)
Расход и давление в трубопроводах охлажденной воды	Измерение	Контроль, регулирование подачи насосной станции
Температура в трубопроводах охлажденной воды	“	Контроль, автоматизация работы градирен
Значение рН в трубопроводах охлажденной воды	“	Контроль, автоматизация дозирования реагентов
Концентрация остаточного хлора в трубопроводах охлажденной воды	“	Контроль
Расход и давление в трубопроводах нагретой воды	“	“
Концентрация солей в трубопроводах нагретой воды	“	“
Температура в трубопроводах нагретой воды	“	“
Расход в трубопроводах свежей воды	“	“
Уровень воды в дренажном приямке	Сигнализация	Контроль и автоматическое включение дренажных насосов
Условия для обработки оборотной воды
Уровень в мерниках серной кислоты	Сигнализация	Автоматизация заполнения
Уровень в баке хлорной воды	“	Автоматизация выпуска в резервуар охлажденной воды
Концентрация токсичных паров и газов в помещении	“	Включение вентиляции

2.4 ВОДОВОДЫ, СЕТИ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ ЕМКОСТИ

Регулирование режима работы водопровода в зависимости от его назначения, схемы управления и состава сооружений осуществляется за счет изменения режима работы насосов: по давлению в напорном коллекторе насосной станции, расходу воды в водоводе, давлению в диктующих точках и уровню воды в регулирующих резервуарах.

При регулировании по давлению в диктующих точках сети их число и ориентировочное расположение определяются гидравлическим расчетом сети. Дальнейшее уточнение производится в процессе эксплуатации водопровода.

При наличии нескольких точек, каждая из которых может при соответствующем режиме водопотребления оказаться диктующей, система автоматического контроля должна обеспечивать возможность определения давления во всех точках, при этом диктующей должна быть выбрана точка, в которой давление равно заданному или ниже его.

При давлении в нескольких контролируемых точках сети выше (ниже) требуемого диктующей следует считать точку, в которой разность между фактическим и заданным давлением будет наименьшей (наибольшей).

При разработке системы автоматического контроля давления в диктующих точках необходимо учитывать, что сигнал о необходимости понизить давление должен включаться только в случаях:

если давление превысит заданное во всех контролируемых точках, при этом сигнал должен быть включен до тех пор, пока давление в одной из этих точек не станет равным заданному;

если давление по сравнению с заданным снизилось хотя бы в одной из контролируемых точек, при этом сигнал должен быть включен до тех пор, пока давление в этой точке не повысится до заданного, а в других точках - не станет равным заданному или больше его.

При наличии нескольких водоисточников система автоматизации должна обеспечивать заданное давление в диктующих точках, а также условия работы сети и сооружений, при которых их эксплуатационные показатели будут наиболее высокими (минимальные суммарные энергозатраты на подачу воды, максимальные значения КПД насосов и др.). Для каждого конкретного случая режим работы следует устанавливать исходя из условий работы системы.

В водопроводной сети и связанных с ней сооружениях в качестве основных средств регулирования используются: для распределения потоков воды электрифицированная запорная арматура, для регулирования давления или расхода насосы с регулируемым приводом.

Целесообразность и способ регулирования режима работы водопровода рекомендуется определять в соответствии с пп. 2.13 и 2.14.

Технологические параметры, подлежащие контролю на водоводах, сети и регулирующих емкостях, приведены в табл. 5.

Таблица 5

Контролируемый параметр	Вид информации	Цель измерения или сигнализации
Давление и расход в водоводах.	Измерение	CAP работы сети и сооружений
Повреждение водоводов	Сигнализация	Автоматический контроль целостности водоводов
Уровень воды в водонапорных башнях и резервуарах	“	CAP работы сети и сооружений
Давление в диктующих точках	“	То же
Расход в линиях сети (при необходимости)	Измерение	“

3. ДИСПЕТЧЕРСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Для систем водоснабжения, сооружения которых территориально разобщены, следует предусматривать диспетчерское управление.

При разработке системы диспетчерского управления необходимо предусматривать:

оперативное управление и контроль технологических процессов и работы оборудования;

поддержание необходимых режимов работы системы водоснабжения и отдельных ее сооружений и их оптимизацию;

своевременное обнаружение, локализацию и устранение аварий;

полное или частичное сокращение дежурного персонала на отдельных сооружениях;

экономию энергоресурсов, воды и реагентов.

Структуру диспетчерского управления системами водоснабжения следует предусматривать в соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84.

Функции центрального пункта управления (ЦПУ) при двух- или многоступенчатой структуре диспетчерского управления заключаются в управлении всей системой водоснабжения как единым комплексом и координации работы всех ПУ.

Функции ПУ ограничиваются управлением сооружениями подчиненного ему технологического узла.

В отдельных случаях при двухступенчатой структуре ЦПУ может выполнять функции ПУ для одного из технологических узлов или сооружений.

При управлении одиночными сооружениями водоснабжения из ПУ энергохозяйством промышленного предприятия допускается применение общего для всех отраслей энергетики диспетчерского щита и пульта.

Операторские пункты на сооружениях водоснабжения следует предусматривать в соответствии с требованиями СНиП 2.04.0284.

Технические средства диспетчерского управления должны обеспечивать ПУ водоснабжения телефонной связью (в соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84), а также радиосвязью с удаленными объектами и аварийными автомашинами и давать возможность непосредственно управлять технологическим процессом и оборудованием и контролировать их работу.

Прямая телефонная связь ПУ водоснабжения или, для коммунальных водопроводов, абонируемая у АТС должна осуществляться с подчиненными ПУ сооружениями, ЦПУ водоснабжения, службами управления по эксплуатации сооружений водоснабжения (аварийно-ремонтной, электротехнической, автоматики и КИП), начальником, главным инженером и главным энергетиком управления, вышестоящими диспетчерами энергетического хозяйства промышленного предприятия или города, диспетчером системы электроснабжения, от которой получают электропитание сооружения водоснабжения.

ПУ следует включать в административно-хозяйственную связь системы водоснабжения предприятия или города для решения служебных вопросов и создания обходных телефонных связей при повреждении прямой связи.

Объем и структуру телефонной связи (радиосвязи) диспетчерского управления необходимо определять исходя из общей схемы водоснабжения.

Технические средства диспетчерского управления и контроля позволяют диспетчеру:

- непосредственно управлять технологическим процессом путем посылки команд, изменяющих состояние технологических агрегатов (включить-отключить, открыть-закрыть, больше-меньше) и устанавливающих или меняющих режим работы сооружений и программы автоматических устройств;

- получать на ПУ отображение состояния технологической схемы и работы агрегатов в виде сигнализации на щите управления или мнемонической схеме с символами технологических агрегатов или других средств отображения информации;

- иметь на ПУ визуальный и документальный контроль технологических параметров в системе водоснабжения.

В системах диспетчерского управления и контроля для передачи распределительной и инвестительной информации рекомендуется применять как телемеханические, так и дистанционные технические средства.

Телемеханизация диспетчерского управления является основным техническим средством диспетчеризации, позволяющим:

- наиболее полно, непрерывно и в компактной форме отображать на ПУ технологический процесс;

- быстро и на значительные расстояния передавать между ПУ и контролируемыми пунктами (КП) большие объемы распорядительной и известительной информации;

- кроме оперативной информации передавать диспетчеру производственно-статистическую информацию, а также интегральные значения технологических параметров;

- обеспечивать передачу в АСУ ТП водоснабжения необходимого объема информации;

- осуществлять телеавтоматическую работу сооружений и агрегатов, удаленных на значительные расстояния;

- использовать минимальное количество линий связи;

- регистрировать и документировать значения технологических параметров и события в технологическом процессе.

Дистанционные средства управления могут быть сильноточными и слаботочными.

Сильноточное дистанционное диспетчерское управление на напряжение 110, 220, 380 В с использованием контрольных кабелей для связи объектов управления с операторским пунктом (ОП) или ПУ рекомендуется применять:

- на одиночных сооружениях водоснабжения;

- при небольших (до 200 м) расстояниях между ОП или ПУ и управляемыми сооружениями;

- если нет необходимости подробно отображать технологический процесс в виде мнемонической схемы и достаточно иметь ограниченный объем сигнализации и измерений.

Слаботочное дистанционное управление на напряжение до 60 В и с использованием телефонных кабелей для связи объектов управления с ОП или ПУ рекомендуется применять:

- для одиночных или нескольких рассредоточенных объектов с малым объемом информации, удаленных от ОП или ПУ на расстояние свыше 200 м, когда телемеханизация является нерациональной, а сильноточное управление нельзя осуществить из-за большой дальности;

- когда на ПУ необходимо совместить телемеханические и дистанционные средства и выполнить условие однотипности операций управления и отображения информации.

В ряде случаев вместо средств телемеханики и дистанционного управления для обмена информацией между ПУ и КП рекомендуется использовать микропроцессорные контроллеры. Их применение целесообразно, когда:

- могут быть использованы блоки для связи с удаленными объектами;

- КП расположены в радиусе дальности действия контроллеров;

- сооружения, в которых расположены КП, автоматизируются с применением контроллеров.

Для одного ПУ допускается одновременно применять разные способы диспетчерского управления при условии идентичности операций, выполняемых диспетчером, и однотипности отображения поступающей информации.

Способ диспетчерского управления и контроля следует выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов.

При включении системы водоснабжения в комплекс автоматизированной системы управления производством (АСУП) или АСУ ТП способ диспетчерского управления рекомендуется выбирать исходя из требований автоматизированной системы управления. При этом, как правило, применяется телемеханизация диспетчерского управления.

4. ТЕЛЕМЕХАНИЗАЦИЯ ДИСПЕТЧЕРСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕМ ТЕЛЕМЕХАНИЗАЦИИ

Объем телемеханизации рекомендуется определять в каждом конкретном случае с учетом задач, поставленных перед диспетчерской службой, и устанавливать совместно с объемом автоматизации, при этом предпочтение следует отдавать автоматизации.

С помощью принятого объема телеуправления диспетчеру должна предоставляться возможность для принятия мер по локализации и устранению аварийных ситуаций, изменению и установлению режимов работы, оперативному включению и отключению отдельных агрегатов или сооружений, если эти операции невозможно или нецелесообразно выполнять средствами автоматики.

В особо ответственных случаях телеуправление рекомендуется применять в качестве средства, дублирующего устройства автоматики.

Операции телеуправления для сооружений, работающих без постоянного дежурного персонала, не должны сопровождаться дополнительными оперативными переключениями на управляемом объекте.

Принятый объем телесигнализации должен позволять диспетчеру правильно оценивать состояние и работу системы водоснабжения и не должен содержать избыточной информации, которая не влияет на эту оценку.

В некоторых случаях объем сигнализации рекомендуется ограничивать аварийными и предупредительными сигналами.

Телесигнализация должна подтверждать диспетчеру правильность выполнения посланных им команд телеуправления.

Объем телеизмерений должен обеспечить диспетчера информацией о значениях основных технологических и электрических параметров, характеризующих работу системы водоснабжения в целом и отдельных ее сооружений и агрегатов.

При определении объема телеизмерений следует рассматривать возможность и целесообразность замены отдельных телеизмерений телесигнализацией предельных значений параметров и их отклонений.

Телеизмерение с целью сокращения числа каналов связи и приемных приборов следует, как правило, осуществлять по вызову или циклически.

Измеряемые параметры на телемеханизируемом ПУ следует, как правило, регистрировать в устройствах обработки информации путем периодической регистрации автоматическими регистрирующими устройствами.

При отсутствии средств автоматической обработки информации ее следует регистрировать на ПУ вручную в журналах.

Примерный объем телемеханического управления, телесигнализации и телеизмерений (соответственно ТУ, ТС, ТИ) следует принимать по табл. 6 (телемеханическое управление и телесигнализация) и табл. 7 (телеизмерения).

Таблица 6

Сооружение	Содержание	Назначение и объем информации		Примечание
или агрегат	информации	управление	сигнализация
Водозаборное сооружение с насосной станцией подъема	АВР насосов		1	Общая на группу насосов
	Аварийное состояние		1	Общая по сооружению
	Предупреждение о неисправностях		1	То же
	Неисправность вакуум-установки (при ее на-личии)		1	Общая на установку
	Затопление машинного зала		1	Общая на станцию
Насосы	Включить - отключить		1	На каждый насосный агрегат
	Управление местное - диспетчерское		1	То же
	Режим работы рабочий - резервный		1	“
Микро-фильтры и промышленные насосы	Аварийное состояние		1	Общая на установку
	Предупреждение о неисправностях		1	То же
Отстойники	Наличие неисправности		1	Общая на отстойник
Зал фильтров, контактных осветлителей	Аварийное состояние		1	Общая по залу
	Предупреждение о неисправностях		1	То же
Резервуары разного назначения	Уровни:
	максимальный		1	На резервуар
	минимальный		1	То же
	промежуточные			При необходимости
Насосные станции II и других подъемов	АВР насосов		1	На группу насосов
	Аварийное состояние		1	Общая по станции
	Предупреждение о неисправностях		1	Тоже
	Затопление станции		1	“
Насосы	Включить отключить	-1	1	На каждый насосный агрегат
	Режим работы рабочий резервный		1	Тоже
	Управление местное диспетчерское		1	“
Промывные насосы	Неисправность промывных насосов	-	1	Общая на группу насосов
Задвижки на напорных линиях	Открыть закрыть	1	1	На одну задвижку.
	Неисправность		1	Тоже
Реагентное хозяйство	Аварийное состояние		1	Общая по реагентному хозяйству
	Предупреждение о неисправностях		1	То же
Насосы подачи раствора реагента	Неисправность		1	На группу насосов
Воздуходувные агрегаты	“	-	1	На группу воздуходувных агрегатов
Хлораторная	Аварийное состояние		1	Общая по хлораторной
	Предупреждение о неисправностях		1	Тоже
	Опасная концентрация хлора в воздухе хлораторной		1	“
Шламовая насосная	Аварийное состояние		1	Общая по станции
станция (перекачка осадка, повторной воды	Предупреждение о неисправностях		1	То же
	Затопление станции		1	“
Площадка сооружений	Включение освещения	1	1	На больших площадках включение освещения может выполняться по группам
РУ 6 и 10 кВ (вводы, секционный выключатель	Включен отключен		3	На распределительное устройство
	Аварийное состояние		1	Общая на распределительное устройство
	Предупреждение о неисправностях		1	Тоже
Трансформаторная подстанция (вводы, секционный контактор)	Включен отключен		3	На трансформаторную подстанцию
	Аварийное состояние		1	Общая по подстанции
	Предупреждение о неисправностях		1	Тоже
Насосная станция над артезианской скважиной	Включить отключить	1	1	На станцию
	Аварийное состояние и предупреждение о неисправностях		1	Общая по станции
Сетевые задвижки	Открыть закрыть	1		При необходимости на задвижку
	Открыта закрыта		1	На задвижку
	Неисправность		1	Тоже
	Больше меньше	1		“

Примечание. АВР автоматическое включение резерва.

Таблица 7

Сооружение или агрегат	Содержание информации	Количество измерений	Примечание
Водохранилище	Уровень	1
Насосные станции I, II и других подъемов:
напорные водоводы	Расход	По количеству водоводов
	Давление	Тоже
основные насосные агрегаты	Токи двигателей	По количеству двигателей	Необходимость измерения определяется проектом
резервуары	Уровень	1	На резервуар или группу резервуаров. Необходимость измерения определяется проектом
РУ 6 и 10 кВ	Напряжение на вводах	2	Необходимость измерения определяется проектом

4.1 УСТРОЙСТВА ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЯ, ТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИИ, ТЕЛЕИЗМЕРЕНИЯ

При выборе телемеханических устройств необходимо учитывать следующие факторы:

принятый объем телемеханизации и емкость устройства с учетом перспективы расширения;

надежность работы;

однотипность с ранее установленным;

возможность получения в последующем устройства, однотипного с выбранным, при расширении объекта;

быстроту действия;

простоту обслуживания, наладки и ремонта;

требования к питанию;

требования к каналам связи;

промышленное изготовление и комплектность поставки оборудования;

возможность стыковки устройств с датчиками, преобразователями, приемными приборами;

возможность сопряжения с ЭВМ, если предусматривается создание АСУ ТП (см. разд. 5);

возможность сопряжения с микропроцессорными контроллерами, если они применяются для автоматизации объектов на КП;

условия работы (запыленность, влажность, температуру, вибрацию);