Система автоматического дозирования флокулянта

Таким образом, поставка подобного оборудования в виде блоков на котельные при их реконструкции позволит значительно сократить сроки и стоимость монтажных работ, уменьшит площадь, занимаемую оборудованием, а также обеспечит автоматизацию управлением и регулированием, повысит культуру обслуживания котельных установок, снизит эксплуатационные расходы, в том числе и за счет высвобождения обслуживающего персонала.

ЛИТЕРАТУРА

1. ВоликовА. Н. Сжигание газового и жидкого топлива в котлах малой мощности. Л., Энергия, 1989.160 с.

2. Волков М. А., Коротеев Т. И., Волков В. А. Эксплуатация котельных установок на газообраном топливе. М., Стройиздат, 1976. 239 с.

3. Поборчий В. С., Сидоров М. И., Слуцкий Л. А., Штейнер И. Н. Газомазутные горелки и их автоматизация. М., НИИНФОРМТЯЖМАШ, 1969. № 14.157 с.

4. Ведрученко В. Р, Крайнов В. В., Кокшаров М. В. Некоторые результаты испытаний парового котла, работающего на мазуте и водомазутной эмульсии // Ресурсосберегающие технологии на предприятиях Западно-Сибирской железной дороги: Матер, науч.-практич. конфер. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2001. С. 190-193.

A. Н. ИМАШОВ В. Н. МАЛЫШКИН

В. П. РАХЛИН

B. Р. ЗАХАРОВ

ФГУП "ЦКБА", г. Омск МУП "Водоканал" г. Омска

УДК 62-52:541.18.041

1. Введение

Омским МУП "Водоканал" разработана и внедрена технология подготовки питьевой воды [1], в которой коагулянт, сернокислый алюминий, исключен. Взамен его применен флокулянт ВПК-402.

Перед Центральным конструкторским бюро автоматики (г. Омск) была поставлена задача разработать и внедрить систему автоматического дозирования флокулянта (в дальнейшем - САДФ). Техническое задание предусматривало следующие основные компоненты:

• разработку системы подготовки водного раствора флокулянта;

• разработку системы автоматического дозирования водных растворов флокулянта;

• разработку системы сбора и отображения технологической информации, связанной с процессом дозирования флокулянта.

Задача успешно решена, а оборудование САДФ эксплуатируется с декабря 1999 г. в цехе водоподготовки МУП "Водоканал" г Омска. Оборудование САДФ установлено на станции первого водоподъема "Заря", имеющей производительность 450 000 м3/сутки.

5. Лебедев О. Н., Сомов В. А., Сисин В. Д. Водотопливные эмульсии в судовых дизелях. Л., Судостроение, 1988.108 с.

6. ВинтовкинА. А., Ладыгичев М. Г., Голдобин Ю. М., Яс-ников Г. П. Технологическое сжигание и использование топлива. М., Металлургия, 1998.286 с.

7. Адамов В. А. Сжигание мазута в топках котлов. Л., Недра, 1989.304 с.

8. Бепосельский Б. С. Топочные мазуты. М., Энергия, 1978. 256 с.

9. Артемов Г. А., Волошин В. П., Шквар А. Я., Шостак В. П. Системы судовых энергетических установок: Учебное пособие. Л., Судостроение, 1990.376 с.

10. Ведрученко В. Р, Кокшаров М. В., Крайнов В. В. Каталитическое воздействие водной фазы водотопливных эмульсий и мобильные схемы их приготовления Н Промышленная энергетика, № 6,1998. С. 21 - 24.

ВЕДРУЧЕНКО Виктор Родионович, профессор, доктор технических наук, кафедра «Теплоэнергетика» ОмГУПС. КРАЙНОВ Василий Васильевич, доцент, кандидат технических наук, кафедра «Теплоэнергетика» ОмГУПС. КОКШАРОВ Максим Валерьевич, преподаватель, кафедра «Теплоэнергетика» ОмГУПС.

БОНДАРЕВ Дмитрий Иванович, аспирант, кафедра «Теплоэнергетика» ОмГУПС.

2. Задачи, решаемые системой САДФ

Система обеспечивает:

• Подготовку водного раствора ВПК- 402 в ручном или полуавтоматическом режиме в соответствии с задаваемой технологом концентрацией.

• Введение флокулянта в задаваемых технологом дозах во всасывающие патрубки насосных агрегатов станции первого водоподъема в одном из двух режимов:

1. С заданной в единицу времени массой флокулянта, вводимого во всасывающий патрубок главного насоса.

2. С заданной массой вводимого флокулянта на один кубометр перекачиваемой воды любым из насосов.

• Отображение состояния технологического процесса в удобной для оператора форме.

• Ведение технологических архивов и получение ретроспективы в виде таблиц или графиков, ведение архива действий технологического персонала.

• Возможность управления ходом процесса дозирования флокулянта по системе телеавтоматики одновременно либо из диспетчерской цеха водоподготовки, либо оператором станции первого водоподъема.

• Быструю адаптацию конфигурации оборудования

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ДОЗИРОВАНИЯ ФЛОКУЛЯНТА

РАССМАТРИВАЕТСЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ДОЗИРОВАНИЯ ФЛОКУЛЯНТА, ПРЕДНАЗНАЧЕННАЯ ДЛЯ ОЧИСТКИ РЕЧНОЙ ВОДЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ОБЪЕМА, ПРОКАЧИВАЕМОГО СТАНЦИЕЙ ПЕРВОГО ВОДОПОДЪЕМА. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ДОЗИРОВАНИЯ ОБЕСПЕЧИВАЕТ ПРИГОТОВЛЕНИЕ ВОДНОГО РАСТВОРА ФЛОКУЛЯНТА С ЗАДАННОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ И АВТОМАТИЧЕСКОЕ ПОДДЕРЖАНИЕ ДОЗЫ ВВОДИМОГО ВОДНОГО РАСТВОРА ВПК-402 ВО ВСАСЫВАЮЩИЕ ПАТРУБКИ НАСОСОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ НАСОСОВ ПО ДВУМ ВОДОВОДАМ.

ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ ЭТОЙ СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЗАТРАТЫ МУП «ВОДОКАНАЛ» БЫЛИ СНИЖЕНЫ НА 1,9 МЛН. ДОЛЛАРОВ В ГОД.

САДФ под изменяющиеся режимы работы насосного оборудования. Изменяться может количество работающих насосов, их производительность,

• Работу с любыми типами флокулянтов (сухих, геле-образных) в широчайшем диапазоне расходов вводимых реагентов.

З.Структура оборудования САДФ

На рис.1 приведена структура средств автоматики и технологического оборудования, поясняющая взаимодействие составных частей при работе.

Как видно из рисунка, реагент подается во всасывающие патрубки главных насосов от смесительных емкостей, в которые из вспомогательной водяной магистрали подается вода, а из устройства коммутации потоков реагента подается водный раствор флокулянта.

Уровень в смесительных емкостях поддерживается поплавковыми регуляторами уровня. Подаваемая масса реагента определяется производительностью перистальтических насосов-дозаторов блока дозирования (БД).

Оборудование САДФ состоит из:

3.1.Узла подготовки, включающего подготовительную емкость с мешалкой и устройством подъема бочек с фло-кулянтом.

Узел подготовки обеспечивает приготовление водного раствора флокулянта (в дальнейшем - реагента) заданной технологом концентрации. Процесс приготовления реагента может выполняться в ручном или автоматическом режиме, как при местном, так и при дистанционном управлении. Присутствие оператора требуется только при загрузке флокулянта в подготовительную емкость из заводской тары.

Наличие механического подъемника бочек с устройством их полуавтоматического опорожнения значительно облегчает труд оператора.

В процессе приготовления реагента загруженный в подготовительную емкость флокулянт взвешивается, в него добавляется вода в количестве, рассчитываемом контроллером из заданного технологом коэффициента разведения, после чего мешалка перемешивает реагент в течение назначенного в программе времени. Вся информация о процессе подготовки реагента выводится на дисплей ПЭВМ.

3.2,Основной и резервный расходные баки, соединенные с остальным оборудованием системой трубопроводов, со встроенными электромагнитными клапанами, датчиками уровня, температуры и давления - предназначены для бесперебойной подачи водного раствора флокулянта.

Наличие двух (основного и резервного) баков позволяет проводить техническое обслуживание без остановки технологического процесса. Кроме того, при необходимости, такая система вдвое увеличивает запас реагента, а значит, и интервал между циклами его приготовления.

3.3. Блоки дозирования.

Основной и резервный блоки дозирования (БД) имеют по два независимо работающих перистальтических насоса -дозатора каждый. Скорость истечения определяются программой управления насосами-дозаторами по заданным технологом исходным данным в зависимости от объема прокачиваемой воды.

Одновременно в системе может работать до четырех перистальтических насосов-дозаторов.

Для повышения точности поддержания скорости истечения реагента насосами- дозаторами автоматически вводится коррекция ошибок скорости истечения реагента, связанных с износом сегментов перистальтических насосов.

Управление работой насосов - дозаторов может осуществляться как с ПЭВМ оператора станции первого водоподъема, так и с ПЭВМ дежурного технолога цеха водо-подготовки. При отказе комплекса технических средств

системы телеавтоматики имеется возможность задания скорости истечения по каждому из перистальтических насосов непосредственно с клавиатуры управления блоков дозирования.

3.4. Устройство коммутации потоков и датчиков.

С помощью устройства коммутации потоков любой перистальтический насос любого БД может быть подсоединен к любому из главных насосов. Коммутация проводится оператором станции первого водоподъема и занимает по времени не более 5 минут.

3.5.Смесительные емкости (4 штуки) с системой датчиков и поплавковых регуляторов уровня являются частью системы подачи реагента во всасывающие патрубки главных насосов станции первого водоподъема.

Смесительные емкости находятся выше главных насосов, и реагент поступает к главным насосным агрегатам самотеком.

3.6. Система автоматики

Система автоматики представляет собой двухуровневую схему автоматического управления, состоящую из двух комплексов технических средств, расположенных на удаленных друг от друга объектах - станции первого водоподъема и цехе водоподготовки.

Первый, или нижний, уровень включает:

- исполнительные механизмы (мешалка, клапаны, насосы);

-датчики давления, расхода, температуры, уровня, положения, тока, напряжения;

- контроллер с модулями ввода - вывода информации;

- модем и радиостанцию.

Система автоматики нижнего уровня осуществляет сбор необходимой информации отдатчиков и управление всеми исполнительными механизмами.

Рабочая станция оператора первого водоподъема представляет собой IBM PC совместимый компьютер (ПЭВМ №1 на рис.1), который предоставляет возможность оператору:

- Наблюдать состояние технологического процесса.

- Фиксировать появление аварийных ситуаций.

- Просматривать историю изменения параметров за произвольное время в виде таблиц и графиков.

- Иметь прогнозы о времени, на которое хватит разведенного и имеющегося в запасе на складе флокулянта при существующем его расходе.

Комплекс оборудования верхнего уровня состоит из контроллера обмена информацией и аналогичной IBM PC (ПЭВМ №2 на рис. 1).

ПЭВМ №1 и ПЭВМ №2 в системе САДФ равнозначны и могут выполнять порознь или одновременно одни и те же функции. Это позволяет при полностью автоматизированной станции первого водоподъема использовать только одну ПЭВМ, установленную в диспетчерской цеха водоподготовки.

3.7 .Система телеавтоматики

В приведенной на рис.1. конфигурации системы САДФ имеется только один Контролируемый пункт (КП1) -насосная станция первого водоподъема. Информация о состоянии оборудования КП1 передается по системе телеавтоматики, включающей радиоканал, на удаленный объект - КП2. Расстояние до КП2 может быть до 40 км и более, и определяется организацией канала связи.

Комплекс технических средств телеавтоматики построен так, что в него может быть включено до 30 КП. Информация с этих пространственно разнесенных КП будет отображаться на ПЭВМ Диспетчера цеха водоподготовки.

Во внедренной системе используются радиостанции, удовлетворяющие требованиям ГОСТ на сухопутные подвижные средства связи. Работа радиоканала ведется в симплексном режиме в диапазоне частот 150 - 170 МГц. Скорость передачи информации по радиоканалу 1200 бод. Имеется возможность организовывать обмен информацией

Рис.1 Структура тенологического оборудования и средств автоматики.

77

с использованием каналов связи с большей пропускной способностью.

4. Программное обеспечение

Программное обеспечение САДФ написано на следующих языках программирования:

1. Язык СИ для операционной системы OS-9 фирмы MicroWave, версия 3.0

2. Язык Макроассемблер процессора MC68000 фирмы Motorola для операционной системы OS-9 фирмы MicroWave версия 3.0

3. InTouch, версия 7.0

Использование ПО InTouch позволило создать "меню" окон, отображающих состояние технологических процессов и состояние технологического оборудования, максимально упростить работу оператора на станции водоподъема и работу технолога цеха водоочистки.

Для управления САДФ используются 12 окон (главное окно системы САДФ приведено на рис. 2), переключение на пюбое из них осуществляется оператором (технологом) путем выбора соответствующих графических образов (кнопок) на дисплее манипулятором "мышь".

Для отображения состояния технологического оборудования используются анимация и изменение цвета элементов на дисплеях оператора и технолога.

В случае выхода какого-либо параметра за допустимые границы появляется сигнал "Авария", сопровождаемый звуковым сигналом и "подсказки", поясняющие причину аварии независимо в каком бы разделе программного обеспечения не находился оператор.

В базе данных фиксируется время появления сигнала "Авария", время появления приема этого сигнала оператором и фамилия оператора.

Для защиты информации от ошибок малоквалифицированного персонала и несанкционированного доступа используется многоуровневая система паролей, причем каждый пользователь системы имеет свой уникальный уровень доступа к ресурсам системы.

виги! ТшщтопщюкЛ пеоц^а; додгоиниц» и доэдцоашц» petmrrn | дкнр).

Рис. 2. Главное окно системы САДФ.

- оптимизация процесса подготовки водного раствора ВПК-402 с заданной концентрацией;

- непрерывный контроль состояния технологического оборудования и технологического процесса;

- визуализация режимов работы, состояния оборудования, текущих значений контролируемых - параметров для оператора и технолога цеха водоподготовки;

- документирование результатов работы.

Внедрение системы в цехе водоподготовки МУП "Водоканал" г. Омска позволило достичь современного, качественно нового уровня процесса подготовки и автоматического дозирования водного раствора ВПК-402 и за счет применения и рационального использования ВПК-402. Производственные затраты МУП "Водоканал" были снижены на 1,9 млн. долларов США в год.

ЛИТЕРАТУРА

1. "Опыт применения флокулянта ВПК-402 в практике водоподготовки на очистных сооружениях водопровода в МУП "Водоканал" г. Омска". Печатается в текущем номере журнала ВСТ.

Заключение

Применение современных программно-аппаратных средств позволило создать систему автоматического дозирования с высокими эксппуатационными качествами и метрологическими характеристиками.

Разработанная система обеспечивает выполнение следующих функций:

ИМАШОВ Александр Николаевич, начальник отдела ФГУП «ЦКБА».

МАЛЫШКИН Владимир Николаевич, ведущий инженер ФГУП «ЦКБА».

РАХЛИН Владимир Петрович, начальник службы автоматизации МУП «Водоканал».

ЗАХАРОВ Виктор Романович, начальник цеха водоподготовки МУП «Водоканал».