Модернизация КНС

Перед предприятием Запорожэлектромашоптторг встала задача модернизации системы управления насосами канализационной станции промышленных стоков, находящейся на балансе предприятия и обслуживающей ряд предприятий, находящихся на той же промплощадке.

Основные задачи, которые нужно было решить при проведении модернизации:

  1. Найти замену кондуктивному методу измерения уровня в отстойнике. Находясь в сточных водах, измерительные электроды быстро обрастают отложениями и перестают выполнять свои функции – требуется регулярное, довольно частое их извлечение для очистки.
  2. Обеспечить защиту отводящего трубопровода от повреждения при превышении давления в результате замерзания стоков.
  3. Обеспечить защиту оборудования при плохом качестве питающей электросети.
  4. Обеспечить удаленный мониторинг работы насосной станции с пульта охраны (расстояние порядка полукилометра).

В связи с отсутствием собственных кадров, способных полностью самостоятельно решить поставленные задачи, руководством предприятия было принято решение обратиться за помощью к специалистам ООО “ДП СВ Альтера Запорожье”.

Описание объекта автоматизации

Основное оборудование насосной станции состоит из двух основных насосов, приводимых в действие асинхронными электродвигателями мощностью 22 кВт и аварийного насоса с электродвигателем 15 кВт. Система управления построена таким образом, что, в зависимости от показаний кондуктивного датчика, происходит последовательное включение насосов №1 — №2 — №3 (аварийный). Другими словами – в основном работает насос №1. Если его производительности недостаточно или при выходе его из строя, по достижении следующего уровня в отстойнике включится насос №2. По такому же алгоритму работает и насос №3. Отключение насосов при снижении уровня происходит в обратном порядке.

В настоящее время предприятия, находящиеся на данной промплощадке работают не в полную нагрузку. Соответственно ситуация, когда не хватит производительности одного насоса, маловероятна. Фактически, на момент начала работ по выработке техзадания и разработке проекта, один насос включался один раз в 5-7 часов на 15-20 минут. Следовательно, включение насоса №2 происходит только при выходе насоса №1 из строя. Как правило – в результате попадания посторонних предметов в насос.

При таком алгоритме управления насос №2 (а тем более №3) может довольно длительное время находиться без работы. Учитывая специфику помещения – весьма вероятен выход из строя бездействующего насоса из-за коррозии или потери изоляции обмоток. И выяснится это только в момент выхода из строя основного насоса.

Сама станция находится за пределами предприятия, в нескольких сотнях метров в глубине лесопосадки. Для обеспечения работы охранной сигнализации и телефонной связи от насосной до пульта охраны предприятия проложен телефонный кабель, в котором имеются свободные пары. После обследования параметров кабеля нашими специалистами он признан пригодным для организации связи на базе интерфейса RS485.

Решение

По согласованию с заказчиком была разработана новая система управления.

Для контроля уровня стоков был выбран ультразвуковой метод измерения, как не требующий постоянного обслуживания. Наиболее подходящим для данного случая оказался прибор MonoScan производства фирмы Ascon с диапазоном измерения 0.25-5.0 м и аналоговым выходом для подключения вторичных приборов 4-20мА.

Контроль давления осуществляется преобразователем типа ПД100 производства фирмы ОВЕН.

Также производится контроль температуры воздуха на уровне установки насосов. Для этого использован датчик типа ТСМ-50М фирмы ОВЕН.

Сама система управления состоит из трех конструктивных единиц – пульт ручного управления непосредственно в месте установки насосов, основной шкаф – щитовая насосной станции и пульт дистанционного мониторинга – на посту охраны.

Пульт дистанционного мониторинга обеспечивает световую индикацию работы насосов и их аварийного состояния, световую и звуковую сигнализацию в случае обрыва связи, неполадках в питающей сети насосной. Для цифровой индикации уровня в отстойнике, давления в магистрали, температуры в помещении и кода аварии применена панель оператора СМИ1 производства фирмы ОВЕН. Выбор именно этой панели вызван следующими соображениями – максимальная простота интерфейса для неподготовленного персонала, небольшое количество информации, которую необходимо отображать. Кроме того – требование к единообразию интерфейса на пульту мониторинга и шкафу управления, который установлен в неотапливаемой щитовой, что вызывает трудности в применении панелей с ЖК экранами.

Для управления работой насосной станции выбран контроллер ПЛК110-60. Несмотря на некоторую избыточность по количеству входов/выходов, наличие сразу двух встроенных интерфейсов RS485 позволяет разделить локальную сеть внутри шкафа и связь с пультом мониторинга, что при любых неполадках с кабелем (к сожалению, воровство кабеля далеко не редкость) обеспечит работоспособность системы. Для повышения надежности связи применён репитер RS485 – АС5 фирмы ОВЕН. Для сбора информации с датчиков применен модуль МВА8.

Алгоритм работы системы управления предусматривает кольцевой сдвиг приоритетов запуска насосов, что обеспечивает их более равномерную наработку и исключит длительные простои в нерабочем состоянии. Для управления запуском насосов применен контроллер плавного пуска-остановки RSHP4045CV21 фирмы Carlo Gavazzi. Поскольку запуск насосов насосов разделен во времени, для удешевления системы применено последовательное использование одного устройства плавного пуска тремя насосами. В случае обнаружения неисправности устройства, система автоматически переходит в режим прямого запуска с соответствующей индикацией.

Контроль работоспособности насосов производится по состоянию автоматических выключателей и тепловых реле. В случае отключения насоса (выход из строя или ремонтные работы) производится автоматический запуск следующего по очередности насоса. Количество одновременно работающих насосов определяется измеренным уровнем в отстойнике – по мере повышения уровня в работу включается следующий дополнительный насос, при снижении – отключается стартовавший раньше.

Для защиты оборудования производится контроль состояния питающей сети при помощи реле G2PM400SY20 фирмы Tele. Для защиты от кратковременных высоковольтных импульсов применен варисторный модуль TM20III фирмы Terasaki.

Оборудование

При разработке новой системы управления было применено следующее оборудование, поставляемое фирмой "СВ Альтера":

А так же другое оборудование – шкафы, клемники, наконечники и другие электромонтажные материалы.