СПКД123 / СПДК / Примеры / АСУ ТП НАСОСНЫХ

АСУ ТП НАСОСНЫХ

Автоматизация насосных станций

Саратовская область относится к зоне рискованного земледелия. Часто повторяющиеся засухи, приводя к пересыханию малых рек при практичес­ки полном отсутствии пресных подземных вод, наносят непоправимый ущерб сельскохозяйственному производству и создают тяжелые условия для жизни населения, особенно в заволжских районах области. Единственным гарантированным источником подачи воды в эти районы являются тракты оросительных систем в зоне действия Саратовского обводнительно-оросительного канала (СООК). В 1999 г. была принята Федеральная программа по реконструкции Саратовского канала. Началось восстановление жизненно важной для области водной артерии.

Для повышения производительности, надежности и эффективности работы насосных станций оросительной системы фирмой "ТАЭС" была разработана и внедрена автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) водоподачи. Все работы по созданию АСУ ТП - от проектирования до сдачи в промышленную эксплуатацию заняли один год. Для решения поставленных задач автоматизации на каждой из пяти насосных станций смонтированы локальные АСУ ТП, которые позволяют отслеживать около 500 рабочих и технологических параметров оборудования четырех насосных агрегатов. В каждой насосной станции на мониторе с помощью мнемосхем отображается рабочий процесс и необходимые для контроля параметры оборудования. Оператор, получая информацию о температуре подшипников и охлаждающей жидкости, величине тока и напряжения ротора и статора, вибрации, потребляемой мощности и расходе электроэнергии, уровне в канале и объеме перекачиваемой воды, имеет полное представление о режиме работы каждого насосного агрегата. Для непосредственного измерения параметров на все оборудование установлены аналоговые, цифровые и дискретные датчики, в распред. устройстве РУ-6кВ установлены электронные счетчики ЦЭ-6850, позволяющие измерять ток, активную, реактивную энергию и параметры ее качества (частота и cos φ). Каждая насосная станция имеет четыре напорных трубопровода диаметром 3 метра, в которые вмонтированы датчики ультразвуковых расходомеров, измеряющих усредненный расход, объем воды нарастающим итогом для каждого насосного агрегата, суммарный объем водоподачи.

Вся информация от насосных станций по радиоканалу передается на соседние станции и в диспетчерский пункт в п. Горный, что позволяет диспетчеру следить за работой всего каскада насосных станций и регулировать подачу поды в соответствии с выделенными лимитами мощности электроэнергии.

АСУ ТП построена по многоуровневой иерархической системе. Распределенная модульная архитектура и промышленная сеть делают систему исключительно помехозащищенной. Для обработки информации в системе используются промышленные контроллеры фирмы "ДЭП", но непосредственно на них не поступает ни один сигнал с объекта. Контроллер получает данные от модулей ввода/вывода в защищенном цифровом виде и в таком же защищенном виде передает им команды управления. Применение в каждом микропроцессорном модуле съемных клемников позволяет отказаться от всевозможных кроссов, кабелей и т. п., что повышает надежность соединения модуля с объектом и позволяет минимизировать размер защитных шкафов. Индустриальное исполнение микропроцессорных модулей повышает надежность АСУ ТП. Применение модулей аналогового ввода с индивидуальной гальванической развязкой позволяет при необходимости использовать один блок питания для подачи напряжения как к микропроцессорным модулям, так и ко множеству аналоговых датчиков. Модульная структура и полностью открытый протокол обмена позволяет расширять систему практически до бесконечности.

Верхний уровень системы как на насосных станциях, так и на диспетчерском пункте в п. Горный, создан с применением сертифицированной SCADA системы "Круг-2000", производства НПФ "Круг". В системе предусмотрена треху­ровневая схема защиты и сигнализаций: предупредительная, предаварийная и аварийная. Контроллерное оборудование, установленные на насосных станциях, позволяют решать эту задачу в двух режимах:

1. Выдача рекомендаций по выбору варианта работы каскада диспетчеру, который принимает решение о развороте лопастей работающего агрегата;

2. Выбор экономически обоснованного варианта и автоматическое регулирование подачи воды и ее уровней в каналах.

В настоящее время программное обеспечение совершенствуется, разрабатываются алгоритмы работы каскада насосных станций, скоординированной с учетом выделенных лимитов энергетических мощностей и объемов воды, подаваемой в соответствии с планом водопользования.

Эффективность внедрения

Сегодня АСУ ТП защищает оборудование от работы в аварийных режимах и следит за уровнями воды в верхнем и нижнем бьефах канала между перекачивающими насосными станциями, помогает диспетчеру выбрать нужный разворот лопастей насосных агрегатов и тем самым обеспечить оптимальный режим водоподачи. Кроме того, система позволяет передавать каждые три часа посредством телефонной связи накопленную информацию из диспетчерского пункта в п. Гор­ный  за 260 км в ФГУ "Управление "Саратовмелиоводхоз" (г. Саратов), на персональный компьютер, на мониторе которого отображается информация, необходимая  для принятия стратегических решений по распределению воды. Здесь по архивным данным можно установить, в каком режиме эксплуатировалось оборудование, какие были аварии или сбои в его работе и по какой причине. Данная информация помогает специалистам точно выполнить деффектовку оборудования и принимать соответствующие решения по объемам ремонтных работ и закупке запасных частей. Своевременно проведенный текущий ремонт увеличивает на несколько лет срок службы агрегата до капитального ремонта. Так как затраты на текущий ремонт в среднем в пять раз меньше, чем на капитальный, очевидно что, продлевая срок службы насосов и электрооборудования, достигается ежегодная экономия бюджетных средств, измеряемая десятками миллионов рублей.

Наблюдается также тенденция к сокращению эксплуатационных затрат на текущий ремонт. Отслеживая работу агрегата с точностью до секунды, АСУ ТП при возникновении неисправности безошибочно укажет специалистам, в каком узле возник дефект. Сокращение времени на отыскание неисправности и ее причины обеспечивает экономию средств на приобретение запасных частей.

После внедрения в 2002 г системы автоматизации  в целом по Управлению "Саратовмелиоводхоз" в Заволжье было подано 368,6 млн. м³ воды, в том числе 176 млн. м³ на орошение и 155,8 млн. м³ на водоснабжение и создание запасов воды в прудах и водохранили­щах, 36,8 млн. м³ затрачено на заполнение каналов и поддержание быто­вых уровней воды в реках. Полито 156 тыс. га, против 111 тыс. га в прошед­шем году, выполнено 497,2 тыс. гектарополивов, что в 1,5 раза больше, чем в 2001 г. С каждого поливного гектара получено по 4270 корм. ед., против 3000 корм. ед. в прошлом году. Валовой сбор составил 565 млн. корм. ед., полученная продукция оценивается в 734 млн. руб. Отдача каждого вложенного в орошаемый гектар рубля со­ставила около 10 руб.

Стоимость АСУ ТП составила 6,5 млн. руб. Если учесть, что эта система осуществляет контроль за 20 насосными агрегатами, стоимость каждого из которых около 18 млн. руб., то нетрудно подсчитать, что затраты на один агрегат составляют всего лишь 0,02% его стоимости. В мировой практике стоимость подобных систем достигает 5% стоимости защищаемого и контролируемого оборудования.

Внедрение АСУ ТП повысило точность учета электроэнергии, так как предусматривает применение электронных счетчиков высокого класса точности и повышенной надежности, что обеспечило экономию до 7% денежных средств, выделяемых на эти цели. Измерение индуктивной и емкостной реактивных мощностей позволяет выбирать оптимальный режим работы синхронных электромашин, снижая практически до нуля расходы по оплате электроэнергии за реактивную мощность. Одновременно дежурный персонал избавлен от необходимости ежедневного сбора и записи в журнале показаний счетчиков. Последние автоматически передаются на компьютер, который затем распечатывает графики нагрузок и отчеты по требуемой форме. Сегодня ФГУ "Управление "Саратовмелиоводхоз" ставит перед собой задачу перейти на оплату за потребляемую электроэнергию с применением ночных и дневных тарифов. При работе каскада из пяти насосных станций по существующим тарифам суточная экономия средств в расчете на один агрегат составит около 50 тыс. руб. Это примерно 15% сегодняшних затрат.

Высокая эффективность эксплуатации Саратовского канала будет обес­печиваться также созданием единой базы данных. Разработанные компьютерные технологии позволят решать задачи не только сегодняшнего дня, но и будущего, обеспечивая возможность поддержания рациональных режимов работы каскада насосных станций с экономией материальных и людских ресурсов. Расширение и усовершенствование программного обеспечения повысит оперативность в принятии решений и снизит трудозатраты при эксплуатации оросительных систем в Саратовской области.

Смотрите также: