38418

Разработка новой и усовершенствование существующей автоматизированной системы очистки воды

Диссертация

Производство и промышленные технологии

1 Современные системы очистки воды 7 1.4 Результаты анализов очищенной воды 34 2. Основные положения Закона Российской Федерации О питьевой воде федеральной целевой программы Обеспечение населения России питьевой водой Водного Кодекса РФ межрегиональной программы Возрождение Волги и аналогичных региональных программ предусматривают повышение санитарно гигиенической надежности технологий водоподготовки в условиях трансформации качества воды в водоисточниках под воздействием природных и антропогенных факторов. Основными источниками...

Русский

2013-09-28

15.56 MB

57 чел.

Содержание

Содержание

Введение

5

Глава 1

7

1.1  Современные системы очистки воды

7

1.2 Системы управления

13

1.3 Обзор патентных материалов

18

Глава 2

24

2.1 Обзор станции ВОС-400П

24

2.2 Обзор станции ВОС-400

27

2.3 Виды реагентов и химических веществ применяемых на станции

29

2.4 Результаты анализов очищенной воды

34

2.5 Обзор системы управления станции

40

Глава 3

42

3.1 Обратный осмос

42

3.2 Технологическая установка

55

Глава 4

58

4.1 Датчики, насосы, электрозадвижки

58

4.2 Контроллеры

62

4.3 Информационные сети

71

4.4 АРМ оператора

78

4.5 Схема АСУТП

78

Глава 5

79

5.1 Разработка пользовательского интерфейса

79

5.2 Рекомендуемое ПО

81

5.3 Инструкция пользователя

81

Заключение

113

Список литературы

114


Введение.

Основные положения Закона Российской Федерации «О питьевой воде», федеральной целевой программы «Обеспечение населения России питьевой водой», «Водного Кодекса РФ», межрегиональной программы «Возрождение Волги» и аналогичных региональных программ предусматривают повышение санитарно- гигиенической надежности технологий водоподготовки в условиях трансформации качества воды в водоисточниках под воздействием природных и антропогенных факторов.

Станции очистки природных вод для питьевых и технических целей являются одними из главных составляющих звеньев в системах водоснабжения. От их работы зависит надежное обеспечение водопотребителей водой соответствующего качества.

Основными источниками централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения в большинстве регионов Российской Федерации и стран СНГ остаются поверхностные воды рек, водохранилищ и озер, на долю которых приходится около двух третей от общего объема водозабора.

Усиление антропогенных нагрузок на водоисточники с одной стороны, повышение требований СанПиН 2.1.4.1074-01 к качеству питьевой воды и сложившаяся экономическая ситуация в стране с другой, обуславливают необходимость создания новых и усовершенствования существующих технологий очистки природных вод. Вышеупомянутые технологии должны основываться на более экономной реализации таких дорогостоящих методов как озонирование, сорбция, ионный обмен, обратный осмос при одновременном повышении санитарной надежности и экологичности станций водоподготовки.

Целью диссертационной работы является теоретическое обоснование, разработка новой и усовершенствование существующей автоматизированной системы очистки воды. В соответствии с поставленной целью были сформулированы задачи исследований, которые отражены в содержании работы.

Методика проведения исследований включает:

  1.  сбор, анализ и обобщение научно-технической (включая патентную) литературы для оценки современного состояния, обоснования актуальности и формулировки цели и задач исследований в области очистки природных вод;
  2.  экспериментальные исследования в лабораторных и производственных условиях процессов химической очистки, окисления органических веществ и фильтрования.

Научная новизна работы заключается в обоснованном выборе режимов работы отчистного оборудования и создании автоматизированной системы управления, обеспечивающей производство воды, отвечающей высоким требованиям СанПИНа.

При разработке использовались программные продукты: SCADA система SIMATIC WinCC и комплекс программного обеспечения SIMATIC STEP 7.

Актуальность работы обусловлена необходимостью производства качественной воды в постоянно возрастающих объемах.

Практическая ценность работы состоит в создании интерфейса пользователя, расширяющего функциональные возможности существующей SCADA системы.

По результатам исследования опубликовано 2 печатных работы в сборнике всероссийской  молодёжной  интернет-конференции  "Актуальные проблемы  автоматизации  технологических процессов"

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, 5 глав, списка использованных источников из 69 наименований. Работа изложена на 119 страницах, содержит 16 рисунков и 3 таблиц.


Глава 1.

1.1. Современные системы очистки воды.

В реках и других водоемах происходит естественный процесс самоочищения воды. Однако он протекает медленно. Пока промышленно- бытовые сбросы были невелики, реки сами справлялись с ними. В наш индустриальный век в связи с резким увеличением отходов водоемы уже не справляются со столь значительным загрязнением. Возникла необходимость обезвреживать, очищать сточные воды и утилизировать их.

Очистка сточных вод - обработка сточных вод с целью разрушения или удаления из них вредных веществ. Освобождение сточных вод от загрязнения - сложное производство. В нем, как и в любом другом производстве имеется сырье (сточные воды) и готовая продукция (очищенная вода). Очистка сточных вод - вынужденное и дорогостоящее мероприятие, представляющее собой довольно сложную задачу, связанную с большим разнообразием загрязняющих веществ и появлением в их составе новых соединений.

Методы очистки вод можно разделить на 2 большие группы: деструктивные и регенеративные.

В основе деструктивных методов лежат процессы разрушения загрязняющих веществ. Образующиеся продукты распада удаляются из воды в виде газов, осадков или остаются в воде, но уже в обезвреженном виде.

Регенеративные методы - это не только очистка сточных вод, но и утилизация ценных веществ, образующихся в отходах.

Методы очистки вод можно разделить на: механические, химические, гидрохимические, электрохимические, физико-химические и биологические. Когда же они применяются вместе, то метод очистки и обезвреживания сточных вод называется комбинированным. Применение того или иного метода в каждом конкретном случае определяется характером загрязнения и степенью вредности примеси.

Сущность механического метода состоит в том, что из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы в зависимости от размеров улавливаются решетками, ситами, песколовками, септиками, навозоуловителями различных  конструкций, а поверхностные загрязнения - нефтеловушками, бензомаслоуловителями, отстойниками. Механическая очистка позволяет выделять из бытовых сточных вод до 60-75% нерастворимых примесей, а из промышленных до 95%, многие из которых как ценные примеси, используются в производстве.

Химический метод заключается в том, что в сточные воды добавляют различные химические реагенты, которые вступают в реакцию с загрязнителями и осаждают их в виде нерастворимых осадков. Химической очисткой достигается уменьшение нерастворимых примесей до 95% и растворимых до 25%.

Гидромеханические методы применяют для извлечения из сточных вод нерастворимых грубодисперсных примесей органических и неорганических веществ путем отстаивания, процеживания, фильтрования, центрифугирования. С этой целью используют различные конструктивные модификации сит, решеток, песколовок, отстойников, центрифуг и гидроциклонов.

Электрохимические методы очистки сточных вод от различных растворимых и диспергированных примесей включают анодное окисление и катодное восстановление, электрокоагуляцию, электродиализ. Процессы, лежащие в основе этих методов, протекают при пропускании через сточную воду электрического тока. Под действием электрического поля положительно заряженные ионы мигрируют к катоду, а заряженные отрицательно - к аноду. В прикатодном пространстве происходят процессы восстановления, а в прианодном - процессы окисления.

Физико-химические методы очистки сточных вод многообразны. Это коагуляция, флотация, адсорбционная очистка, ионный обмен, экстракция, обратный осмос и ультрафикация. При физико-химическом методе обработки из сточных вод удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические и плохо окисляемые вещества.

Биохимические методы очистки сточных вод. Применяются для очистки хозяйственно-бытовых и промышленных сточных вод от органических и некоторых неорганических (сероводорода, сульфидов, аммиака, нитратов и др.) веществ. Процесс очистки основан на способности микроорганизмов использовать эти вещества для питания, превращения их в воду, диоксид углерода, сульфат-фосфат-ион и др. и увеличивая свою биомассу.

Также к основным методам очистки воды относятся нижеперечисленные методы:

Осветление – удаление из воды взвешенных веществ. Реализуется фильтрацией воды через пористые фильтроэлементы (картриджи) или через слой фильтроматериала. Осветление воды путем осаждения взвешенных веществ. Эту функцию выполняют осветлители, отстойники и фильтры. В осветлителях и отстойниках вода движется с замедленной скоростью, вследствие чего происходит выпадение в осадок взвешенных частиц. В целях осаждения мельчайших коллоидных частиц, которые могут находиться во взвешенном состоянии неопределенно долгое время, к воде прибавляют раствор коагулянта (обычно сернокислый алюминий, железный купорос или хлорное железо). В результате реакции коагулянта с солями многовалентных металлов, содержащимися в воде, образуются хлопья, увлекающие при осаждении взвеси и коллоидные вещества.

Коагуляция – обработка воды специальными химическими реагентами для укрупнения частиц загрязнений. Делает возможными или интенсифицирует осветление, обесцвечивание, обезжелезивание. Коагуляцией примесей воды называют процесс укрупнения мельчайших коллоидных и взвешенных частиц, происходящий вследствие их взаимного слипания под действием сил молекулярного притяжения.

Окисление – обработка воды кислородом воздуха, гипохлоритом натрия, марганцевокислым калием или озоном. Обработка воды окислителем (или их комбинацией) делает возможными или интенсифицирует обесцвечивание, дезодорацию, обеззараживание, обезжелезивание, деманганацию.

Обесцвечивание – удаление или видоизменение веществ, придающих воде цвет. Реализуется различными методами, в зависимости от причины цветности. Обесцвечивание воды, т. е. устранение или обесцвечивание различных окрашенных коллоидов или полностью растворенных веществ может быть достигнуто коагулированием, применением различных окислителей (хлор и его производные, озон, перманганат калия) и сорбентов (активный уголь, искусственные смолы).

Обеззараживание – обработка воды окислителями и/или УФ-излучением для уничтожения микроорганизмов. Обеззараживание воды (удаление бактерий, спор, микробов и вирусов) является заключительным этапом подготовки воды питьевой кондиции. Использование для питья подземной и поверхностной воды в большинстве случаев невозможно без обеззараживания. Обычными методами при очистке воды являются:

1.  Хлорирование путем добавления хлора, диоксида хлора, гипохлорита натрия или кальция.

2.  Озонирование. При применении озона для подготовки питьевой воды используются окислительные и дезинфицирующие свойства озона.

3. Ультрафиолетовое облучение. Используется энергия ультрафиолетового излучения для уничтожения микробиологических загрязнений. Кишечная палочка, бацилла дизентерии, возбудители холеры и тифа, вирусы гепатита и гриппа, сальмонелла погибают при дозе облучения менее 10 мДж/см2, а ультрафиолетовые стерилизаторы обеспечивают дозу облучения не менее 30 мДж/см2.     

Обезжелезивание/деманганация – превращение растворённых соединений железа и марганца в нерастворимые и удаление тех и других путем фильтрования, как правило, через специальные фильтроматериалы. Решение проблемы очистки воды от железа представляется довольно сложной и комплексной задачей. К наиболее часто используемым методам можно отнести:

1.Аэрирование – окисление кислородом воздуха с последующим осаждением и фильтрацией. Расход воздуха для насыщения воды кислородом составляет около 30 л/м3. Это традиционный метод, применяемый уже много десятилетий. Реакция окисления железа требует довольно длительного времени и больших резервуаров, поэтому этот способ используется только на крупных муниципальных системах.

2.Каталитическое окисление с последующей фильтрацией. Наиболее распространенный на сегодняшний день метод удаления железа, применяемый в высокопроизводительных компактных системах. Суть метода заключается в том, что реакция окисления железа происходит на поверхности гранул специальной фильтрующей среды, обладающей свойствами катализатора (ускорителя химической реакции окисления). Наибольшее распространение в современной водоподготовке нашли фильтрующие среды на основе диоксида марганца (MnO2). Железо в присутствии диоксида марганца быстро окисляется и оседает на поверхности гранул фильтрующей среды. Впоследствии большая часть окисленного железа вымывается в дренаж при обратной промывке. Таким образом, слой гранулированного катализатора является одновременно и фильтрующей средой. Для улучшения процесса окисления в воду могут добавляться дополнительные химические окислители.

Умягчение – замена катионов кальция и магния в воде на эквивалентное количество катионов натрия или водорода. Реализуется фильтрованием воды через специальные ионообменные смолы. С жесткой водой сталкивался каждый, достаточно вспомнить о накипи в чайнике. Жесткая вода не годится при окрашивании тканей водорастворимыми красками, в пивоварении, производстве водки. В ней хуже пенится стиральный порошок и мыло. Высокая жесткость воды делает её непригодной и для питания газовых и электрических паровых котлов и бойлеров. Слой накипи в 1,5 мм снижает теплоотдачу на 15%, а слой толщиной 10 мм – уже на 50%. Снижение теплоотдачи ведет к увеличению расхода топлива или электроэнергии, что, в свою очередь, ведет к образованию прогаров, трещин на трубах и стенках котлов, выводя преждевременно из строя системы отопления и горячего водоснабжения. Наиболее эффективным способом борьбы с высокой жесткостью является применение автоматических фильтров – умягчителей. В основе их работы лежит ионообменный процесс, при котором растворенные в воде жесткие соли заменяются на мягкие, которые не образуют твердых отложений.     

Обессоливание – удаление из воды растворённых солей на ионообменных смолах или фильтрование воды через специальные плёнки (мембраны), пропускающие только молекулы воды.

Все большее значение в охране поверхностных вод от загрязнения и засорения приобретают агролесомелиорация и гидротехнические мероприятия. С их помощью можно предотвращать заиление и зарастание озер, водохранилищ и малых рек. Выполнение этих работ позволит уменьшить загрязненный поверхностный сток и будет способствовать чистоте водоемов.

1.2. Системы управления

Автоматизированная система управления (АСУ)- это совокупность математических методов, технических средств (ЭВМ, средств связи, устройств отображения информации и т. д.) и организационных комплексов, обеспечивающих рациональное управление сложным объектом (процессом) в соответствии с заданной целью. АСУ состоит из основы и функциональной части. В основу входят информационное, техническое и математическое обеспечение. К функциональной части относят набор взаимосвязанных программ, автоматизирующих конкретные функции управления (планирование, финансово-бухгалтерскую деятельность и др.). Различают АСУ объектами (технологическими процессами АСУТП, предприятием АСУП, отраслью ОАСУ) и функциональными автоматизированными системами, напр., проектирования, расчетов, материально-технического и др. обеспечения.

 Автоматизированная система управления (АСУ) — ряд технологий производства, позволяющих осуществлять управление работой оборудования и контроль за работой оборудования при помощи ЭВМ.

Идея нормативного проектирования систем управления содержалась еще в попытках построения деятельности организаций на основе применения математической модели (сетевой, конвейерной, очереди, линейного программирования и др.). Как общий принцип построения целостных организаций эта идея была осознана в середине 60-х годов Хотя многочисленные технические аспекты метода АСУ продолжают разрабатываться, его основы и формы применения к прикладным задачам достигли определенного, довольно высокого уровня, позволяющего говорить об этой разработке как в принципе о завершенной.

Представлялось, что относительно подробное описание отдельных, имеющих ключевое значение аспектов метода, а также аспектов его разработки и применения позволяет, во всяком случае, оттенить специфику замысла и его реализации. В качестве таких аспектов выбраны:

  1.  задачи, для решения которых предназначен метод;
  2.  требования к методу, предъявленные его разработчиками;
  3.  научно-техническое обеспечение выполнения этих требований;
  4.  место метода среди отечественных и зарубежных работ;
  5.  применение метода в прикладных работах.

Информационное обеспечение АСУ - совокупность реализованных решений по объектам, размещению и формам организации информации, циркулирующей в АСУ при ее функционировании.

Повсеместное использование АСУ упрощает процесс управления. Основа АСУ - интегрированная обработка производственно-экономической информации, охватывающая решение задач прогнозирования, планирования и управления производством с использованием современных средств.

АСУ решают три задачи:

* оперативное планирование и управление ;

* технико-экономическое планирование и материально-технического снабжения;

* учёт движения товарно-материальных ценностей, готовой продукции, расчётов с поставщиками, кассовых и банковских операций.

В современных условиях хозяйствования промышленные предприятия получили большие возможности совершенствования системы планирования и управления производством для резкого повышения общей эффективности производственно-хозяйственной деятельности. Эти возможности обеспечены, с одной стороны, относительной свободой решения тактических и оперативных вопросов по управлению производством, а с другой, - применением компьютерных средств для выработки оптимальных планово-управленческих решений.

Сложность и динамичность производственных процессов, усложнение продукции и ее технологии связаны с объективной необходимостью использования в планировании производства современных средств вычислительной техники. Это позволяет значительно повысить обоснованность планово-экономических решений за счет увеличения количества учитываемых факторов и ускорения выработки результирующей информации.

При внедрении автоматизированной информационной системы управления значительно повышается производительность труда и качество документов, а также появляется возможность сокращения численности работников.

Для оценки общей эффективности мероприятий по внедрению АСУ используется коэффициент общей эффективности (Еф), определяющийся по формуле:

Еф = Эт/Зсу , где

Эт - эффект, получаемый в результате реализации проектных решений;

Зсу - общие затраты совершенствования .

Величина коэффициента указывает на большую эффективность внедряемой автоматизированной системы.

Информационная структура АСУ ТП

На верхнем уровне (уровень 1) находится автоматизированные рабочие места (АРМ), технологов, операторов АСУ ТП. Основой аппаратной части является промышленный компьютер (ПК), который выполняет функции ЦУВМ.

Рис.1. Информационная структура АСУ ТП

На втором уровне в качестве ЛУВМ используются программируемые логические контроллеры (ПЛК) и УЧПУ. На третьем уровне находятся УСО и автоматизированный (управляемый) электропривод АЭП.

Устройства получения, пересылки и хранения информации на каждом уровне АСУ ТП образуют информационную сеть. ПК верхнего уровня объединяются в промышленную информационную сеть с помощью сетевой технологии Ethernet. На контроллерном (уровень 2) уровне также применяется технология Ethernet, но здесь с ней конкурируют локальные сети Profibus, Combus и др.

На нижнем уровне объединения датчиков, систем управления исполнительными механизмами и контроллеров в единую цифровую сеть осуществляется системой Fieldbus (полевая сеть). Она заменяет аналоговые интерфейсы 4…20 мА и 0…10 В цифровой коммуникационной технологией. Благодаря этому большое количество отдельных линий связи, идущих от датчиков и исполнительных устройств к модулям ввода-вывода ПЛК и УЧПУ, удается заменить на один информационный малопроводный кабель, по которому также подводится питание к датчикам и маломощным исполнительным устройствам. Системы управления нижнего уровня становятся все более «интеллектуальными», могут выполнять функции самодиагностики и настройки, что снижает информационную нагрузку на верхние уровни управления.

Таким образом, информационное обеспечение АСУ ТП реализуется на основе современных технических средств автоматизации, среди которых особое место занимают программно-технические комплексы, включающие микропроцессорные программируемые контроллеры, управляющие вычислительные машины, промышленные информационные сети и т.д. Структура информационных систем разрабатывается с учетом конкретных условий производства, целей и задач автоматизации. Информационное обеспечение решает задачи согласования, синхронизации, оптимизации работы АСУ ТП в составе АСУ более высокого уровня.

Современное производство автоматизировано;

разработаны АСУ ТП  в составе АСУ производством (АСУ П).

 Производственный процесс включает:

- проектирование;

- технологическую подготовку производства;

- производство.

Рис.2.Схема автоматизации производственных процессов

1.3. Обзор патентных материалов

В ходе работы были рассмотрены следующие патенты:

1. Патент RU  2371236 C2 2009-10-27

Аппарат автоматической промывки мембранного фильтра в очистителе воды.

Изобретение относится к аппаратам автоматической промывки мембранного фильтра в очистке воды.  Очиститель воды включает седиментационный фильтр, предварительный угольный фильтр и мембранный фильтр для последовательной фильтрации сырой воды. Аппарат автоматической промывки мембранного фильтра включает датчик низкого давления для детектирования давления воды в водяной трубе, соединяющий седиментационный фильтр с предварительным угольным фильтром, насос для нагнетания воды, подаваемой из седиментационного фильтра в предварительный угольный фильтр, регулятор, обеспечивающий регулирования слива воды из внутренней части мембранного фильтра от момента времени, когда обнаружено напряжение нагнетания, и сливной регулируемый вентиль для открывания сливной трубы мембранного фильтра.

2. Патент RU 2443457 С2 2012-02-27

Мембранное устройство для очистки жидкости.

Изобретение относится к энергетике, транспорту, нефтехимической и другим отраслям промышленности и касается мембранного устройства для очистки жидкости. Содержит корпус, фильтроэлементы, трубную доску, гидроаккумулятор, подводящий патрубок, нижний и боковой отводящие патрубки, краны и вставку. Фильтроэлементы установлены в плоскости корпуса параллельно его продольной оси и смонтированы на трубной доске посредством штуцеров. Полости штуцеров сообщены с полостью гидроаккумулятора и полостями фильтроэлементов. Нижний отводящий патрубок установлен внизу корпуса. Гидроаккумулятор выполнен в виде резервуара, установленного над корпусом. Боковой отводящий патрубок сообщен с нижней частью полости  гидроаккумулятора. Трубная доска прикреплена снизу к гидроаккумулятору. Фильтроэлементы состоят из цилиндрической пористой подложки и расположенной на ее наружной боковой поверхности наноструктурной мембраны. Фильтроэлементы сверху и снизу ограничены донышками и штуцерами. Подводящий патрубок расположен на нижней боковой части корпуса. Изобретение обеспечивает повышение глубины очистки жидкости и увеличение ресурса работы мембранного модуля.

3. Патент RU 2446111 C1 2012-03-27

Способ очистки воды и мембранная установка для его осуществления.

Изобретение может быть использовано в хозяйственно-питьевом водоснабжении, пищевой, химической, медицинской промышленностях для предварительной подготовки воды перед дальнейшей более глубокой ее очисткой опреснением. Мембранная установка содержит насос для подачи исходной воды, батарею разделительных аппаратов на основе половолоконных ультрафильтрационных мембран, линию подвода исходной воды, линию отвода фильтрата с запорным клапаном, емкость для фильтрата. Промывочный насос соединен всасывающим патрубком с емкостью фильтрата и напорным патрубком, имеющим обратный клапан, с линией отвода фильтрата. Компрессорная установка соединена с линией подвода сжатого воздуха к аппаратам, имеющей запорный клапан и компенсатор. Трехходовой кран соединен входом с насосом исходной воды, одним выходом с линией подвода исходной воды к аппаратам, а другим выходом с линией отвода промывных вод. Способ очистки воды включает стадию фильтрования без отвода концентрата и стадию регенарации разделительных аппаратов посредством обратной фильтрации фильтрата. Изобретения обеспечивают сокращение выхода промывных вод, повышение ресурса работы и удельной производительности мембранных аппаратов за счет более эффективной их регенерации.

4. Патент RU 2440301 C1 2012-01-20

Установка мембранной очистки  воды.

Изобретение относится к очистке воды с помощью мембран, в частности к средствам очистки высокомутных природных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения, для пищевой и других отраслей промышленности. Установка мембранной очистки воды содержит емкость исходной воды, насос подачи исходной воды, батарею мембранных аппаратов, линии отвода концентрата и фильтрата, насос подачи фильтрата, герметичный сосуд, нижняя часть которого сообщается с всасывающей и нагнетательной линиями насоса подачи исходной воды, верхняя часть герметичного сосуда снабжена воздухозаборным патрубком с обратным клапаном через воздухопровод сообщается с патрубками подвода исходной воды мембранных аппаратов, а на линии подачи исходной воды установлен дроссель. Изобретение направлено на повышение эффективности регенерации мембранных аппаратов при значительном снижении объема очищаемой воды, увеличение межрегенерационного периода, упрощение конструкции.

5. Патент RU 2453469 C2 2012-06-20

Обратноосмотическая опреснительная установка.

Изобретение относится к средствам опреснения соленой или морской воды путем обратного осмоса и фильтрации. Обратноосмотическая опреснительная установка состоит из бака, масляного насоса, гидрораспределителя, работающего от конечных выключателей, которые, переключаясь, пропускают потоки масла в правую или левую рабочую полость гидроцилиндра большего диаметра, внутри которого установлен плунжер-поршнь со штоком, жестко соедененым со штоком и плунжер-поршнем гидроцилиндра меньшего диаметра. На линии всасывания и линии нагнетания гидроцилиндра меньшего диаметра установлены фильтры предварительной очистки. Гидроцилиндр меньшего диаметра присоединен к дискотрубчатому аппарату-фильтру. Дополнительная параллельная установка фильтров предварительной очистки и дискотрубчатых аппаратов-фильтров позволяет, не останавливая работу опреснительной установки, снимать фильтры и производить их ремонт и замену, а также производить их промывку. Улучшается качество опресненной воды и снижается вибрационные и шумовые характеристики установки.

6. Патент RU 02416459 C2 2011-04-20

Мембранный модуль для очистки жидкости.

Изобретение относится у энергетике, транспорту, нефтехимической промышленности и может быть использовано в системах очистки питьевой и технической воды, топлив, масел и других жидкостей.

Недостатки устройства являются относительно малая глубина очистки жидкости и ресурс работы отдельных фильтроэлементов, связанные с отсутствием профилирования расхода жидкости в проточной части между фильтроэлементами.

7. Патент RU 02434812 C1 2011-11-27

Мембранный модуль для очистки жидкости.

Изобретение относится к очистке воды с помощью мембран, в частности к средствам очистки высокомутных природных вод с целью использования их в хозяйственно-питьевом водоснабжении, в пищевой и других отраслях промышленности.

Недостатком устройства является весьма ограниченное количество остаточного фильтрата и толкающего его сжатого воздуха, что не обеспечивает длительности и эффективности промывки, достаточных для удаления отложений, обладающих сколько-нибудь существенной адгезией к мембранам.

8. Патент RU 02401802 C2 2010-10-20

Опреснительная установка мембранного осмоса.

9. Патент RU 2371236 С2 2009-10-27

Аппарат автоматической промывки мембранного фильтрав очистителе воды.

10. Патент RU 2443457 С2 2012-02-27

Мембранное устройство для очистки жидкости.

11. Патент RU 2446111 С1 2012-03-27

Способ очистки воды и мембранная установка для его осуществления.

12. Патент RU 2394772 С2 2010-07-20

Фотокаталитический модуль для очистки воды.

13. Патент RU 2394774 С2 2010-07-20

Способ электрохимической очистки воды.

14. Патент RU 2422376 С1 2011-06-27

Устройство для очистки воды с использованием фильтрации.

Патенты в той или иной степени отражают устройства, элементы и структуру фильтров или установок для очистки воды, при этом патентов, ориентированых на решение поставленной задачи - повышения эффективности автоматического управления процессом очистки воды, не выявлено.


Глава 2

Исследование процесса очистки воды и анализ ее качества

В районах крайнего севера на газовых месторождениях для обслуживания газовых промыслов строят небольшие вахтовые жилые комплексы (ВЖК), а также для обеспечения нормальных условий проживания и работы основного производства рядом с  ВЖК устанавливают небольшие водоочистные станции, которые полностью обеспечивают все потребности в чистой воде.

2.1. Обзор станций ВОС-400П (водозабор).

Подъем и подготовка технической воды.

Начало процесса начинается с подъема воды из водоема, для этого используется водонасосная станция 1-го подъема (ВНС-1). ВНС-1 также состоит из двух блоков , с идентичным набором оборудования. Погружные насосы находятся на глубине 4 метра, а станция удалена от берега на расстояние 35 метров и расположена над водоемом.

Рис.3. ВНС-1 первый блок.

На рисунке 3 кратко обозначены: ЗД - задвижка клиновая, КШ - кран шаровый, PT - манометр, FT - расходомер, H 4 -погружной насос, тепломаг - температурный датчик.

Поднятая вода по двум веткам поступает на ВОС-400П, где проходит предварительную очистку от осадка поднимаемого с водой. Вода с ВНС-1 поступает на фильтра Ф1....Ф4 (рис.4), далее после грубой очистки вода поступает в резервуары поднятой воды (РПВ-1 и РПВ-2). Для промывки фильтров используется вода из РПВ, после промывки вода сливается в отстойники О1-О2, после отстойников вода еще раз очищается и возвращается в РПВ, а весь шлам откачивается из отстойников и осушается.

 

Рис.4. ВОС-400П

В насосной станции 2-го (ВНС-2) подъема (рис.5) с помощью насосов Н1.1, Н1.2, Н1.3 вода из РПВ отправляется на станцию ВОС-400 для дальнейшей очистки.

.

Рис.5. Насосной станции 2-го подъема и РПВ-1 и РПВ-2

Краткое обозначение рис.5 приведены в таблице 1.

Таблица 1. Технологическое оборудование ВНС-2.

 

2.2. Обзор станций ВОС-400 (водоочистная станция).

Подготовка чистой воды

Подготовка чистой воды осуществляется на станции комплексной подготовки питьевой воды, которая состоит из блока флотации и реагентной обработки (рис.6), трех блоков фильтрации и очистки (рис.7) и водонасосной станции третьего подъема (рис.8).

Рис. 6. Блок флотации и реагентной обработки.

Блок флотации предназначен для очистки воды с применением химических реагентов (флокулянт, коагулянт и щелочь), а также вода проходит камеры отстаивания, хлопьеобразования, осветления, насыщения кислородом, озонирование, дегазацию и после всех этапов поступает в блок фильтров (рис.7) на финальную стадию очистки.

Рис. 7. Блок фильтрации и очистки.

Пришедшая вода после БФиРО очищается в БОиФ №1 и БОиФ №2. Для очистки используются шесть фильтров и лампа ультро фиолетового облучения для обеззараживания. Чистая вода заливается в резервуары чистой воды расположенные на водонасосной станции 3-го подъема (ВНС-3).

На ВНС-3 (рис.8) расположены четыре резервуара объемом 200 м3 в резервуарах исходной воды находится техническая вода, а в резервуарах чистой воды очищенная. Для подачи технической воды конечному потребителю используют насосы Н1.1-Н1.3 и Н2.1-Н2.3, соответственно для подачи чистой воды используют насосы Н3.1-Н3.3. Для подогрева воды на каждом резервуаре установлены водонагреватели ВЕГА-700/200. На всех трубопроводах расположены датчики температуры и давления, а на конечных ветках расходомеры. Также для промывки станции и собственных нужд используется вода из РЧВ.

Рис. 8. Водонасосная станция 3-го подъема.

2.3. Виды реагентов и химимческих веществ применяемых на станции.

Для процессов очистки воды в производстве используют разнообразные химические реагенты. Для учета, контроля и правильного дозирования в производстве использую специализированные дозаторы входящие в комплекс системы управления.

Оксихлорид алюминия (водный раствор)  ТУ 2163-001-63114035-2009

Коагулянты – вещества (хим.реагенты), способные вызывать или ускорять процесс объединения мелких взвешенных частиц в группировки (агрегаты) вследствие их сцепления при соударении.

Обработка воды коагулянтами – самый распространенный метод очистки больших объемов воды от грубодисперсных и коллоидных загрязнений.

На большинстве действующих водопроводных станций в качестве коагулянта применяют сульфат алюминия, который при непостоянных показателях очищаемой воды, ее низкой температуре, высокой цветности, низкой мутности и малом щелочном резерве не гарантирует стабильно высокого качества питьевой воды согласно СанПиН 1.1.4.1074-01. Для достижения необходимой очистки воды приходится работать с повышенными дозами сульфата алюминия, что приводит к увеличению содержания остаточного алюминия и низкому водородному показателю (pH), а это, в свою очередь, неблагоприятно воздействует на организм человека.

Оксихлорид алюминия («гидроксохлорид алюминия», «полиалюминия хлорид») - наиболее перспективный и экономичный коагулянт нового поколения, который представляет собой водный раствор основных солей хлорида алюминия.

Особенно ощутимый эффект от применения оксихлорида алюминия производства «Казанский завод химических реагентов» наблюдается в холодное время года при обработке природных вод, а также оборотных и сточных вод с повышенным содержанием взвешенных веществ, тяжелых металлов, нефтепродуктов, фосфатов, СПАВ и др.

Физико-химические показатели ОХА    Таблица 2.

п/п

Наименование показателя

Норма

Марка А

Марка Б

1

Внешний вид

Жидкость от светло-серо-зеленого до желтого цвета

2

Массовая доля основного вещества в пересчете Al2O3, %

9-12

18-22

3

Массовая доля хлорид-ионов Cl-, %, не более

23

8

4

Массовая доля железа (Fe), %,

не более

0,3

0,15

5

Массовая доля мышьяка (As), %, не более

0,001

0,001

6

Содержание взвешенных веществ, %, не более

0,15

0,15

7

Плотность, г/см3

1,200-1,300

1,300-1,400

8

рН, не менее

0,5

1,5

Щелочь.

Примерно две трети всех используемых в пищевой промышленности средств для очистки являются щелочными средствами. Изготавливаемые средства содержат в качестве щелочного носителя раствор едкого натра или раствор едкого калия; едкая щёлочность может у высокощелочных продуктов составлять более 45%. Эффективность по отношению к коагулированному, чаще всего термоденатурированному белку и жиру базируется, во – первых, на гидролизе белка, во – вторых, на омылении жиров в щелочной среде. Белковые составляющие, пептиды, аминокислоты, а также жировые составляющие – глицерин и жирные кислоты становятся растворимыми после проведения щелочной обработки в водной среде и становятся диспергируемыми.

Помимо названных щелочей используется также сода и поташ, базисные форматы, а также метасиликат, который не проявляет коррозивности раствора едкого натра.

Щёлочность является предпосылкой разбухания грязи, однако для полной очистки поверхностей щёлочность требует дополнительных добавок. Такими добавками являются органические и неорганические модифицирующие добавки (комплексообразователи), а также поверхностно – активные вещества.

Задачей комплексообразователей является связывание жёсткости воды, то есть ионов кальция и магния. Кроме того, уже во время выполнения щелочного этапа очистки происходит разбивание неорганической матрицы грязи, так что значительно ускоряется процесс разбухания и очистки. К наиважнейшим комплексообразователям относятся всё ещё щелочные соли олигофосфорных кислот, дифосфатов и трифосфатов, а также высококонденсированные фосфаты (гексаметафосфат). Помимо этих модифицирующих добавок в щелочные средства для очистки добавляют поверхностно – активные вещества, которые снижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз. Белковые и жировые загрязнения имеют по отношению к воде и натровому щёлоку высокое поверхностно – активное напряжение, так что полное смачивание, а следовательно и разбухание грязи сильно задерживается. Поверхностно – активные вещества снижают это поверхностное натяжение и делают возможным очистку поверхностей. Для очистки, а также дезинфекции используются поверхностно – активные вещества различной химической структуры и соответственно специфическими свойствами. Анионоактивные поверхностно – активные вещества используются, главным образом, для пенной очистки, у катионоактивных поверхностно – активных веществ используют больше их дезинфицирующее действие. Неионогенные поверхностно – активные вещества характеризуются свойством экстремально снижать поверхностно – активное натяжение, при этом одновременно может происходить и желаемое пенообразование или поверхностно – активное вещество в применяемом растворе может действовать противопенно, что является важным условием беспенного метода CIP. Помимо очень хороших смачивающих качеств, поверхностно – активные вещества препятствуют повторному отложению отделённой грязи за счёт образования эмульсии.

Флокулянт ПАА.

ПАА (флокулянты полиакриламид) – отличные, и к тому же недорогие химические реагенты (флокулянты и коагулянты), которые успешно применяются для очистки питьевой воды и технологических сточных вод.

Флокулянт ПАА ГС представляет собой гранулированный полиакриламид, выступающий в тандеме с сульфатом аммония. На сегодняшний день Paa является универсальным нейтральным флокулянтом, и известен во многих областях промышленности как флокулянты полиакриламид – ПАА.

Внешний вид данного химического реагента: желтоватые или светло-коричневые гранулы неправильной форы. Массовая доля нерастворимого остатка отсутствует (для марки А) или составляет 1% (для марки В). Массовая доля сернокислого аммония составляет 34% (для марки А) и 40% (для марки В). Доля воды 10 и 9% для марок А и В соответственно. Массовая доля полимера в товарном продукте для флокулянта ПАА марки А составляет не менее 56%, для марки В не менее 50%. Кинематическая вязкость 0,1% водного раствора при pH 7-8, м2/С для ПАА ГС марки А не менее 1,7х10-6, для ПАА ГС марки В 1,6х10-6. Отметим, что доза 0,1% раствора полиакриламида – 0,5–1,5 мг флокулянтов Paa/100г взвешенных в сточных водах веществ. Полученный раствор необходимо вводить через полторы-две минуты после непосредственного ввода коагулянта.

Флокулянты полиакриламид применяются для флокуляции суспензий в химической, коксохимической, целлюлозно-бумажной, нефтехимической и горнорудной промышленностях, в коммунальном хозяйстве и водоснабжении.

Современные флокулянты полиакриламид – высокоэффективные недорогие водорастворимые химические реагенты (полимеры с характеристиками полиэлектролитов). Флокулянт ПАА интенсивно используется в процессе анализа сложных биологических систем, в молекулярной биологии для поддержания среды проведения гель – электрофореза нуклеиновых кислот и белков.

Благодаря своей высокой эффективности, полиакриламидный флокулянт ПАА ГС активно используются в процессах очистки сточных вод на стадии производства поливинилхлорида, полистирольных пластмасс, сульфатной целлюлозы. Флокулянты полиакриламид Paa успешно применяются для очистки сточных вод от эмульгированных частиц смол и нефтепродуктов. Кроме того, полиакриламидный флокулянт ПАА ГС широко применяется в химическом и нефтехимическом производстве.

2.4. Результатов анализов очищенной воды.

Для исследования на станции с разных точек отбиралась вода для химического анализа. Анализ производился в местной химической лаборатории. Отбор воды производился в течении одного месяца. В графиках использованы усредненные результаты за сутки.

Результаты анализов воды:

- мутность;

- цветность;

- содержание железа;

- содержание хлора;

- содержание алюминия;

- общая жесткость воды;

- триполифосфат.

Питьевая вода должна отвечать определённым установленным стандартам и ГОСТАм. Существует несколько стандартов на питьевую воду:

  1.  Российский стандарт, определяемый соответствующими нормами и ГОСТами;
  2.  Стандарт ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения);
  3.  Стандарт США и стандарта стран Европейского союза (ЕС).

Качество питьевой воды на территории Российской Федерации определяется нормами санитарно-эпидемиологических правил и нормативами, утвержденными главным государственным санитарным врачом Российской Федерации. Главным Российским ГОСТом на питьевую воду является введенные в действие в 2002 г. Санитарные правила и нормы (СанПиН).

В соответствии с действующими стандартами и нормами под термином питьевая вода высокого качества подразумевается:

  1.  вода с соответствующими органолептическими показателями — прозрачная, без запаха и с приятным вкусом;
  2.  вода с рН = 7—7,5 и жесткостью не выше 7 ммоль/л;
  3.  вода, в которой суммарное количество полезных минералов не более 1 г/л;
  4.  вода, в которой вредные химические примеси либо составляют десятые-сотые доли их ПДК, либо вообще отсутствуют (то есть их концентрации настолько малы, что лежат за гранью возможностей современных аналитических методов);
  5.  вода, в которой практически нет болезнетворных бактерий и вирусов.

Примерный норматив на воду показан в таблице 3:

Нормативы воды     Таблица 3

Показатель

Значение

1

Мутность

До 1,5 мг/л

2

Цветность

До 20 град.

3

Общая жесткость

1,5-2,5 мг-экв/л

4

Алюминий

До 0,5мг/л

5

Железо

До 0,3 мг/л

6

Триполифосфат

До 3,5 мг/л

7

Хлор

До 0,6 мг/л

Параметры питьевой воды подразделяются на три группы:

  1.  органолептические свойства;
  2.  показатели бактериального и санитарно-химического загрязнения;
  3.  химические свойства

Органолептические показатели питьевой воды —  оценки запаха, вкуса, цвета и мутности, каждый человек может выполнить самостоятельно.

Химические свойства воды характеризуются следующими показателями: жесткостью, окисляемостью, величиной рН, общей минерализацией - содержанием в воде растворенных солей и элементов.

2.5. Обзор системы управления станции.

- Схема СУ водозабора и ВНС 1, ВНС 2.

Рис 9. Схема связи и управления водозабора.

На ВОС-400П расположены два шкафа с распределительными модулями ввода-вывода ET-200M для сбора и управления первичными устройствами, для обработки данных используется контроллер Siemens S7-400. Управление станцией осуществляется с АРМ оператора и сенсорных панелей Touch Panel 170D color. Связь с станцией ВОС-400 реализована по радиоканалу.

- схема СУ  станции водоочистки ВОС-400.

Рис 10. Схема управления и связи ВОС-400.

В БОиФ-3 расположен контроллер S7-400, который обрабатывает информацию с блока флотации и всех блоков фильтров. Для сбора сигналов используются распределенные модули ввода-вывода Siemens ET-200М. В каждом блоке расположены сенсорные панели Siemens Touch Panel 170B color. В ВНС-3 находится контроллер S7-400, который обрабатывает не только насосную станцию, но и объекты промбазы.

Вывод: было проведено сравнение результатов химического анализа отборов воды в соответствии с нормами государственного стандарта и СанПиНа за май 2013 года и сравнение их с значениями приведенными в таблице 3. Анализ графиков показал, что сильно изменяются значения мутности воды, показания содержания железа и хлора приближаются к допустимой грани содержания в воде и непостоянный показатель общей жесткости воды. Данные анализа говорят о непостоянности химического состава воды, хотя она не превышает границы нормативов, но для более стабильных анализов и улучшения качества воды требуется установка дополнительного фильтровального оборудования более глубокой очистки.


Глава 3

Оборудование и технология очистки воды

Для более глубокой очистки воды существуют разнообразные системы и методы, но для станции ВОС-400 лучше всего подходят мембранные фильтра основанные на методе обратного осмоса.

3.1. Обратный осмос.

В настоящее время фильтры, работающие по принципу обратного осмоса становятся всё более популярными среди потребителей. В таких фильтрах имеется специальная мембрана, а движение воды через нее из более концентрированного раствора в направление менее концентрированного.

Процесс обратного осмоса, как способ очистки воды, используется с начала 60-х годов. Первоначально он применялся для опреснения морской воды. Сегодня по принципу обратного осмоса в мире производятся сотни тысяч тонн питьевой воды в сутки.

Совершенствование технологии сделало возможным применение обратноосмотических систем в домашних условиях. На настоящий момент в мире уже установлены тысячи таких систем. Получаемая обратным осмосом вода имеет уникальную степень очистки. По своим свойствам она близка к талой воде ледников, которая признается наиболее экологически чистой и полезной для человека.

Явление осмоса лежит в основе обмена веществ всех живых организмов. Благодаря ему в каждую живую клетку поступают питательные вещества и, наоборот, выводятся шлаки.

Явление осмоса наблюдается, когда два соляных раствора с разными концентрациями разделены полупроницаемой мембраной.

Эта мембрана пропускает молекулы и ионы определенного размера, но служит барьером для веществ с молекулами большего размера. Таким образом, молекулы воды способны проникать через мембрану, а молекулы растворенных в воде солей - нет.

Если по разные стороны полупроницаемой мембраны находятся солесодержащие растворы с разной концентрацией, молекулы воды будут перемещаться через мембрану из слабо концентрированного раствора в более концентрированный, вызывая в последнем повышение уровня жидкости. Из-за явления осмоса процесс проникновения воды через мембрану наблюдается даже в том случае, когда оба раствора находятся под одинаковым внешним давлением.

Разница в высоте уровней двух растворов разной концентрации пропорциональна силе, под действием которой вода проходит через мембрану. Эта сила называется "осмотическим давлением".

В случае, когда на раствор с большей концентрацией воздействует внешнее давление, превышающее осмотическое, молекулы воды начнут двигаться через полупроницаемую мембрану в обратном направлении, то есть из более концентрированного раствора в менее концентрированный.

Этот процесс называется "обратным осмосом". По этому принципу и работают все мембраны обратного осмоса.

В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую ее сторону. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля.

По этому принципу и работают все мембраны обратного осмоса. Процесс обратного осмоса осуществляется на осмотических фильтрах, содержащих специальные мембранах, задерживающих растворенные в воде органические и минеральные примеси, бактерии и вирусы. Очистка воды происходит на уровне молекул и ионов, при заметно уменьшается общее солесодержание в воде. Много домашних фильтров обратного осмоса используются в США и Европе для очистки муниципальной воды с содержанием солей от 500 до 1000 мг/л; обратноосмотические системы высокого давления очищают солоноватую и даже морскую воду (36000 мг/л) до качества нормальной питьевой воды.

Фильтры на основе обратного осмоса удаляют из воды ионы Na, Са, Cl, Fe, тяжелых металлов, инсектициды, удобрения, мышьяк и многие другие примеси. «Молекулярное сито», которое представляют собой обратноосмотические мембраны, задерживает практически все примесные элементы, содержащиеся в воде, независимо от их природы, что оберегает потребителя воды от неприятных сюрпризов, связанных с неточным или неполным анализом исходной воды, особенно из индивидуальных скважин.

В процессе обратного осмоса вода и растворенные в ней вещества разделяются на молекулярном уровне, при этом с одной стороны мембраны накапливается практически идеально чистая вода, а все загрязнения остаются по другую сторону мембраны. Таким образом, обратный осмос обеспечивает гораздо более высокую степень очистки, чем большинство традиционных методов фильтрации, основанных на фильтрации механических частиц и адсорбции ряда веществ с помощью активированного угля.

Основным и самым важным элементом обратноосмотических установок является мембрана. Исходная, загрязненная различными примесями и частицами, вода пропускается через поры мембраны, столь мелкие, что загрязнения сквозь них практически не проходят. Для того чтобы поры мембраны не забивались, входной поток направляется вдоль мембранной поверхности, который вымывает загрязнения. Таким образом, один входной поток разделяется на два выходных потока: раствор, проходящий через мембранную поверхность (пермеат) и часть исходного потока, не прошедшего через мембрану (концентрат).

Обратноосмотическая полупроницаемая мембрана представляет собой композитный полимер неравномерной плотности. Этот полимер образован из двух слоев, неразрывно соединенных между собой. Наружный очень плотный барьерный слой толщиной около 10 миллионных см лежит на менее плотном пористом слое, толщина которого составляет пять тысячных см. Осмотическая мембрана действует как барьер для всех растворенных солей и неорганических молекул, а также органических молекул с молекулярной массой более 100. Молекулы воды свободно проходят через мембрану, создавая поток пермеата. Качество пермеата сопоставимо с качеством обессоленной воды, полученной по традиционной схеме Н-ОН-ионирования, а по некоторым параметрам (окисляемость, содержание кремниевой кислоты, железа и др.) превосходит.

Обратноосмотическая мембрана — это прекрасный фильтр и теоретически содержание растворенных минеральных веществ в полученной в результате фильтрации чистой воде должно составлять 0 мг/л (то есть их совсем не должно быть!), независимо от их концентрации во входящей воде.

Обратноосмотическая мембрана незаменима для избавления воды от микробов, поскольку размер пор мембран значительно меньше размер самих вирусов и бактерий.

Фактически, в нормальных рабочих условиях, из входящей воды извлекается 98 – 99 % растворенных в ней минеральных веществ. В полученной в результате фильтрации чистой воде, остается 6 – 7 мг/л растворенных минеральных веществ.

Растворенные в воде минеральные вещества имеют электрический заряд и полупроницаемая мембрана также имеет собственный электрический заряд. За счет этого 98 – 99% молекул минеральных веществ отталкивается от обратноосмотической мембраны. Однако все молекулы и ионы находятся в постоянном, хаотичном движении. В какой-то момент движущиеся противоположно заряженные ионы оказываются на очень близком расстоянии друг от друга, притягиваются, их электрические заряды взаимно нейтрализуются и образуется незаряженная частица. Незаряженные частицы уже не отталкиваются от обратноосмотической мембраны и могут проходить через нее.

Но не все незаряженные частицы попадают в чистую воду. Обратноосмотическая мембрана устроена таким образом, что величина ее пор максимально приближена к величине самых маленьких в природе молекул воды, поэтому через обратноосмотическую мембрану могут проходить только мельчайшие незаряженные молекулы минеральных веществ, а самые опасные крупные молекулы, например, солей тяжелых металлов, не смогут проникнуть через нее.

На практике, мембрана не полностью задерживает растворенные в воде вещества. Они проникают через мембрану, но в ничтожно малых количествах. Поэтому очищенная вода все-таки содержит незначительное количество растворенных веществ. Важно, что повышение давления на входе не приводит к росту содержания солей в воде после мембраны. Наоборот, большее давление воды не только увеличивает производительность мембраны, но и улучшает качество очистки при применении метода обратного осмоса. Другими словами, чем выше давление воды на мембране, тем больше чистой воды лучшего качества можно получить.

В процессе очищения воды по принципу обратного осмоса концентрация солей со стороны входа возрастает, из-за чего мембрана может засориться и перестать работать. Для предотвращения этого вдоль мембраны создается принудительный поток воды, смывающий "рассол" в дренаж.

Эффективность процесса обратного осмоса в отношении различных примесей и растворенных веществ зависит от ряда факторов: давление, температура, уровень рН, материал, из которого изготовлена мембрана, и химический состав входной воды, влияют на эффективность работы системы обратного осмоса. Степень очистки воды в таких фильтрах составляет по большинству неорганических элементов 85%-98%. Органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим - могут проникать через мембрану в незначительных количествах.

Неорганические вещества очень хорошо отделяются мембраной обратного осмоса. В зависимости от типа применяемой мембраны (ацетатцеллюлозная или тонкопленочная композитная) степень очистки составляет по большинству неорганических элементов 85%-98%.

Мембрана обратного осмоса также удаляет из воды и органические вещества. При этом органические вещества с молекулярным весом более 100-200 удаляются полностью; а с меньшим - могут проникать через мембрану в незначительных количествах. Большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану обратного осмоса. Однако производители утверждают, что большой размер вирусов и бактерий практически исключает вероятность их проникновения через мембрану.

В то же время, мембрана пропускает растворенные в воде кислород и другие газы, определяющие ее вкус. В результате, на выходе системы обратного осмоса получается свежая, вкусная, настолько чистая вода, что она, строго говоря, даже не требует кипячения.

В промышленности такие мембраны изготавливают из полимерных и керамических материалов. В зависимости от размера пор, с их помощью осуществляется:

• обратный осмос;

• микрофильтрация

• ультрафильтрация;

• нанофил ьтрация (нанометр — одна миллиардная метра, или одна тысячная микрона, то есть 1 нм = 10 ангстрем = 0,001 мкм.);

Обратноосмотические мембраны содержат самые узкие поры, и потому являются самыми селективными. Они задерживают все бактерии и вирусы, бoльшую часть растворенных солей и органических веществ (в том числе железо и гумусовые соединения, придающие воде цветность и патогенные вещества), пропуская лишь молекулы воды небольших органических соединений и легких минеральных солей. В среднем RO мембраны задерживают 97-99 % всех растворенных веществ, пропуская лишь молекулы воды, растворенных газов и легких минеральных солей.

Материал мембранных фильтров – нитрат целлюлозы. Как показала многолетняя практика, этот материал обеспечивает оптимальные условия роста задержанных микроорганизмов, исключая получение ложного отрицательного результата.

Мембранный фильтр состоит из нескольких слоев, которые соединены вместе и обмотаны вокруг пластиковой трубки. Материал мембраны полупроницаем. Вода продавливается через полупроницаемую мембрану, которая отторгает даже низкомолекулярные соединения. Схематическое изображение мембраны приведено ниже.

Обратноосмотические мембраны используются во многих отраслях промышленности, где есть необходимость в получении воды высокого качества (разлив воды, производство алкогольных и безалкогольных напитков, пищевая промышленность, фармацевтика, электронная промышленность и т. д.).

Использование двухступенчатого обратного осмоса (вода дважды пропускается через обратноосмотические мембраны) позволяет получить дистиллированную и деминерализованную воду. Такие системы являются экономически выгодной альтернативой дистилляторам-испарителям и используются на многих производствах (гальваника, электроника и т. д.). В последние годы начался новый бум в мембранной технологии.

Мембранные фильтры стали все больше и больше использоваться в быту. Это стало возможным благодаря научным и технологическим достижениям: мембранные аппараты стали дешевле, возросла удельная производительность и снизилось рабочее давление. Системы обратного осмоса позволяют получить чистейшую воду, удовлетворяющую СанПиН «Питьевая вода» и европейским стандартам качества для питьевого водопользования, а также всем требованиям для использования в бытовой технике, системе отопления и сантехнике.

Мембранная фильтрация незаменима для избавления воды от микробов, поскольку размер пор мембран значительно меньше размер самих вирусов и бактерий.

Микрофильтрационные мембраны с размером пор 0,1-1,0 мкм задерживают мелкие взвеси и коллоидные частицы, определяемые как мутность. Как правило, они используются, когда есть необходимость в грубой очистке воды или для предварительной подготовки воды перед более глубокой очисткой.

При переходе от микрофильтрации к обратному осмосу размер пор мембраны уменьшается и, следовательно, уменьшается минимальный размер задерживаемых частиц. При этом, чем меньше размер пор мембраны, тем большее сопротивление она оказывает потоку и тем большее давление требуется для процесса фильтрации.

Ультрафильтрация (УФ) УФ-мембрана задерживает взвешенные вещества, микроорганизмы, водоросли, бактерии и вирусы, значительно снижает мутность воды. В ряде случаев, УФ-мембраны эффективно уменьшают окисляемость и цветность воды. Ультрофильтрация заменяет отстаивание, осаждение, микрафильтрацию.

Ультрафильтрационные мембраны с размером пор от 0,01 до 0,1 мкм удаляют крупные органические молекулы (молекулярный вес больше 10 000), коллоидные частицы, бактерии и вирусы, не задерживая при этом растворенные соли. Такие мембраны применяются в промышленности и в быту и обеспечивают стабильно высокое качество очистки от вышеперечисленных примесей, не изменяя при этом минеральный состав воды.

В промышленной водоподготовке наибольшее распространение получили половолоконные мембраны, основным элементом которых является полое волокно диаметром 0,5-1,5 мм с нанесенной на внутренней поверхности ультра-фильтрационной мембраной. Для получения большой фильтрующей поверхности группы полых волокон группируются в модули обеспечивая 47-50 м2.

Ультрафильтрация позволяет сохранить солевой состав воды и осуществить ее осветление и обеззараживание практически без применения химреагентов.

Обычно, УФ-установка работает в режиме "тупиковой фильтрации" без сброса концентрата. Процесс фильтрации чередуется с обратной промывкой мембран от накопившихся загрязнений. Для этого часть очищенной воды подается в обратном направлении. Периодически в промывную воду дозируется раствор моющих реагентов. Промывные воды, являющиеся концентратом составляют не более 10-20 % от потока исходной воды. Один-два раза в год производится усиленная циркуляционная промывка мембран специальными моющими растворами.

Ультрафильтрация может применяться для получения питьевой воды непосредственно из поверхностного источника. Поскольку УФ-мембрана является барьером для бактерий и вирусов, не требуется первичное хлорирование воды. Обеззараживание осуществляется уже непосредственно перед подачей воды потребителю.

Поскольку ультрафильтрат полностью свободен от взвешенных и коллоидных веществ, то возможно применение данной технологии как предподготовки воды перед обратным осмосом.

Нанофильтрация (НФ) занимает промежуточное положение между обратным осмосом и ультрафильтрацией. Нанофильтрационные мембраны характеризуются размером пор от 0,001 до 0,01 мкм. Они задерживают органические соединения с молекулярной массой выше 300 и пропускают 15-90 % солей в зависимости от структуры мембраны.

Обратный осмос и нанофильтрация очень близки по механизму разделения сред, схеме организации процесса, рабочему давлению, мембранам и оборудованию. Нанофильтрационная мембрана частично задерживает органические молекулы, растворенные соли, все микроорганизмы, бактерии и вирусы. При этом степень обессоливания ниже, чем при обратном осмосе. Нанофильтрат почти не содержит солей жесткости (снижение в 10-15 раз), т.е. он умягчен. Происходит также эффективное снижение цветности и окисляемости воды. В результате исходная вода умягчается, обеззараживается и частично обессоливается.

Современные нанофильтрационные фильтры – альтернатива установкам ионообменного умягчения воды.

Последнее поколение фильтров для воды - фильтры на основе наноуглерода. На мировом рынке они пока не распространены, но, несмотря на это, стоят относительно небольших денег. Их преимущество перед другими фильтрами - в особой тонкости очистки и деликатности очистки - они не удаляют из воды все подряд, т.е. оставляют в воде соли и микроэлементы. При этом они очищают воду на наноуровне, т.е. работают в десятки и сотни лучше раз аналогов - фильтров на основе угольного сорбента.

Но наибольшее признание получили обратноосмотические мембранные фильтры очистки воды благодаря уникальному качеству воды, достигаемому после фильтрации. Такие фильтры эффективно справляются с низкомолекулярными гуминовыми соединениями, которые придают воде желтоватый оттенок и ухудшают ее вкусовые свойства, и которые очень трудно удалить другими методами. С использованием мембранных обратноосмотических фильтров можно получить чистейшую воду. Такая вода не только безопасна для здоровья, но и сохраняет белоснежность дорогостоящей сантехники, не выводит из строя бытовую технику и систему отопления, и просто радует глаз.

Обратноосмотические фильтры имеют и ряд других достоинств. Во-первых, загрязнения не накапливаются внутри мембраны, а постоянно сливаются в дренаж, что исключает вероятность их попадания в очищенную воду. Благодаря такой технологии даже при значительном ухудшении параметров исходной воды качество очищенной воды остается стабильно высоким. Может лишь понизиться производительность, о чем потребитель узнает по счетчикам, встроенным в систему. В этом случае мембрану необходимо промыть специальными реагентами. Такие промывки проводятся регулярно (примерно 4 раза в год) специалистами сервисной службы. Одновременно производится контроль работы установки. Другое преимущество — отсутствие химических сбросов и реагентов, что обеспечивает экологическую безопасность. Мембранные системы компактны и прекрасно вписываются в интерьер. Они просты в эксплуатации и не нуждаются во внимании со стороны пользователя.

Мембранные системы очистки воды достаточно дорогостоящи. Но, учитывая то, что при использовании «накопительных» систем скорее всего понадобится несколько установок различного действия, то общая их стоимость тоже обойдется недешево. А если говорить об эксплуатационных затратах, то для мембранных систем они значительно меньше.

Сейчас технология обратного осмоса активно развивается. Установки постоянно совершенствуются. Современные системы представляют собой целые агрегаты с предочисткой воды, устанавливающиеся под мойкой или на линии подачи воды.

Осмотические фильтры получают все большую популярность в бытовом использовании благодаря надежности, компактности, удобству в эксплуатации и, конечно же, стабильно высокому качеству получаемой воды. Многие потребители утверждают, что только благодаря обратному осмосу узнали настоящий цвет чистой воды.

Большинство фильтров на основе обратного осмоса, используемых в жилых помещениях, комплектуются композитными тонкопленочными мембранами, способными задерживать от 95 до 99% всех растворенных веществ. Эти мембраны могут работать в широком диапазоне рН и температуры, а также при высоких концентрациях растворенных в воде примесей.

Наиболее прогрессивными системами подготовки питьевой воды в настоящее время являются обратноосмотические системы, дающие воду на выходе по степени очистке близкую к дистиллированной. Однако, в отличие от дистиллированной, она обладает прекрасными вкусовыми качествами, так как в ней сохранены растворенные газы.

Ключевая компонента такой системы – полупроницаемая мембрана, обеспечивающая степень очистки воды до 98-99% в отношении практически любых загрязнителей. Мембрана пропускает через себя лишь молекулы воды, отфильтровывая всё остальное. Характерный размер пор мембраны – 1 Ангстрем (10-10 м). Благодаря такой очистке из воды удаляются растворенные неорганические и органические соединения, а также тяжелые металлы, бактерии и вирусы.

В некоторых случаях применение обратного осмоса необходимо. Например, для умягчения воды. Обычно для этого применяют ионообменные смолы, которые заменяют в воде ионы кальция и магния, "ответственные" за жесткость, на ионы натрия. Соли натрия не образуют накипи и допустимые концентрации натрия в воде намного больше, чем кальция и магния. Поэтому обычно всё нормально. Но если жесткость очень большая, более 30 мг/экв/л, то при этом процессе происходит превышение и по натрию. Накипи не будет, но пить такую воду нельзя. Тут-то и нужен обратный осмос, чтобы убрать избыток натрия - произвести "умягчение" воды.

Сегодня на российском рынке представлены и другие разновидности фильтров мембранно-сорбционного класса. Они состоят из мембранного блока и одного-двух блоков (в зависимости от производительности и ресурса) дополнительной очистки. Кроме того, уже очищенная и стабилизированная по солевому составу питьевая вода проходит финишное 6-12-кратное осветление на специальных волокнах и сорбентах. Подобное сочетание многочисленных методов очистки и осветления жидкой среды, известное среди специалистов под названием «шлифовка воды», позволило довести ресурс данных водоочистителей до 50000-75000 л.

Отечественной промышленностью выпускаются и компактные обратноосмотические фильтры, предназначенные для очистки воды в походных или экстремальных условиях. Их основное достоинство - универсальность и компактность, их всегда можно взять с собой и иметь возможность воспользоваться фильтром в любой момент. Это телескопические трубки по форме и размерам с обычную авторучку. Несмотря на миниатюрность, подобные аппараты способны надежно очистить 10 л воды от бактерий, вирусов, хлора, фенола и токсичных металлов.Но, несмотря на свои достоинства, осмотические фильтры нравятся не всем. Главный аргумент: "Что хорошего, когда вода идеально чистая? Ведь в ней нет микроэлементов". Отвечая на этот вопрос, одни производители говорят о том, что необходимые микроэлементы человек получает не из воды, а вместе с продуктами питания, ведь, чтобы удовлетворить ежедневную потребность, к примеру, в калии, нужно выпить 150 л воды, а в фосфоре - 1000 л; другие разрабатывают специальный минерализаторы, чтобы вода после очистки фильтром становилась не только чистой, но и «живой», т. е. полноценной для употребления. Такие установки имеют большой ресурс (4000 - 15000 л) и высокую скорость фильтрации (1,5-3 л/мин). Эти фильтры дорого стоят – от150 до 900$, а также требуют достаточно много места для установки.

3.2. Технологическая установка.

Мембранный фильтр обратного осмоса с двумя ступенями обессоливания воды (рис.11):

Рис.11. Мембранный фильтр.

1 – мембранные элементы первой ступени; 2 – второй ступени

Подаваемая на мембраны обратного осмоса вода должна содержать :

  1.  менее 1 NTU взвешенных веществ (1 NTU = 0,56 мг/л);
  2.  менее 4 SDI коллоидных загрязнений (примерно, менее 2–3 мг О2 /л);
  3.  свободного хлора менее 0,1 мг/л для композиционных полиамидных мембран и менее 0,6–1,0 мг/л для ацетатцеллюлозных мембран;
  4.  малорастворимые соли (железа, кальция, магния, стронция) в концентрациях, не вызывающих их отложение на обратноосмотических мембранах;
  5.  микробиологические загрязнения должны отсутствовать;
  6.  температура подаваемой воды не должна превышать 35–45 °С;
  7.  рН исходной воды должен находиться в пределах 3,5–7,2 для ацетатцеллюлозных мембран и 2,5–11,0 – для полиамидных мембран.

Для обеспечения указанных требований необходимо обеспечить очистку воды перед ее подачей на мембранную установку обратного осмоса. Она включа ет в себя узлы: механической фильтрации - обезжелезивания воды, дехлорирования воды, умягчения воды или дозирования ингибитора, обеззараживания воды ультрафиолетом. Видно, что схема такой предподготовки не отличается от схем приготовления воды для многих технологических процессов. Следовательно, при наличии на предприятии системы водоподготовки, обеспечивающей заданные параметры, можно использовать ее воду для питания мембранной установки обратного осмоса или нанофильтрации.

Взвешенные вещества могут откладываться на поверхности мембран обратного осмоса и нанофильтрации, поэтому установлены такие высокие требования по их содержанию в питающей воде. Однако в любом случае неотъемлемым элементом любой мембранной обратноосмотической установки является наличие на ее входе картриджного микрофильтра с патронами, имеющими поры 5 и менее мкм. Производительность такого фильтра должна с запасом обеспечивать расход питающей обратноосмотический фильтр воды.

 Такой фильтр гарантирует сохранение мембран обратного осмоса при нарушении работы системы предподготовки воды.


Глава 4

Разработка АСУ ТП

Автоматизированные системы управления дают возможность значительно интенсифицировать и оптимизировать технологические процессы, сократить время и трудозатраты на оперативный контроль качества воды, обслуживание установок, повысить надежность работы станции и обеспечить снижение себестоимости очищаемых вод. Наибольший эффект дает комплексная автоматизация всей водоочистной станции с широким применением средств вычислительной техники.

В настоящее время в мировой и отечественной практике водоснабжения на теоретическом уровне и стадиях проектных разработок достаточно разработаны системы автоматического управления насосами первого и второго подъема, поступления и отбора воды из резервуаров, обеспечения требуемых напоров и расходов воды, подаваемой в водопроводные сети. На этих составляющих системы водоснабжения достигнуто реальное внедрение элементов контроля и управления сооружениями и устройствами.

4.1. Датчики, насосы, электрозадвижки.

Для обеспечения комплекса АСУ все датчики должны работать с автоматизированной системой управления. Для управления установкой мембранных фильтров нам понадобятся:

1. Датчики избыточного давления МТ100М (Ех).

Датчики  избыточного давления серии МТ предназначены для постоянного и равномерного преобразования давления жидкостей, газа, пара и тд. в унифицированный токовый  выходной сигнал (0-5 мА, 4-20 мА). Датчики работают с показывающей и регистрирующей аппаратурой, регуляторами, в системах автоматического контроля, в узлах теплоучета и других устройствах автоматики.

Все датчики избыточного давления МТ100М  (Ех) (рис.12) термокомпенсированы по "0" и по всему диапазону измерения, а также в каждом датчике предусмотрена возможность регулировок "0" и диапазона. Датчики удобны для монтажа, не критичны к смене полярности при подключении, имеют разъем типа DIN 43650. Является аналогом датчиков давления КРТ.

Для установки датчиков, рекомендуем использовать специально разработанный коммутационный приборный модуль КПМ-2 имеющий дренажный (спускной) клапан.

Рис.12. Датчик избыточного давления МТ100М (Ех).

Основные технические характеристики:

Диапазон измерений: избыточное давление 0,01-100 МПа.

Предел основной допускаемой погрешности  

диапазона изменений   ± 0,15; ± 0,25; ± 0,5 %;

Устойчивость к климатическим воздействиям -40(-55)°С +80°С.

Степень защиты от воды и пыли IР65 по ГОСТ 1425.

Относительная влажность окружающего воздуха до 95 % при 35°С.

Температура измеряемой среды +120°С(С дополнительным радиатором до +150°С.)

По устойчивости к механическим воздействиям датчики соответствуют

исполнению VI по ГОСТ 12997-84

Выходной сигнал 0-5; 4-20 мА.

Напряжение питания от 15 до 42В (Исполнение Ех - 24 В).

Масса датчика не более 0,3 кг (С дополнительным радиатором 0,4).

Длина датчика от 115мм до 175 мм (С дополнительным радиатором 205 мм.).

Диаметр корпуса 34 мм.

Межповерочный интервал 3 года.

Сpедний сpок службы 15 лет.

Резьбовое соединение  М12х1,5, М20х1,5, G1/2.

Виброустойчивость, вибропрочность 10G.

Материал корпуса нержавеющая сталь AISI304.

Материал штуцера нержавеющая сталь 12Х18Н10Т.

Сенсор выполнен по технологии кремний на сапфире.

Электрическое присоединение:  DIN 43650.

2. Насосы.

Grundfos

Серия CR — вертикальные многоступенчатые насосы Grundfos

Центробежные многоступенчатые вертикальные насосы Grundfos серии CR применяются для слабоагрессивных сред. Эти насосы очень удобны в обслуживании, занимают мало места, имеют высокий показатель КПД.

В состав вертикального насоса Grundfos входит специальное устройство под названием LiqTec. Оно создано для защиты насоса от сухого хода при помощи датчика обнаружения отсутствия жидкости в системе.

Области применения

Насосы пригодны для передачи жидкости в:

  1.  системах очистки,
  2.  системах подготовки воды,
  3.  системах защиты от возгораний,
  4.  промышленные предприятия,
  5.  система питания бойлера,
  6.  системах водоснабжения,
  7.  системах кондиционирования и охлаждения воздуха.

Технические данныеСерия CR

Расход (Q) - максимум 120 м3 / ч

Напор (Н) - максимально 320 м

Температура жидкости - от -30 до 120 °С

3. Затвор поворотный дисковый.

Затвор дисковый поворотный V527 с электроприводом 220/380В. Электропривод укомплектован ручным дублером и местным указателем положения диска. В электропривод встроен обогреваемый блок концевых выключателей, защита двигателя от перегрузки, потенциометрический датчик положения (1кОм) для дистанционного управления.

Среда: уплотнение EPDM - воздух, холодная или горячая вода; уплотнение NBR - вода, масла, нефтепродукты

Температура: EPDM от -20 до +150°С; NBR от -20 до +90°С. Класс герметичности «А»

Напряжение: 1ф/220В; 3ф/380В, 50 Гц. Защита IP65  

Угол поворота диска: от 0 до 90°

Присоединение: фланцевое по ГОСТ 12815

4. 2. Контроллеры.

Данные от контрольно-измерительных приборов и управляющие сигналы для исполнительного оборудования представляют собой токовые сигналы 4...20 мА, соответственно контроллер должен обладать способностью распознавания и передачи таких сигналов. Так же, ввиду большого количества рабочих переменных, контроллер должен обладать либо большим количеством входов и выходов, что редко встречается у промышленных контроллеров, либо иметь возможность наращивания количества входов и выходов.

Необходимыми свойствами обладают контроллеры фирмы Siemens.

SIMATIC S7-400 Контроллеры высшего класса.

Обзор

• Модульный программируемый контроллер для решения сложных задач автоматического управления.

• Широкий спектр модулей для максимальной адаптации к требованиям решаемой задачи.

• Использование распределенных структур ввода-вывода и простое включение в сетевые конфигурации.

• Горячая” замена модулей.

• Удобная конструкция и работа с естественным охлаждением.

• Свободное наращивание функциональных возможностей при модернизации системы управления.

• Высокая мощность благодаря наличию большого количества встроенных функций.

Программируемые контроллеры SIMATIC S7-400 имеют:

• сертификат Госстандарта России

• метрологический сертификат Госстандарта России

• разрешение на применение федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору

• экспертное заключение о соответствии функциональных показателей интегрированной системы автоматизации SIMATIC S7 отраслевым требованиям и условиям эксплуатации энергопредприятий РАО “ЕЭС России”.

• сертификат о типовом одобрении Российского Морского Регистра Судоходства.

• морские сертификаты ABS, BV, DNV, GLS, LRS;

• cертификаты DIN, UL, CSA, FM, IEC, CE;

Области применения

S7-400 находит применение в машиностроении, автомобильной промышленности, в складском хозяйстве, в технологических установках, системах измерения и сбора данных, в текстильной промышленности, на химических производствах и т.д.

Конструктивные особенности

Программируемые контроллеры S7-400 могут включать в свой состав:

• Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от степени сложности решаемых задач в программируемом контроллере могут использоваться различные типы центральных процессоров. При необходимости можно использовать мультипроцессорные конфигурации, включающие до 4 центральных процессоров.

• Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов.

• Коммуникационные процессоры (CP) для организации сетевого обмена данными через Industrial Ethernet, PROFINET, PROFIBUS или PtP интерфейс.

• Функциональные модули (FM) – интеллектуальные модули для решения задач скоростного счета, позиционирования, автоматического регулирования и других.

• Интерфейсные модули (IM) для подключения стоек расширения к базовому блоку контроллера

• Блоки питания (PS) для питания контроллера от сети переменного или постоянного тока.

Конструкция контроллера отличается высокой гибкостью и удобством обслуживания:

• Все модули устанавливаются в монтажные стойки и фиксируются в рабочих положениях винтами. Объединение модулей в единую систему выполняется через внутреннюю шину монтажных стоек. К одному базовому блоку допускается подключать до 21 стойки расширения.

• Произвольный порядок размещения модулей в монтажных стойках. Фиксированные посадочные места должны занимать только блоки питания.

• Наличие съемных фронтальных соединителей (заказываются отдельно), позволяющих производить быструю замену модулей без демонтажа их внешних цепей и упрощающих выполнение операций подключения внешних цепей модулей. Механическое кодирование фронтальных соединителей исключает возможность возникновения ошибок при замене модулей.

• Применение модульных и гибких соединителей TOP Connect, существенно упрощающих выполнение монтажных работ и снижающих время их выполнения.

Центральные процессоры

Программируемые контроллеры S7-400 могут комплектоваться различными типами центральных процессоров, которые отличаются вычислительными возможностями, объемами памяти, быстродействием, количеством встроенных интерфейсов и т.д.

При построении сложных систем управления S7-400 позволяет использовать в своем составе до 4 центральных процессоров, выполняющих параллельную обработку информации.

Большинство параметров центральных процессоров может быть настроено с помощью Hardware Configuration STEP 7.

Для программирования и конфигурирования контроллеров

S7-400 используется пакет STEP 7, весь спектр инструментальных средств проектирования и программное обеспечение Runtime.

Сигнальные модули

Широкая гамма модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов позволяет максимально адаптировать S7-400 к требованиям решаемой задачи.

Коммуникационные процессоры

Коммуникационные процессоры – это интеллектуальные модули, выполняющие автономную обработку коммуникационных задач для промышленных сетей PROFIBUS, Industrial Ethernet, PROFINET и интерфейса PtP.

Функциональные модули

Интеллектуальные модули ввода-вывода, оснащенные встроенным микропроцессором и способные выполнять задачи автоматического регулирования, позиционирования, скоростного счета, управления перемещением и т.д. Целый ряд функциональных модулей способен продолжать выполнение возложенных на них задач даже в случае остановки центрального процессора.

Интерфейсные модули

Интерфейсные модули предназначены для организации связи между базовым блоком контроллера и его стойками расширения.

Блоки питания

Каждый центральный процессор S7-400 имеет встроенный блок питания с входным напряжением =24В. Для питания центрального процессора и других модулей контроллера используются блоки питания PS 405 и PS 407. PS 405 используют для своей работы входное напряжение постоянного тока, PS 407 – входное напряжение переменного тока промышленной частоты. Возможна установка двух специальных резервированных блоков питания в корзину для дублирования питания стойки.

Монтажные стойки

Являются конструктивной основой контроллера и позволяют размещать от 4 до 18 модулей контроллера.

Особые функциональные возможности

Центральные процессоры S7-400 обеспечивают поддержку изохронного режима работы систем распределенного ввода-вывода и технологии CiR (Configuration in Run).

Изохронный режим

В традиционных системах распределенного ввода-вывода на основе PROFIBUS-DP существует множество несогласованных циклов: цикл выполнения программы центрального процессора, циклы обмена данными через PROFIBUS-DP, циклы обслуживания входов-выходов станций распределенного ввода-вывода и т.д. В результате этого считываемые в память центрального процессора значения входных сигналов системы распределенного ввода-вывода относятся к различным моментам времени, что вносит погрешности в работу системы автоматического управления.

Изохронный режим позволяет синхронизировать все перечисленные циклы и исключить погрешности, обусловленные временным рассогласованием считываемой информации.

Поддержка изохронного режима позволяет успешно решать задачи построения распределенных систем управления движением, распределенных измерительных систем, распределенных систем автоматического регулирования и т.д.

Технология CiR

Технология CiR позволяет вносить изменения в конфигурацию существующей системы управления без остановки производственного процесса.

Технология CiR позволяет:

• Добавлять новые или удалять существующие станции распределенного ввода-вывода и приборы полевого уровня, выполняющие функции ведомых устройств на шине PROFIBUS-DP/PA.

• Добавлять новые или удалять существующие модули в станциях распределенного ввода-вывода ET 200M.

• Отменять введенные конфигурации.

• Выполнять перенастройку модулей станции ET 200M. Например, в случае замены одних датчиков другими.

Станции распределенной периферии ET 200M.

SIMATIC ET 200M – это многофункциональная станция распределенного ввода-вывода, позволяющая использовать в своем составе сигнальные, функциональные и коммуникационные модули программируемого контроллера SIMATIC S7-300. Она может комплектоваться интерфейсными модулями для подключения к промышленным сетям PROFIBUS DP или PROFINET IO.

В сети PROFIBUS DP станция ET 200M выполняет функции стандартного ведомого DP устройства. Она способна поддерживать обмен данными с ведущим DP устройством со скоростью до 12 Мбит/с. В сети PROFINET IO ET 200M выполняет функции устройства ввода-вывода и способна поддерживать обмен данными с контроллером ввода-вывода со скоростью 10/100 Мбит/с.

Каждая станция включает в свой состав один или два (для подключения к резервированной сети PROFIBUS DP) интерфейсных модуля IM 153 и несколько модулей программируемого контроллера S7-300. При необходимости она может комплектоваться блоком питания. Порядок размещения модулей S7-300 может быть произвольным.

Допустимый состав и количество используемых модулей S7-300, а также набор поддерживаемых функций определяется типом используемого интерфейсного модуля, а также типом ведущего сетевого устройства.

Монтаж модулей станции может выполняться двумя способами: с использованием или без использования активных шинных соединителей.

Первый вариант рекомендуется для станций ET 200M, работающих под управлением программируемых контроллеров S7-400/ S7-400H/ S7-400F/ S7-400FH. Он обеспечивает возможность подключения станции к резервированным каналам сети PROFIBUS DP, а также выполнения “горячей” замены модулей станции. Для монтажа используются специальные профильные шины ET 200M, на которые устанавливаются активные шинные соединители, формирующие внутреннюю шину станции. На активные шинные соединители устанавливаются интерфейсные и другие модули станции.

Второй вариант монтажа аналогичен монтажу модулей программируемого контроллера S7-300. Все модули станции устанавливаются на стандартную профильную шину S7-300 и фиксируются в рабочих положениях винтами. Внутренняя шина станции формируется внутренней шиной каждого модуля и шинными соединителями, входящими в комплект поставки всех сигнальных, функциональных и коммуникационных модулей S7-300. “Горячая” замена модулей в этом случае не поддерживается.

В системах с ведущими сетевыми устройствами в виде программируемых контроллеров S7-300/ S7-400/ WinAC конфигурирование и обслуживание входов и выходов систем локального и распределенного ввода-вывода выполняется одними и теми же способами.

В одной станции ET 200M допускается использовать смешанный состав модулей S7-300: модули стандартного и Ex-исполнения, а также F-модули. При использовании подобных конфигураций должны выдерживаться определенные правила монтажа.

Модули стандартного исполнения рекомендуется устанавливать непосредственно за интерфейсным модулем.

В станциях с активными шинными соединителями модули стандартного и Ex-исполнения должны разделяться специальными перегородками, устанавливаемыми на активные шинные соединители. В станциях без активных шинных соединителей модули стандартного и Ex-исполнения рекомендуется разделять ложным модулем DM 370.

Между стандартными и F-модулями необходима установка разделительного модуля, обеспечивающего защиту F-модулей от перенапряжений. При этом F-модули должны получать питание от собственного блока питания. В системах, отвечающих требованиям уровня безопасности SIL2, разделительный модуль может не устанавливаться.

В станциях ET 200M может использоваться несколько типов интерфейсных модулей. Модуль IM 153-2 FO HF (HF – High Future) оснащен встроенным оптическим интерфейсом и позволяет подключать станцию ET 200M непосредственно к оптическим каналам связи PROFIBUS DP, выполненным пластиковым или PCF кабелем. Интерфейсные модули IM 153-1 и IM 153-2 HF рассчитаны на подключение ET 200M к электрическим (RS 485) каналам связи PROFIBUS DP.

ET 200M может подключаться к резервированным каналам связи PROFIBUS DP. Такое подключение выполняется через пару интерфейсных модулей IM 153-2 HF или IM 153-2 FO HF, установленных на активном шинном соединителе BM IM/IM. Все остальные модули станции в этом случае тоже должны устанавливаться на активные шинные соединители.

Интерфейсный модуль IM 153-4 предназначен для подключения станции ET 200M к сети PROFINET IO. Для этой цели он оснащен встроенным 2-канальным коммутатором Industrial Ethernet реального масштаба времени и двумя гнездами RJ45. Наличие двух гнезд RJ45 позволяет создавать магистральные структуры сети PROFINET IO без использования дополнительных коммуникационных компонентов.

4.3. Информационные сети (локальные).

В промышленном производстве используются

PROFIBUS

PROFIBUS (PROcess FIeld BUS) - это открытая промышленная сеть полевого уровня, отвечающая требованиям международных стандартов IEC 61 158/EN 50170, предназначенная для построения систем распределенного ввода-вывода, а также организации обмена данными между системами автоматизации.

Стандарты IEC 61 158/EN 50 170 определяют характеристики каналов связи, методы доступа к сети, протоколы передачи данных и требования к интерфейсам. В соответствии с требованиями этих стандартов в сети PROFIBUS поддерживается три протокола передачи данных:

• PROFIBUS DP (Distributed Periphery – распределенная периферия) для обеспечения скоро¬стного обмена данными с устройствами децентрализованной периферии (станции ввода-вывода, датчики, ис¬полнительные устройства и т.д.).

• PROFIBUS PA (Process Automation – автоматизация процессов) для решения задач автоматизации непрерывных технологических процессов и обмена данными с периферийными устройствами, расположенными в обычных и Ех-зонах (зонах повышенной опасности).

• PROFIBUS FMS (Field Bus Message Specification – протокол передачи сообщений через шину полевого уровня) для обмена данными между интеллектуальными сетевыми устройствами (контроллерами, компьютерами и т.д.).

Каналы связи и топологии сети

Для обмена данными в сети PROFIBUS могут использоваться каналы связи и топологии следующих видов:

• Электрические (RS 485) каналы связи, выполненные 2-жильными экранированными кабелями. Сетевые узлы подключаются через сетевые терминалы или штекеры. Сегменты сети объединяются через повторители. Протяженность сети зависит от скорости передачи данных и может достигать 1000 м (без повторителей) или 10 км (с повторителями). Обеспечивается возможность построения линейных или древовидных сетевых структур. На концах сегментов должны устанавливаться терминальные устройства.

• Оптические каналы связи на основе пластиковых, PCF или стеклянных оптоволоконных кабелей. Обеспечивается поддержка линейных, звездообразных и кольцевых топологий сети. Объединение отдельных сегментов производится с помощью модулей OLM (Optical Link Modules) или OBT (Optical Bus Terminal). Протяженность сети может достигать 100 км (при использовании одномодового кабеля максимальное расстояние между двумя модулями OLM/Gxx-1300 составляет 15 км).

Дополнительно для обмена данными через PROFIBUS могут быть использованы инфракрасные каналы связи, а также каналы связи с использованием скользящих контактов.

К одному сегменту сети допускается подключать до 32 сетевых приборов. Общее количество приборов в сети может достигать 126 штук. Скорость передачи данных в сети может устанавливаться равной от 9.6 Кбит/с до 12 Мбит/с.

К сети PROFIBUS могут быть подключены:

• Контроллеры SIMATIC S7/ WinAC, контроллеры других производителей.

• Персональные и промышленные компьютеры.

• Приборы и системы человеко-машинного интерфейса SIMATIC HMI.

• Станции систем распределенного ввода-вывода ЕТ 200

• Датчики и исполнительные устройства.

• Приводы и системы защиты электромоторов SIMOCOD.

• Системы числового программного управления SINUMERIK.

• Другие устройства, оснащенные интерфейсом PROFIBUS.

Для построения сетей PROFIBUS может использоваться широкий спектр сетевых компонентов. PROFIBUS

PROFIBUS (PROcess FIeld BUS) - это открытая промышленная сеть полевого уровня, отвечающая требованиям международных стандартов IEC 61 158/EN 50170, предназначенная для построения систем распределенного ввода-вывода, а также организации обмена данными между системами автоматизации.

Стандарты IEC 61 158/EN 50 170 определяют характеристики каналов связи, методы доступа к сети, протоколы передачи данных и требования к интерфейсам. В соответствии с требованиями этих стандартов в сети PROFIBUS поддерживается три протокола передачи данных:

• PROFIBUS DP (Distributed Periphery – распределенная периферия) для обеспечения скоростного обмена данными с устройствами децентрализованной периферии (станции ввода-вывода, датчики, исполнительные устройства и т.д.).

• PROFIBUS PA (Process Automation – автоматизация процессов) для решения задач автоматизации непрерывных техноло¬гических процессов и обмена данными с периферийными устройствами, расположенными в обычных и Ех-зонах (зонах повышенной опасности).

• PROFIBUS FMS (Field Bus Message Specification – протокол передачи сообщений через шину полевого уровня) для обмена данными между интеллектуальными сетевыми устройствами (контроллерами, компьютерами и т.д.).

Каналы связи и топологии сети

Для обмена данными в сети PROFIBUS могут использоваться каналы связи и топологии следующих видов:

• Электрические (RS 485) каналы связи, выполненные 2-жильными экранированными кабелями. Сетевые узлы подключаются через сетевые терминалы или штекеры. Сегменты сети объединяются через повторители. Протяженность сети зависит от скорости передачи данных и может достигать 1000 м (без повторителей) или 10 км (с повторителями). Обеспечивается возможность построения линейных или древовидных сетевых структур. На концах сегментов должны устанавливаться терминальные устройства.

Оптические каналы связи на основе пластиковых, PCF или стеклянных оптоволоконных кабелей. Обеспечивается поддержка линейных, звездообразных и кольцевых тополо¬гий сети. Объединение отдельных сегментов производится с помощью модулей OLM (Optical Link Modules) или OBT (Optical Bus Terminal). Протяженность сети может достигать 100 км (при использовании одномодового кабеля максимальное расстояние между двумя модулями OLM/Gxx-1300 составляет 15 км).

Дополнительно для обмена данными через PROFIBUS могут быть использованы инфракрасные каналы связи, а также каналы связи с использованием скользящих контактов.

К одному сегменту сети допускается подключать до 32 сетевых приборов. Общее количество приборов в сети может достигать 126 штук. Скорость передачи данных в сети может устанавливаться равной от 9.6 Кбит/с до 12 Мбит/с.

К сети PROFIBUS могут быть подключены:

• Контроллеры SIMATIC S7/ WinAC, контроллеры других производителей.

• Персональные и промышленные компьютеры.

• Приборы и системы человеко-машинного интерфейса SIMATIC HMI.

• Станции систем распределенного ввода-вывода ЕТ 200

• Датчики и исполнительные устройства.

• Приводы и системы защиты электромоторов SIMOCOD.

• Системы числового программного управления SINUMERIK.

• Другие устройства, оснащенные интерфейсом PROFIBUS.

Для построения сетей PROFIBUS может использоваться широкий спектр сетевых компонентов.

Industrial Ethernet

Эффективность работы современных промышленных предприятий во многом зависит от гибкости применяемых систем авто¬матизированного управления. Крупные производственные установки требуют ис¬пользования нескольких децентрализован¬ных систем управления, связанных друг с другом мощной информационной сетью, способной работать в сложных промыш¬ленных условиях. Одним из основных международных стандартов информационных сетей промышленного назначения, поддерживаемых концерном Siemens, является стандарт Industrial Ethernet (IEEE 802.3 - Ethernet).

Каналы связи и топологии сети

Сети Industrial Ethernet работают по принципу CSMA/CD (шина произвольного доступа с автоматическим определением коллизий) и позволяют использовать для передачи данных:

• Электрические каналы связи на основе промышленных витых пар (ITP - Industrial Twisted Pair) с двойным экранированием, IE FC TP кабелей для быстрого монтажа и ТР кордов.

• Оптические каналы связи на основе пластиковых и стеклянных оптоволоконных кабелей.

В зависимости от состава используемых компонентов на основе электрических и оптических каналов связи могут создаваться линейные, звездообразные и кольцевые топологии сети. В составе одной сети допускается комбинированное использование электрических и оптических каналов связи.

К Industrial Ethernet могут подключаться:

• Программируемые контроллеры SIMATIC S7/ WinAC.

• Персональные и промышленные компьютеры.

• Средства визуализации SIMATIC HMI.

• Сертифицированные системы других производителей.

Большинство компонентов SIMATIC NET для Industrial Ethernet способны работать в сетях со скоростью передачи данных 10/ 100 Мбит/с, а коммутаторы SCALANCE X 300, 400, коммуникационные процессоры СР*43-1 Advanced и СР1623 и в сетях со скоростью передачи данных 1 Гбит/с.

Пассивные сетевые компоненты

Электрические кабели и ТР корды

В сетях Industrial Ethernet используются ТР кабели и корды 2х2 (10/100 Мбит/с) и 4х2 (1000 Мбит/с).

Кабели IE FC (Fast Connect) 2х2 и 4х2 поддерживают технологию быстрого монтажа и предназначены для применения в промышленных и офисных условиях. С их помощью существующие сети с подключением сетевых устройств через соединитель RJ45 могут быть распространены и на промышленную среду. Эти кабели имеют фиксированный диаметр оболочки, что позволяет использовать для их быстрой разделки инструмент FastConnect.

ТР корды 2х2 и 4х2 поставляются с установленными штекерами различных типов. Максимальная длина ТР корда может достигать 10м. Применение ТР кордов повышает гибкость кабельных соединений и обеспечивает высокие показатели элек¬тромагнитной совместимости, а также позволяет адаптировать кабельные соединения для работы с приборами, оснащенными различными типами интерфейсов.

В целом ряде случаев для построения каналов связи Industrial Ethernet используется гибридный кабель 2х2 + 2х0.34 мм2. Две витые пары этого кабеля (2х2) используются для передачи данных, остальные жилы – для построения цепи питания =24 В.

4. 4. АРМ оператора.

Управление установкой будет осуществляться с АРМ, который уже имеется на станции, в рабочий проект будет внесены изменения, добавлены дополнительные кадры

4.5. Схема АСУ ТП

Рис.13. Схема АСУ ТП.


Глава 5.

Практическое использование разработанной системы

5.1. Разработка пользовательского интерфейса.

Для разработки графической части системы управления за основу возьмем кадр с изображением блока фильтров (Рис.15).

Рис.15. Блок фильтрации и очистки (БОиФ).

В процессе разработки кадра использовался встроенный редактор SCADA системы WinCC-v.7 для работы с кадрами Graphics Designer. Используя его инструменты была дорисована графическая часть фильтров, задвижек и насосов, а также реализован контроль и управление процессом глубокой очистки.

Рис.16. БОиФ с мембранной установкой.

На рисунке 16 обозначены:

- 1а, 1б, 1в фильтра первой ступени очистки;

- 2а, 2б фильтра второй степени очистки;

- Н11, Н10 насосы;

- Mz (30, 31 ....... 39) электрозадвижки.

5.2 Рекомендуемое ПО.

Для работы проекта потребуется:

- Windows XP (SP2, SP3), Windows 7 SP1;

- SIMATIC WinCC v.7;

- SIMATIC STEP 7.

5.3 Инструкция пользователя.

Введение

Настоящее руководство предназначено для операторов и сменных инженеров, обслуживающих систему автоматического управления (САУ) оборудованием станции предтранспортной подготовки воды ВОС-400, смонтированной на Харвутинской площади Ямбургского ГКМ.

К обслуживанию станции допускаются лица:

  1.  прошедшие инструктаж по технике безопасности,
  2.  ознакомленные с комплектом документации по ВОС-400,
  3.  ознакомленные с настоящим Руководством.

1.  Состав комплекса технических средств

1.1 Структурная схема и описание КТС

АСУТП ВОС-400 состоит из трёх уровней.

Верхний уровень (визуализация процесса) содержит аппаратно-программные средства автоматизированных рабочих мест (операторские станции) оперативного  и  технического персонала.

Средний уровень (управление процессом) содержит аппаратно-программные средства, обеспечивающие автоматическое управление групп технологически связанного оборудования и представление данных о процессе в операторской станции.

Нижний уровень (полевой уровень) содержит аппаратные средства связи с процессом: датчики, исполнительные механизмы, задвижки и пр.

Аппаратура верхнего и среднего уровня защищена от исчезновения питающего напряжения источниками бесперебойного питания, которые обеспечивают автономную работу систем в течение 10-15 минут.

Операторские станции обеспечивают:

  1.  наблюдение за технологическим процессом;
  2.  дистанционное управление механизмами и  запорно-регулирующей арматурой;
  3.  назначение режимов работы механизмов,  для которых предусматривается  автоматическое включение резерва;
  4.  управление режимами и задатчиками регуляторов;
  5.  технологическую сигнализацию;
  6.  ведение журнала  технологических и аварийных событий.

Контроллеры работают по заданной программе, обеспечивая работу систем сбора информации о процессе, системы защит, систем автоматического регулирования и управления. Команды  управления с операторских станций и панелей поступают в контроллеры, корректируя работу контроллеров.

Уровень датчиков и механизмов обеспечивает сопряжение оборудования контроллеров с технологическим процессом, выполняя следующие функции:

  1.  измерение параметров процесса;
  2.  преобразование сигналов в унифицированные, гальваническая развязка, согласование уровней напряжения;
  3.  непосредственное воздействие на процесс (перемещение регулирующих органов, включение/отключение двигателей, сигнализации и пр.).

1.2 Операторская станция

Операторская станция системы состоит из следующих  технических средств:

  1.  процессорный (системный) блок,  предназначенный  для  приема и обработки сигналов из контроллера, управления остальными частями операторской станции, а так  же хранения  параметров, сообщений и фиксации  действий оператора на жестком магнитном диске;
  2.  монитор,  предназначенный для  отображения информации о ходе процесса и действиях оператора;
  3.  клавиатура и манипулятор мышь, дающие возможность оператору управлять системой;

Основным  средством  работы оператора с системой является манипулятор мышь, а основным средством получения информации о процессе - монитор.

Системный блок представляет собой  корпус с помещенными в него элементами персональной ЭВМ:

  1.  блок питания и вентилятор
  2.  процессорная плата с процессором
  3.  жесткий диск (винчестера), 3.5” дисковод, CD-ROM
  4.  видеоадаптер
  5.  коммуникационный процессор

Системный блок смонтирован в металлическом корпусе и имеет на передней  панели  кнопки и индикаторы включения напряжения и чтения/записи жесткого диска. Блок включается нажатием сетевой кнопки на передней панели. При этом источник бесперебойного питания (UPS) и шкаф должны быть включены.

Операторская станция укомплектована монитором. Включается  монитор  нажатием  клавиши  на  лицевой  панели монитора справа, после включения системного блока.

Основным средством управления системой для оператора является манипулятор мышь. Это устройство, перемещая которое по горизонтальной плоскости (столу) оператор соответственно перемещает по экрану графический указатель – курсор (он отображается на экране в виде стрелки) и выбирает объект управления. Кнопки на “мыши” служат для выбора объекта на экране, а также для ввода или отмены какого-либо действия, соответствующего специфике выбранного объекта. В основном используется левая кнопка “мыши.

Клавиатура при конкретной реализации операторского интерфейса служит вспомогательным устройством, дополняющим мышь. Она дает возможность с помощью буквенных и цифровых клавиш вводить цифровые значения настроек, имена операторов и их пароли  и  т.д.

1.3  Панели оператора

Работа с панелями оператора подробно описана в «Руководстве по работе с операторской панелью TP170B».

2. Элементы операторского интерфейса

2.1 Общая структура операторского интерфейса

Экран операторской станции можно условно разбить на зоны, в которых группируются элементы, выполняющие сходные функции. На рисунке ниже приводится краткая характеристика зон, более подробное, рассмотрение которых будет произведено в соответствующих темах данного документа.

Зона оперативных сообщений

  1.  Последние по времени сообщения
  2.  Кнопка квитирования одного сообщения

Зона переключения видеокадров

  1.  Выбор видеокадра
  2.  Кнопки проверки сигнализации

Зона системной информации

  1.  Дата и время
  2.  Поле с именем зарегистрированного оператора

Зона управления

  1.  Кнопки управления станцией
  2.  Различная системная информация

Зона отображения видеокадров

  1.  Изображения оборудования
  2.  Значения параметров
  3.  Состояния механизмов
  4.  Всплывающие окна  контроля и управления
  5.  Сопутствующая информация по вызову

В зоне отображения видеокадров могут быть открыты оператором дополнительные окна, которые располагаются поверх видеокадра. Только одно из окон  может быть активным, о чем будет говорить синий цвет его заголовка. Активное окно можно перемещать по экрану, для этого нужно  навести указатель на заголовок окна, нажать левую кнопку мыши и, не отпуская ее, переместить окно. При этом часть окна может выйти из поля зрения (за границу зоны отображения видеокадров)

Для экранных элементов применяется стандартная цветовая кодировка состояния.

Цвет элемента соответствует:

зеленый

элемент исправен, агрегат работает, арматура открыта

красный

элемент неисправен, агрегат не работает, арматура закрыта

Цвет фона соответствует:

серый

элемент исправен, параметры в допустимых границах

желтый

по элементу имеется предупредительное сообщение

красный

по элементу имеется аварийное сообщение

черный

элемент неисправен

Цвета фона приведены в порядке возрастания приоритета, то есть при необходимости одновременно отобразить несколько состояний элемента для фона будет выбран самый нижний (по таблице) необходимый цвет.

2.2 Служебные кнопки

Меню ОСНОВНОЕ

Вызов окна регистрации

Вызов списка входящих сообщений и переход в меню СООБЩЕНИЯ

Вызов окна конфигурации трендов

Выбор технологического кадра по точке измерения

Выбор технологического кадра по имени

Возврат в предыдущий технологический кадр

Восстановление компоновки экрана из списка конфигураций

Сохранение текущей компоновки экрана

Удаление компоновки экрана из списка конфигураций

Информация о вызванном технологическом кадре

Снятие звуковой сигнализации

Квитирование всех сигнализаций в текущем технологическом кадре

Вызов редактора авторизации пользователей

Вызов окна Тестовые инструменты

Меню СООБЩЕНИЯ

Возврат в предыдущий технологический кадр (и в меню ОСНОВНОЕ)

Вызов списка входящих сообщений (текущие неквитированные нарушения)

Вызов списка квитированных сообщений (текущие нарушения)

Вызов списка исходящих сообщений (ушедшие нарушения)

Вызов списка сообщений процесса (неисправности оборудования)

Вызов списка действий оператора

Вызов журнала сообщений (все сообщения)

3. Описание технологических блоков

3.1 Общая информация

Система управления состоит из взаимосвязанных технологических блоков, предназначенных для ввода и обработки информации от объекта и вывода команд управления на исполнительные устройства. Примерами таких блоков являются блоки ввода аналогового и дискретного параметра, управления задвижкой, клапаном, мотором и т. д. Задачи мониторинга и управления во многом сводятся к работе с технологическими блоками. Для отображения технологических блоков в системе управления используется два вида их представления:

  1.  Технологические видеокадры содержат так называемые “символы” блоков, которые отображают главную информацию об этих блоках. Например, символ аналогового параметра отображает значение параметра в числовом виде; с помощью цвета передает информацию о превышении параметром аварийных и предупредительных границ или неисправности; с помощью специальных значков индицирует наличие специальных режимов (ремонт, симуляция, отключение сообщений).
  2.  Для более детального представления информации о блоке предназначен так называемый “паспорт” блока. Второй функцией паспорта является реализация команд управления от оператора, например, открытия/закрытия задвижки или включения/отключения мотора. Третьей функцией паспорта является индикация и, при необходимости, корректировка настроечных параметров блока для улучшения работы системы управления, например, корректировка коэффициентов настройки регулятора.

Символы и паспорты применяемых технологических блоков описываются в соответствующих разделах данного описания.

В этом разделе описана информация, которая является общей для всех паспортов.

Паспорт представляет собою плавающее окно. Это окно имеет заголовок, который содержит имя технологического блока и может использоваться для перемещения паспорта по экрану монитора. Окно имеет кнопку закрытия, нажатие на которую удаляет паспорт с экрана монитора. Паспорт содержит также наименование тега блока (технологический шифр).

По умолчанию при вызове нового технологического видеокадра все паспорты, вызванные на экран, закрываются. Есть возможность оставить  паспорт на экране при смене видеокадра. Для этого предназначена кнопка ПРИЩЕПКА, которая, будучи нажатой, сохранит на экране этот паспорт при смене технологического видеокадра.

Кнопка закрытия окна

Заголовок окна

Наименование тега блока

Кнопки для вызова вкладок окна:

Кнопка ПРИЩЕПКА. Будучи нажатой, позволяет оставить на экране паспорт при смене технологического видеокадра.

ГЛАВНАЯ

ПАРАМЕТРЫ

СООБЩЕНИЯ

ТРЕНД-ГРАФИК

ТРЕНД-ТАБЛИЦА

ВХОДЫ И ВЫХОДЫ

БЛОКИРОВКИ

Информация в паспорте представлена в нескольких переключаемых вкладках. Вызов этих вкладок на экран осуществляется нажатием соответствующей кнопки. Паспорта разных блоков имеют различный набор вкладок. Вкладки, внешний вид которых  индивидуален для определенного блока, описываются в разделе описания соответствующего блока. Некоторые вкладки (СООБЩЕНИЯ, ТРЕНД-ГРАФИК, ТРЕНД-ТАБЛИЦА, ВХОДЫ И ВЫХОДЫ) имеют аналогичную форму представления для разных блоков, поэтому они описываются в последующих разделах общего описания паспортов.

3.1.2 Паспорт: вкладка СООБЩЕНИЯ

Список текущих сообщений

Долговременный архив сообщений

Квитировать сообщение

Квитировать все видимые сообщения

Распечатать протокол

Перейти к первому сообщению

Перейти к последнему сообщению

Перейти к следующему сообщению

Перейти к предыдущему сообщению

Список сообщений

3.1.3 Паспорт: вкладка ТРЕНД-ГРАФИК

Ось значений параметров. Количество параметров в паспорте каждого блока может быть различным и отличаться от приведенного на рисунке.

Ось времени

Поле отрисовки трендов параметров

Старт/стоп отображения тренда

Следующий тренд

Выбор диапазона времени

Исходный масштаб

Масштабирование

Включение/отключение визирной линии

Кнопки перемещения по оси времени

Настройка параметров отображения этого тренда

Печать отчета

Вкладка ТРЕНД-ТАБЛИЦА

Линия прокрутки таблицы

Колонка со значением даты/времени

Колонки со значениями параметров. Количество параметров в паспорте каждого блока может быть различным и отличаться от приведенного на рисунке.

Старт/стоп отображения колонок таблицы

Следующая колонка

Выбор диапазона времени

Кнопки перемещения по оси времени

Настройка параметров отображения этой таблицы

3.1.4 Паспорт: вкладка ТРЕНД-ТАБЛИЦА 

3.1.5  Паспорт: вкладка ВХОДЫ И ВЫХОДЫ 

Данная вкладка предназначена для отображения состояния блоков, имеющих отношение к технологическому блоку, паспорт которого вызван на экран.

Набор этих блоков индивидуален для каждого блока управления, поэтому внешний вид данной вкладки будет отличаться от приведенного на рисунке.

Элементы индикации и вызова паспортов блоков, связанных с данным блоком.

Набор связанных блоков индивидуален для каждого технологического блока, поэтому вид данной вкладки для конкретного блока будет отличаться от приведенного на рисунке.

Вызов вкладки ВХОДЫ И ВЫХОДЫ

3.2  Аналоговый вход

3.2.1 Отображение на технологических кадрах

Значение аналогового входа на экране формируется по данным с одного аналогового входа контроллера. Источником данных является реальный датчик.

При возникновении нарушения (и соответствующей смене цвета состояния) в журнал событий заносится сообщение, и параметр на экране начинает мигать. Мигание снимается после квитирования сообщения оператором.

Цвет фона соответствует следующим состояниям:

зеленый

источник данных исправен, параметр в допустимых границах;

желтый

источник данных исправен, нарушена предупредительная граница;

красный

источник данных исправен, нарушена аварийная граница;

синий

источник данных неисправен.

Источник данных аналогового входа может иметь следующие ошибки состояния:

  1.  ошибка высшего приоритета;
  2.  ошибка переполнения;
  3.  ошибка контроля нижнего предела измерения электрического входного сигнала;
  4.  ошибка контроля верхнего предела измерения электрического входного сигнала.

Ошибка высшего приоритета формируется при неисправности старших по отношению к аналоговому входу устройств (модуль аналогового ввода, рейка распределенного УСО, подсеть PROFIBUS DP, контроллер).

Ошибка переполнения формируется при выходе за пределы измерительных возможностей модуля (модуль не может измерить значение электрического сигнала для данного входа).

Ошибка контроля нижнего (верхнего) предела измерения электрического входного сигнала формируется, если входной сигнал выходит за допустимые пределы (модуль может измерить значение электрического сигнала для данного входа).

Существует признак обобщенной ошибки датчика, который формируется в зависимости от состояния вышеперечисленных ошибок. Информация о том, какие ошибки участвуют в формировании этого признака, приведена в таблице ниже.

Ошибка состояния аналогового входа

Обобщенная ошибка датчика

Ошибка высшего приоритета

устанавливает

Ошибка переполнения

устанавливает

Ошибка контроля нижнего предела измерения электрического входного сигнала

не влияет

Ошибка контроля верхнего предела измерения электрического входного сигнала

не влияет

Режим ремонта

устанавливает

Состояние ошибок аналогового входа (включая обобщенную) отображается в паспорте этого параметра (вкладка ПАРАМЕТРЫ).

Если признак обобщенной ошибки датчика взведен, то аналоговый вход объявляется неисправным. В этом случае выходное значению блока расчета и обработки аналогового входа присваивается определенное заранее заданное значение.

Эта настройка (“поведение блока при обобщенной ошибке”) отображается в паспорте аналогового параметра (вкладка ПАРАМЕТРЫ).

Предусмотрены специальные режимы блока расчета и обработки аналогового входа, наличие которых индицируется в паспорте и в символе аналогового входа на технологическом видеокадре (с приоритетом в порядке убывания):

  1.  ремонт;
  2.  симуляция параметра;
  3.  отключены сообщения блока.

При переводе блока в режим ремонта устанавливается признак обобщенной ошибки датчика, и выходное значение блока формируется в зависимости от настройки “поведение блока при обобщенной ошибке” (см. выше). В режиме ремонта не производится проверка на аварийные и предупредительные границы.

Существует возможность временно вводить симуляционное значение. Режим симуляции включается и отключается признаком симуляции (вкладка ПАРАМЕТРЫ). В режиме симуляции обработка входного сигнала (расчет электрического сигнала, расчет параметра в инженерных единицах, контроль ошибок и пр.) по-прежнему выполняется, однако перед контролем границ происходит подмена:

  1.  признак обобщенной ошибки датчика обнуляется;
  2.  в выходное значение блока заносится значение симуляции.

Предполагается, что режим симуляции допустим только на остановленном технологическом оборудовании, например, при проверке защит.

В режиме отключенных сообщений блокируются сообщения от блока расчета и обработки аналогового входа. Данный режим может быть включен при неисправности параметра, приводящей к появлению большого количества повторных сообщений.

3.2.2.   Аналоговый вход: паспорт: вкладка ПАРАМЕТРЫ (реальный датчик)

Вызов вкладки ПАРАМЕТРЫ

Режим ремонта

Режим отключения сообщений

Сброс ошибки максимальной скорости изменения параметра

Поведение блока при обобщенной ошибке:

  1.  либо запомнить последнее достоверное значение;
  2.  либо присвоить заранее заданное значение.

Признак и значение симуляции параметра

Коэффициент фильтра (от 0.0 до 1.0)

 при К = 1.0 параметр не фильтруется

 при К = 0.0 параметр не обновляется

Проверка на максимальную скорость изменения:

  1.  0 – проверка отключена;
  2.  N – включена проверка того, что два последовательных значения параметра не будут больше N.

Обобщенная ошибка датчика

Ошибка: скорость изменения параметра слишком велика

Значение параметра в инженерных единицах (до фильтра)

Коэффициент допол. преобразования

Смещение допол. преобразования

Признак расчета квадратного корня

Конец Шкалы датчика

Начало Шкалы датчика

Нарушен Верхний Предел Измерения

Входной электрический сигнал

Нарушен Нижний Предел Измерения

Ошибка выбранного диапазона

Ошибка переполнения  (модуль не может измерить вх. сигнал)

Ошибка высшего приоритета

Диапазон вх. электрического сигнала

Ошибка: параметр не меняется

Проверка на изменение сигнала:

  1.  0 – проверка отключена;
  2.  N – включена проверка того, что параметр не будет постоянным в течение N циклов опроса.

Признак использования значения от датчика

Внешняя ошибка

3.3  Задвижка

3.3.1 Отображение на технологических кадрах

Задвижка может находиться в одном из четырех состояний, индикация которых передается цветом двух треугольников в символе задвижки:

  1.  открыта;
  2.  закрыта;
  3.  среднее положение;
  4.  ошибка состояния конечных выключателей (причиной чего обычно бывает отсутствие питающего напряжения).

Открытие и закрытие задвижки передается миганием соответствующего элемента индикации:

  1.  при открытии мигает правый или верхний треугольник;
  2.  при закрытии мигает левый или нижний треугольник.

Наличие нарушений и неисправностей передается цветом окаймляющего прямоугольника. Мигание прямоугольника означает приход нарушения или неисправности (еще не квитированы).

Задвижка может принимать команды от оператора, от задач автоматического управления и от блокировок. Эти команды обрабатываются блоком управления задвижки в соответствии со следующими приоритетами (в порядке убывания):

  1.  управление от защит и блокировок;
  2.  управление от автоматических программ контроллера;
  3.  управление ручное, с местного пульта или с операторской станции.

Действие внешнего управления от блокировок или автоматических программ индицируется в паспорте и в символе задвижки на технологическом видеокадре.

Предусмотрены специальные режимы блока управления задвижкой, наличие которых индицируется в паспорте и в символе задвижки на технологическом видеокадре (с приоритетом в порядке убывания):

  1.  ремонт;
  2.  режим отключения действия блокировок и автоматического управления;
  3.  симуляция параметров;
  4.  отключены сообщения блока.

Перевод блока управления задвижкой в режим ремонта означает, что управляющие выходы обнуляются и блокируются. В этом режиме на задвижку не пройдет ни одна из команд с операторской станции или панели оператора.

Предусмотрен специальный режим отключения действия блокировок и автоматического управления механизмом. Этот режим включается и отключается из паспорта задвижки. Во время действия этого режима становится доступно управление от оператора. Предполагается, что данный режим должен применяться только для опробования механизма в условиях остановленного технологического оборудования.

Индикация того, что задвижка находится в режиме симуляции, происходит, если симулирован один из входов или выходов блока управления задвижкой. Предполагается, что данный режим допустим только на остановленном технологическом оборудовании, например, при проверке защит.

В режиме отключенных сообщений блокируются сообщения от блока управления задвижкой. Данный режим может быть включен при неисправности задвижки, приводящей к появлению большого количества повторных сообщений.

3.4 Клапан

3.4.1 Отображение на технологических кадрах

Клапан может находиться в одном из четырех состояний, индикация которых передается цветом двух треугольников в символе клапана:

  1.  открыт;
  2.  закрыт;
  3.  среднее положение;
  4.  ошибка состояния конечных выключателей (причиной чего обычно бывает отсутствие питающего напряжения).

Открытие и закрытие клапана передается миганием соответствующего элемента индикации:

  1.  при открытии мигает правый или верхний треугольник;
  2.  при закрытии мигает левый или нижний треугольник.

Наличие нарушений и неисправностей передается цветом окаймляющего прямоугольника. Мигание прямоугольника означает приход нарушения или неисправности (еще не квитированы).

Клапан может принимать команды от оператора, от задач автоматического управления и от блокировок. Эти команды обрабатываются блоком управления клапаном в соответствии со следующими приоритетами (в порядке убывания):

  1.  управление от защит и блокировок;
  2.  управление от автоматических программ контроллера;
  3.  управление ручное, с местного пульта или с операторской станции.

Действие внешнего управления от блокировок или автоматических программ индицируется в паспорте и в символе клапана на технологическом видеокадре.

Предусмотрены специальные режимы блока управления клапаном, наличие которых индицируется в паспорте и в символе клапана на технологическом видеокадре (с приоритетом в порядке убывания):

  1.  ремонт;
  2.  режим отключения действия блокировок и автоматического управления;
  3.  симуляция параметров;
  4.  отключены сообщения блока.

Перевод блока управления клапаном в режим ремонта означает, что управляющий выход обнуляется и блокируется. В этом режиме на клапан не пройдет ни одна из команд с операторской станции.

Предусмотрен специальный режим отключения действия блокировок и автоматического управления механизмом. Этот режим включается и отключается из паспорта клапана. Во время действия этого режима становится доступно управление от оператора. Предполагается, что данный режим должен применяться только для опробования механизма в условиях остановленного технологического оборудования.

Индикация того, что клапан находится в режиме симуляции, происходит, если симулирован один из входов или выходов блока управления клапаном. Предполагается, что данный режим допустим только на остановленном технологическом оборудовании, например, при проверке защит.

В режиме отключенных сообщений блокируются сообщения от блока управления клапаном. Данный режим может быть включен при неисправности клапана, приводящей к появлению большого количества повторных сообщений.

3.5  Мотор

3.5.1   Отображение на технологических кадрах

Под мотором понимается любой электродвигатель (привод), управляемый двумя сигналами ВКЛЮЧИТЬ и ОТКЛЮЧИТЬ. Это могут быть двигатели насосов, вентиляторов, дымососов и пр.

Мотор может находиться в одном из трех состояний, индикация которых передается цветом символа мотора:

  1.  включен;
  2.  отключен;
  3.  ошибка состояния (причиной чего обычно бывает отсутствие питающего напряжения).

Моторы могут быть объединены в группу. Группой называется несколько моторов, выполняющих сходные функции и способных к совместной работе. Подобные группы создаются для организации аварийного резервирования (например, сетевые насосы) либо для управления какими-либо технологическими параметрами путем эпизодических включений моторов (например, поддержание уровня в емкости работой нескольких насосов).

Наличие нарушений и неисправностей передается цветом окаймляющего прямоугольника. Мигание прямоугольника означает приход нарушения или неисправности (еще не квитированы).

Мотор может принимать команды от оператора и от блокировок. Эти команды обрабатываются блоком управления мотором в соответствии со следующими приоритетами (в порядке убывания):

  1.  управление от защит и блокировок;
  2.  управление ручное, с местного пульта или с операторской станции.

Действие внешнего управления от блокировок индицируется в паспорте и в символе мотора на технологическом видеокадре.

Предусмотрены специальные режимы блока управления мотором, наличие которых индицируется в паспорте и в символе мотора на технологическом видеокадре (с приоритетом в порядке убывания):

  1.  ремонт;
  2.  режим отключения действия блокировок и автоматического управления;
  3.  симуляция параметров;
  4.  отключены сообщения блока.

Перевод блока управления мотором в режим ремонта означает, что управляющие выходы обнуляются и блокируются. В этом режиме на мотор не пройдет ни одна из команд с операторской станции.

Предусмотрен специальный режим отключения действия блокировок и автоматического управления механизмом. Этот режим включается и отключается из паспорта клапана. Во время действия этого режима становится доступно управление от оператора. Предполагается, что данный режим должен применяться только для опробования механизма в условиях остановленного технологического оборудования.

Индикация того, что мотор находится в режиме симуляции, происходит, если симулирован один из входов или выходов блока управления мотором. Предполагается, что данный режим допустим только на остановленном технологическом оборудовании, например, при проверке защит.

В режиме отключенных сообщений блокируются сообщения от блока управления мотором. Данный режим может быть включен при неисправности мотора, приводящей к появлению большого количества повторных сообщений.

3.6  Блок АВР (аварийного включения резерва) на 4 насоса

3.6.1  Отображение на технологических кадрах

Насосы могут быть объединены в группу. Группой называется несколько насосов, выполняющих сходные функции и способных к совместной работе. Каждый из насосов, входящих в группу АВР, может находиться в одном из следующих режимов:

  1.  РУЧНОЙ;
  2.  РАБОТА;
  3.  РЕЗЕРВ;

Перевод насоса в режим РУЧНОЙ означает, что данный насос фактически исключен из схемы АВР. Насос в режиме РУЧНОЙ может находиться в любом состоянии.

Перевод насоса в режим РАБОТА означает, что состояние данного насоса будет контролироваться на факт отключения. Насос в режиме РАБОТА должен быть включен.

Перевод насоса в режим РЕЗЕРВ означает, что данный насос предназначен для резервного включения. Насос в режиме РЕЗЕРВ должен быть отключен.

Блок аварийного включения резерва (АВР) в автоматическом режиме производит включение всех насосов одной группы, находящихся в режиме РЕЗЕРВ, при понижении давления в трубопроводе, либо при аварийном отключении одного из насосов группы, находящихся в режиме РАБОТА.

Блок АВР может находиться в одном из четырех состояний, индикация которых на видеокадре передается внешним видом символа блока АВР:

  1.  АВР не готов;
  2.  АВР находится в ручном режиме (готов ко включению);
  3.  АВР находится в автоматическом режиме (включен);
  4.  АВР сработал.

Состояние АВР не готов означает, что блок не может быть включен в автоматический режим. Это может быть по одной из следующих причин:

  1.  неисправен один из моторов, находящихся в режиме РАБОТА или РЕЗЕРВ;
    1.  насос одновременно находится в режимах РАБОТА и РЕЗЕРВ;
      1.  насос, находящийся в режиме РЕЗЕРВ, включен;
      2.  насос, находящийся в режиме РАБОТА, отключен;
      3.  нет насосов, находящихся в режиме РЕЗЕРВ;
      4.  нет насосов, находящихся в режиме РАБОТА;
      5.  значение давления находится ниже уставки срабатывания;

Состояние АВР находится в ручном режиме означает, что блок АВР готов к включению, но в данный момент отключен.

Состояние АВР находится в автоматическом режиме означает, что блок АВР включен. Только в этом состоянии блок будет выполнять свою функцию (включение резервных насосов).

Состояние АВР сработал означает, что блок АВР произвел однократное включение резервных насосов и отключился. Для продления функции АВР необходимо повторно включить блок.

3.7  Блок управления насосами по уровню

3.7.1  Отображение на технологических кадрах

Насосы могут быть объединены в группу. Группой называется несколько насосов, выполняющих сходные функции и способных к совместной работе. Каждый из насосов, входящих в группу насосов поддержания уровня, может находиться в одном из следующих режимов:

  1.  ОТКЛЮЧЕН;
  2.  1 УРОВЕНЬ;
  3.  2 УРОВЕНЬ;

Перевод насоса в режим ОТКЛЮЧЕН означает, что данный насос фактически исключен из группы насосов поддержания уровня, и на него не выдаются никакие команды управления.

Перевод насоса в режим 1 УРОВЕНЬ означает следующий алгоритм управления этим насосом в автоматическом режиме работы блока:

  1.  при уровне выше среднего значения будет выдана команда на включение этого насоса;
  2.  при уровне ниже нижнего значения будет выдана команда на отключение этого насоса;

Перевод насоса в режим 2 УРОВЕНЬ означает следующий алгоритм управления этим насосом в автоматическом режиме работы блока:

  1.  при уровне выше верхнего значения будет выдана команда на включение этого насоса;
  2.  при уровне ниже нижнего значения будет выдана команда на отключение этого насоса;

Блок управления насосами поддержания уровня в автоматическом режиме производит включение и отключение насосами при достижении соответствующих границ уровня.

Блок может находиться в одном из трех состояний, индикация которых на видеокадре передается внешним видом символа блока:

  1.  блок находится в ручном режиме;
  2.  блок находится в автоматическом режиме;
  3.  блок неисправен.

Состояние блок находится в ручном режиме означает, что блок отключен.

Состояние блок находится в автоматическом режиме означает, что блок включен.

Состояние блок неисправен означает наличие одной из следующих неисправностей (при этом блок может быть включен):

  1.  есть сигнал верхнего уровня и нет сигналов среднего или нижнего уровней;
    1.  есть сигнал среднего уровня и нет сигнала нижнего уровня;
      1.  насос Х находится в одном из рабочих режимов (1 УРОВЕНЬ или 2 УРОВЕНЬ), и есть сигнал его неготовности.

3.8  Журнал событий

3.8.1  Классификация сообщений

Во время работы контроллер и операторская станция анализируют наступление определенных событий. Такими событиями могут быть, например:

  1.  параметр превысил граничное значение
  2.  насос включился
  3.  клапан закрыт
  4.  пропало питание в шкафу
  5.  обнаружена неисправность датчика
  6.  сработала защита

События, с точки зрения реакции оператора, подразделяются на две группы:

  1.  сообщения с необходимостью квитировать (подтвердить прочтение)
  2.  сообщения без квитирования (регистрационные)

При наступлении какого-либо из контролируемых событий контроллер в сочетании с операторской станцией может генерировать сообщение оператору. Сообщения о возникновении какого-либо события называются «приходящие». Сообщения, которые генерируются при исчезновении тех же самых событий, называются «уходящие». Таким образом, одному событию чаще всего соответствует два сообщения. Приходящие сообщения в архиве в колонке «Состояние» отмечаются символом «С», а уходящие – символом «G». Кроме того, приходящие сообщения выделяются цветом фона, который указывает на их категорию. Все уходящие сообщения имеют черный фон.

Кроме контроля событий с двумя четко выраженными состояниями (которые вызывают появление «приходящих» и «уходящих» сообщений) архив может пополняться сообщениями о текущих событиях (например, фиксация действий оператора). В этом случае «уходящее» сообщение отсутствует.

Если по ходу технологического процесса возникают условия для одновременного появления нескольких событий, то соответствующие сообщения (вместе со временем их возникновения) накапливаются в буфере на операторской станции. Их можно просмотреть в порядке поступления любым доступным способом: в зоне оперативных сообщений (по мере их квитирования), на табло, в архивах и в журнале сообщений.

Сообщения, требующие подтверждения после прочтения оператором

Категория

Фон сообщения

Пример сообщения (фрагмент)

Аварийное сообщение

красный

Предупредительное сообщение

желтый

Регистрационные сообщения

Категория

Фон сообщения

Пример сообщения (фрагмент)

Информационное сообщение

морской волны

Неисправность оборудования

черный

Фиксация действий оператора

фиолетовый

Уходящие сообщения любой из перечислен н ых выше категорий отображаются в архиве с перечеркнутыми датой и временем:

           

Как правило, при настройке задается необходимость квитировать сообщения, требующие подтверждения после прочтения оператором. Регистрационные сообщения квитирования не требуют и на табло аварий и нарушений не отображаются, попадая сразу в архив.

3.8.2  Квитирование сообщений

При появлении сообщения, оператор должен квитировать его, т.е. подтвердить то, что сообщение прочитано.

В АСУ ТП задействована система сообщений, которая обеспечивает генерацию и квитирование сообщений непосредственно в контроллере.

Сообщения, которые должны быть зафиксированы в журнале, фиксируются там независимо от момента их квитирования. После прихода сообщения, требующего квитирования, соответствующий элемент на экране начинает мигать. Квитирование снимает мигание элементов на видеокадре.

1. Кнопка квитирования одного сообщения в зоне оперативных сообщений

2. Кнопки квитирования в паспортах.

3. Кнопки квитирования на табло аварий и нарушений, а также в журнале сообщений

  1.  Кнопка оперативного квитирования одного сообщения позволяет квитировать только одно сообщение – последнее из видимых в зоне оперативных сообщений на экране. Так как в эту зону поступают все сообщения, требующие квитирования, с помощью этого приема можно квитировать любые сообщения по мере их поступления.
  2.  Кнопки квитирования в паспортах параметров, задвижек, моторов и пр. позволяют квитировать только сообщения, относящиеся к объекту, для которого был вызван паспорт. Для этого в паспорте должна быть вызвана страница журнала событий. Кнопка квитирует выделенное сообщение. (Выделенным считается сообщение, одно из полей (или вся строка) которого имеет синюю фоновую подсветку.)
  3.  На табло нарушений и в журнале событий имеются по две кнопки квитирования: левая квитирует только выделенное сообщение, правая – все видимые на экране.

4.  Действия в случае обнаружения неисправностей 

4.1 Мышь не реагирует на перемещение или нажатие кнопок.

Если при перемещении мыши курсор на экране не реагирует или нет реакции на нажатия клавиш,  необходимо  перевернуть мышь и проверить, свободно ли вращается шарик. Если реакция  не   появилась, необходимо сообщить о неисправности обслуживающему персоналу.

4.2 Исчезло питающее напряжение

Питание операторских станций осуществляется через источники  бесперебойного питания.  при нарушении линии питания операторских станций станция начинает  получать питание от  аккумуляторных батарей устройства бесперебойного питания о чем свидетельствует звуковой сигнал и мигание лампочки на  передней панели устройства. В течении 8-10 минут, на которые хватает   емкости батарей необходимо вызвать  дежурного электрика для выяснения причины и устранения неисправности. При этом оператор готовит котел к останову производя все необходимые операции. Если неисправность не устранена и  емкость батарей  иссякла, опеpатоpская  станция должна  быть  выключена нажатием  сетевого выключателя  на  блоке  беcпеpебойного   питания.

После восстановления питания опеpатоpская станция включается   и происходит   автоматическая  загрузка  системы  и   подхват работы контpоллеpа, после чего можно вновь запускать станцию.

Заключение

По результатам анализа изменения качества исследуемой воды и эффективности традиционных технологий водоочистки в условиях повышенной антропогенной нагрузки на водоисточники обоснована целесообразность дальнейшего усовершенствования и создания более эффективной технологии очистки воды основанной на явлении обратного осмоса.

По результатам проведенных работ содержание химических веществ упало на уровень удовлетворяющий нормам СанПиНа. Стали постоянными значения мутности, цветности, содержание железа не превышает 0,1 мг/л и общая жесткость воды установилась на показании 1,9 мг-экв/л.

Выбрано технологическое оборудование, укомплектованное современными техническими средствами автоматизации, разработана АСУ ВОС-400 Харвутинской площади Ямбургского газоконденсатного месторождения.


Список литературы

  1.  Алферова А. А. , Нечаев А. П. Замкнутые системы водного хозяйства промышленных предприятий, комплексов и районов М. : Стройиздат 1987
  2.  Проблемы развития безотходных производств Б. Н.  Ласкорин, Б. В.  Громов, А. П. Цыганков, В. Н. Сенин М. : Стройиздат 1985
  3.  Кафаров В. В. Принципы создания безотходных химических производств М. : Химия 1984
  4.  Беспамятнов Г. П. ,Кротов Ю. А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде Л. : Химия 1987.
  5.  Абрамович С. Ф. Рапопорт Я. Д. Тенденции развития водоснабжения городов за рубежом. Обзор М. : ВНИИИС 1987
  6.  Туровский И. С. Обработка осадков сточных вод М. : Стройиздат 1984
  7.  Жуков А. И. Монгайт И. Л. , Родзиллер И. Д. Методы очистки производственных сточных вод М. : Стройиздат.
  8.  Евилович А. З. Утилизация осадков сточных вод М. : Стройиздат 1989 9. А. Г. Банников , А. К. Рустамов, А. А Вакулин Охрана природы М. : Агропромиздат 1987
  9.  П. И. Капинос, Н. А. Панесенко Охрана природы Киев: “Выща школа” 1991
  10.  Охрана окружающей природной Среды Под редакцией Г. В. Дуганова Киев: “Выща школа” 1990
  11.  Комплексное использование и охрана водных ресурсов. Под редакцией О. А. Юшманова М. : Агропромиздат 1985
  12.  Методы охраны внутренних вод от загрязнения и истощения Под редакцией И. К. Гавич М. : Агропромиздат 1985
  13.  Охрана производственных сточных вод и утилизация осадков Под редакцией В. Н. Соколова М. : Стройиздат 1992
  14.  Бесекерский В.А., Попов Е.П. «Теория систем автоматического  управления. – 4-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Профессия,  2003. – 747 с.
  15.  Гудвин Г.К., С.Ф. Гребе, М.Э. Сальдаго «Проектирование систем  управления»;пер. с англ. – М.:БИНОМ, Лаборатория знаний,2004.  – 911 с.
  16.  «Теория автоматического управления»: Учеб. для машиностроит. спец.  вузов/В.Н. Брюханов, М.Г. Косов, С.П. Протопопов и др.; Под ред. Ю.М.  Соломенцева. – 3-е изд., стер. – М.: Высш. шк.; 2000.  – 268 с.: ил.
  17.  Анхимюк В.Л., Олейко О.Ф., Михеев Н.Н. «Теория автоматического управления». – М.: Дизайн ПРО, 2002. – 352 с.: ил.
  18.  Бесекерский В.А., Попов Е.П. «Теория систем автоматического управления. – 4-е изд., перераб. и доп. – СПб.: Профессия, 2003. – 747 с.
  19.  Алешин Л.И., «Автоматизация в библиотеке». – Учебное пособие. Ч 1. – М.: 2001. – С. 51 - 58
  20.  Гудвин Г.К., С.Ф. Гребе, М.Э. Сальдаго «Проектирование систем управления»; пер. с англ. – М.:БИНОМ, Лаборатория знаний,2004. – 911 с.
  21.  «Теория автоматического управления»: Учеб. для машиностроит. спец. вузов/В.Н. Брюханов, М.Г. Косов, С.П. Протопопов и др.; Под ред. Ю.М. Соломенцева. – 3-е изд., стер. – М.: Высш. шк.; 2000. – 268 с.: ил.
  22.  Анхимюк В.Л., Олейко О.Ф., Михеев Н.Н. «Теория автоматического управления». – М.: Дизайн ПРО, 2002. – 352 с.: ил. B., Воронов Ю.В. Водоотведение и очистка сточных вод. -М.: Ассоциация строительных вузов. - 2002. - 704 с.
  23.  Байков Н.М., Позднышев Г.Н., Мансуров Р.И. Сбор и промысловая подготовка нефти, газа и воды. М.: Недра, 1981.
  24.  Никитин 10.А., Соколов А.Г. и др. Промышленные испытания технологии совместной подготовки нефти и воды. Труды Гипровостокнефть, вып. 30, 1977.
  25.  Канализация населенных мест и промышленных предприятий. Справочник проектировщика. М.: Стройиздат, 1981. - 432с.
  26.  Крюков В.А., Брыль Д.М., Валеев \М.Д. и др./ Новое в технологии предварительного сбора и очистки пластовых вод. // Нефтяное хозяйство, №2, 1996. с.56-58. ^ / ./
  27.  Патент РФ 2207982 МПК C02F 1/46. Способ обработки воды. Бахир В.М., Задорожный Ю.Г., Паничева С.А. // 2003 БИ №19.
  28.  Патент РФ 2199489 МПК C02F 1/46. Устройство для электрохимической обработки воды./ Руденко В.А., Березкин С.В., Ковязин Ю.В., Колосова Е.П. //. Опуб. 2003.02.27.
  29.  Банников В.В. Электромагнитная обработка воды (ч.1). // Водоснабжение и санитарная техника. 2005. - №5.
  30.  СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения.
  31.  Патент РФ 2229329, МПК B01D 35/06. Фильтр для обработки водных систем. // Матвиевский A.A., Ювшин A.C., Овчинников В.Г. / Опуб. 2004.05.27.
  32.  Патент РФ 2023472, МГЖ B01D 24/46. Фильтр для очистки воды. // Ковалев В.В., Англичев И.Д., Журба Ж.М., Ткач А.П. и др. / Опуб. 1994.11.30.
  33.  А.с.785205. МКИ C02F 1/24. Установка для флотационной очистки воды. // Анопольский В.Н., Ушомиски Б.И., Рогов В.М./Б.И. 1979 - №45.
  34.  Патент РФ 2282591. МПК C02F 1/24. Установка для флотационной очистки воды./ Луговкин А.Н.// Опуб. 2006.08.27.
  35.  Мацнев А.И. Очистка сточных вод флотацией. Киев: Буд1вельник.-1976. 132 с.
  36.  Лукиных H.A., Липман Б.Л., Криштул В.П. Методы доочистки сточных вод. 2-е изд. М.: Стройиздат. - 1978. - 156с.
  37.  Ксенофонтов Б.С. Очистка воды и почвы флотацией. М.: Нов. технологии. - 2004. - 222 с.
  38.  Патент 1518308 РФ, МКИ C02F 1/46. Способ очистки сточных вод. / Назаров В.Д. // БИ 1989 - № 40.
  39.  Минц Д.М. Теоретические основы технологии очистки воды. -М.:Стройиздат, 1964-156с.
  40.  Фоминых A.M., Фоминых В.А. Современная технология подготовки пьтьевой воды. Новосибирск 1993 - 97с.
  41.  Кузнецов Л.К. Подготовка воды фильтрированием в коммунальном водоснабжении. // В.сб. Проблемы строительного комплекса России. Т.1. -Уфа: УГНТУ-1999 с. 14-23.
  42.  Патент РФ 2265475. МПК B01D 37/02. Способ очистки жидкостей от загрязнений фильтрованием. / Гириков О.Г. // Опуб. 2005.10.12.
  43.  Патент РФ 2191059. МПК B01D 29/66. Фильтр для очистки жидкостей. / Балашов В.А., Лукасик В.А., Уютова Э.И., Духанин Г.Г.// Опуб. 2002.10.20.
  44.  Водоснабжение. Проектирование систем и сооружений. Под ред. Журбы М.Г. Т.2. - Вологда-Москва: ВоГТУ. - 2001. - 324 с.
  45.  Фрог Б.Н. Водоподготовка: Учебн. пособие для вузов. М. Издательство МГУ. 1996.-680 с.
  46.  Патент РФ 2060782. МПК B01D 29/00. Устройство для очистки жидкостей./ Алферов М.Я., Барсуков И.Б., Куликов Л.Б.// 1996, Б.И. № 15.
  47.  Патент РФ 2068394. МПК C02F 1/18. Фильтр для очистки воды. // Назаров В.Д., Семенова Э.В. // Б.И. 1996. - № 30.
  48.  Патент РФ 2086510. МПК C02F 1/64. Фильтр для очистки воды. // Назаров В.Д., Сапунов Г.С. /. Б.И. 1997 -№ 22.
  49.  Патент РФ 2056902. МПК C02F 1/18. Фильтр для очистки воды. // Назаров В.Д., Назаров И.Д., Сеид-Гусейнов A.A./ Б.И. 1996 - № 9.
  50.  Боровкова, И.И. Современные технологические решения при проектировании водоподготовительных установок Текст. /И.И. Боровкова // Энергосбережение и водоподготовка. 2002. - №2. - С. 3 - 8.
  51.  Громогласов, A.A. Водоподготовка: Процессы и аппараты Текст. / A.A. Громогласов, А.С.Копылов, А.П. Пильщиков М.: Энергоатомиздат, 1990. -272 с.
  52.  Дикарев, М.А. Реагентная водоподготовка — проблемы и решения Текст. /М.А. Дикарев // Новости теплоснабжения. 2000, - №9. - С. 24-26.
  53.  Дубяга, В. П. Полимерные мембраны Текст. / В.П. Дубяга В. П., А.П. Перепечкин, Е.Е. Каталевский. М.: Химия, 1981. - 322 с.
  54.  Духин, С.С. Электрохимия мембран и обратный осмос Текст. / С.С. Духин, М.П. Сидорова, А.Э.Ярощук. -JL: Химия, 1991.- 188 с.
  55.  Дытнерский, Ю.И. Баромембранные процессы Текст. / Ю.И. Дытнерский. -М.: Химия, 1986. 272 с.
  56.  Заболоцкий, В.И. Ионный перенос в мембранах Текст. / В.И. Заболоцкий, В.В. Никоненко // -М.: Наука, 1996. 398 с.
  57.  Ивакина, Е. И. Поляризация ионообменных мембран в условиях образования осадка на их поверхности Текст. / Е.И. Ивакина Е. И., А.Я. Шаталов А. Я., Н.И. Исаев // Ионообменные мембраны в электродиализе: сб. науч. тр. М.: Химия. - 1970.-346 с.
  58.  Карелин, Ф.Н. Влияние взвешенных и коллоидных веществ природных вод на производительность полупроницаемых мембран Текст. / Ф.Н. Карелин, К. Ташенев, Н.Я.Садыхов // Химия и технология волокон. 1983.- Т. 5. - № 2. - С. 147-151.
  59.  Карелин, Н.Ф. Принцип использования обратноосмотического обессоливания воды на электростанциях Текст. / Н.Ф.Карелин, В.А.Таратута, Е.Б. Юрчевский // Теплоэнергетика. 1993. - №7. - С. 8 -10.
  60.  Карелин, Н.Ф. Обессоливание воды обратным осмосом Текст./ Н.Ф. Карелин. М.: Стройиздат. - 1988. - 320 с.
  61.  Кишневский, В.А. Современные методы обработки воды в энергетике Текст. /В.А. Кишневский.- Одесса: Из-во Одесского нац. Ун-та. 1999.-432 с.
  62.  Кострикин, Ю.М. Водоподготовка и водный режим энергообьектов низкого и среднего давления Текст. / Ю.М. Кострикин, H.A. Мещерский, О.В. Коровина // М.: Энергоатомиздат. 1990.- 320 с.
  63.  Кременевская, Е.А. Технология обратного осмоса в системах подготовки воды на электростанциях Текст. / Е.А. Кременевская, Б.А. Сорокина, Н.И. Солодисин //Теплоэнергетика. 1986. - № 7. - С. 15-19.
  64.  Кремневская, Е.А. Мембранная технология обессоливания воды Текст. / Е.А. Кремневская. М.: Энергоатомиздат. - 1994. - 160 с.
  65.  Мартынова, О.И. Водоподготовка: расчеты на персональном компьютере Текст. / О.И. Мартынова, A.B. Никитин, В.Ф. Очков // -М.: Энергоатомиздат, 1990.-391 с.
  66.  Полимерные мембраны Владипор. Рулонные фильтрующие элементы Сборник.: каталог / ОАО "Мембраны". Владимир, 1998. - 17с.
  67.  Поляков, C.B. Определение характеристик обратноосмотических композитных мембран Текст. / C.B. Поляков, С.Ф Карелин // Химия и технология воды. -1989.- Т.П.-№5. -С. 417-427.
  68.  Смагин, В. Н. Обработка воды методом электролиза Текст. / Смагин В. Н. М.: Стройиздат, 1986. - 399 с.
  69.  Ясминов, А. А. Обработка воды обратным осмосом и ультрафильтрацией Текст. / А. А. Ясминов, А К. Орлов, Ф. Н. Карелин. М.: Стройиздат, 1978. -121с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4779. Анализ эффективности использования рабочего времени на примере ОАО Стройка 181.85 KB
  Развитие рыночных отношений повышает ответственность и самостоятельность предприятий в выработке и принятии управленческих решений по обеспеченностью и эффективности их работ. Это требует экономически грамотного управления их деятельностью,...
4781. Бухгалтерский учет и аудит расчетов организации с персоналом по оплате труда на примере ООО Транстехснаб 601 KB
  Бухгалтерский учет и аудит расчетов организации с персоналом по оплате труда на примере ООО Транстехснаб Объект исследования – расчеты организации ООО Транстехснаб с персоналом по оплате труда. Предмет исследования – порядок бухгалтерского...
4782. Роль государства при переходе к рыночной экономике 80.4 KB
  Роль государства при переходе к рыночной экономике. ХХ век прошел под знаменем противоборства двух экономических систем - капитализма и социализма. Во второй половине столетия стало очевидно, что командное регулирование, государственная собс...
4783. Языки программирования и системы программирования 63 KB
  Языки программирования и системы программирования. 1.Языки программирования высокого уровня. 2.Краткая история развития языков программирования. 3.Основные этапы проектирования программы. 4.Технология трансляции программ. 5.Понятие о системе програм...
4784. Язык программирования Pascal 57.5 KB
  Язык программирования Pascal. Алфавит языка Концепция данных Имена и их употребление Структура Pascal-программы Понятие о лексике, прагматике, синтаксисе и семантике языка. Синтаксические диаграммы как средство определения языка Язык про...
4785. Быстрые алгоритмы сортировки и поиска 115.5 KB
  Быстрые алгоритмы сортировки и поиска. Нижняя оценка времени задачи сортировки массива по числу сравнений. Быстрые алгоритмы сортировки. Сортировка деревом Пирамидальная сортировка Быстрая сортировка Хоара. Поиск k-того в м...
4786. Множества в программировании на языке Pascal 47 KB
  Множества. Множественный тип. Конструктор множества. Операции и отношения. Применения множеств в программировании. Задачи и упражнения. Еще одним сложным стандартным типом данных, определенным в языкеPasca...
4787. Простые типы данных. Линейные программы 99.5 KB
  Простые типы данных. Линейные программы Заголовок программы. Константы и их использование. Раздел констант. Переменные программы. Раздел переменных. Стандартные простые типы данных: Тип данных Integer Тип данных Real...