Автоматизация технологического процесса обезвоживания смешанного осадка

Статья опубликована в журнале "Водоснабжение и санитарная техника" №3 2000 г.

С. В. Понятов, директор МУП "Горводоканал" (г. Нижневартовск);

А. Е. Малоземов, директор 000 "СП Гражданская защита" (г. Миасс)

В ходе планомерного наращивания мощностей по очистке сточных вод на канализационно-очистных сооружениях (КОС) г. Нижневартовска руководством и специалистами предприятия МУП "Горводоканал" ведутся работы по модернизации технологического оборудования и автоматизации технологических процессов.

Важным шагом в данном направлении было внедрение новой технологии обработки осадков, предусматривающей их механическое обезвоживание на центрипрессах. Для этой цели в 1995 г. по контракту с фирмой "КхД Гумбольдт Ведаг" (Германия) приобрели два центрипресса марки СРЗ-03 в комплекте со вспомогательным оборудованием, включающем насосы подачи осадка на обезвоживание,? установку приготовления и дозирования раствора флокулянта, насосы для перекачки обезвоженного осадка, расходомеры и другое оборудование.

Производительность одного центрипресса составляет 20-60 м?/ч и зависит от содержания сухого вещества в подаваемой на обезвоживание смеси осадков, при этом влажность обезвоженного осадка составляет 72-77 %.

Процесс обезвоживания осадков на центрипрессах производится в непрерывном режиме под управлением входящей в комплект поставки автоматизированной системы на базе промышленных контроллеров " SIEMENS " и преобразователей частоты " SIMOVERT ". Внешний вид центрипрессов СРЗ-03 и их размещение в помещении цеха механического обезвоживания осадка (ЦМОО) показаны на рис. 1.

Рис. 1. Цех механического обезвоживания осадков

Для обеспечения эффективной работы центрипрессов дополнительно изготовили, приобрели и смонтировали следующее технологическое оборудование: перистальтические насосы марки НП-100 (НПФ "Экотехника", Россия) для подачи осадка из илоуплотнителя в промежуточную емкость; ступенчатую решетку марки PC-500 с прозорами 2 мм для предварительного задержания крупных включений, содержащихся в осадке, в комплекте с гидравлическим пресс-транспортером марки ПТГ-300 (фирма "Риотек", Россия); промежуточную емкость осадка для его последующей подачи на центрипрессы и два бункера для накопления и погрузки в автотранспорт обезвоженного осадка и задержанных на решетке загрязнений (изготовлены МУП "Горводоканал", г. Нижневартовск).

Перистальтические насосы приобрели по рекомендации специализированного предприятия "Гражданская защита" (г. Миасс) для замены вышедших из строя насосов марки "Нетч" (Германия) и установили их в помещении насосной станции сырого осадка (НССО). Решетка PC-500 и гидравлический пресс-транспортер ПТГ-300 работают под управлением входящей в комплект поставки автоматизированной системы на базе отечественных специализированных контроллеров.

Весь объем строительных работ и монтаж нового оборудования выполнило МУП "Горводоканал", работы по электрическому монтажу, пусконаладке и вводу в эксплуатацию основного и дополнительного оборудования - СП "Гражданская защита". В процессе отладки основного и вспомогательного оборудования специалисты МУП "Горводоканал" и СП "Гражданская защита" разработали предложения по улучшению технико-экономических показателей, согласованию технических характеристик и увязке оборудования подающего, основного и отводящего звеньев в единый непрерывный технологический процесс механического обезвоживания осадка.

По заданию МУП "Горводоканал" СП "Гражданская защита" разработало и внедрило автоматизированную систему управления всем комплексом оборудования механического обезвоживания осадков (АСУ МО). Система АСУ МО с учетом территориального размещения технологического оборудования представлена двумя подсистемами. Задачи контроля и управления промежуточной емкостью, решеткой с пресс-транспортером, центрипрессами со станцией приготовления флокулянта и накопительными бункерами, расположенными в помещении ЦМОО и задействованными в технологическом процессе обезвоживания осадка, возложили на подсистему - локальная система управления (ЛСУ) ЦМОО. Задачи контроля и управления подающими шламовыми насосами, входными и выходными секущими электрозадвижками, расположенными в помещении НССО и задействованными в технологическом процессе обезвоживания осадка, возложили на подсистему - локальная система
управления (ЛСУ) НССО.

ЛСУ НССО обеспечивает:

  • непрерывное измерение и цифровую индикацию давления на входе и выходе каждого шламового насоса;
  • непрерывное измерение давления в транспортной магистрали; контроль состояния магистральной, входной и выходной задвижек каждого насоса; контроль минимального и максимального уровней глицерина в полости каждого шламового насоса;
  • управление работой (включение-отключение в прямом и обратном направлениях) двух подающих шламовых насосов в ручном, дистанционном и автоматическом режимах;
  • плавное управление работой (регулирование производительности) двух подающих шламовых насосов; контроль за текущим состоянием и режимами работы шламовых насосов, инверторов и пускозащитной аппаратуры; световую сигнализацию текущего состояния технологического оборудования в пределах рабочей зоны НССО; выявление аварийных ситуаций и (или) неисправностей технологического оборудования с выдачей аварийно-предупредительных световых и звуковых сигналов в пределах рабочей зоны НССО; измерение продолжительности работы каждого шламового насоса; прием и обработку по заданному алгоритму управляющих сигналов, поступающих из ЛСУ ЦМОО в ручном дистанционном и автоматическом режимах;
  • передачу информации о текущем давлении в транспортной магистрали, техническом состоянии и режимах работы технологического оборудования в ЛСУ ЦМОО и на диспетчерский пункт.

ЛСУ ЦМОО обеспечивает:

  • непрерывный контроль и световую сигнализацию минимального и максимального аварийных уровней заполнения промежуточной емкости;
  • непрерывное измерение и цифровую индикацию текущего уровня заполнения промежуточной емкости; контроль за текущим состоянием и режимами работы ступенчатой решетки и пресс-транспортера;
  • контроль за текущим состоянием и режимами работы центрипрессов и их вспомогательного оборудования;
  • прием и обработку информации из ЛСУ НССО о текущем состоянии и режимах работы шламовых насосов, их инверторов и пускозащитной аппаратуры; световую сигнализацию текущего состояния и режимов работы технологического оборудования НССО и ЦМОО, задействованного в процессе обезвоживания осадка, в пределах помещения операторов ЦМОО;
  • формирование сигналов управления работой (включение-отключение в прямом и обратном направлениях) двух шламовых насосов в дистанционном ручном или автоматическом режимах и передачу их в ЛСУ НССО;
  • формирование сигналов плавного или ступенчатого управления работой (регулирование производительности) двух шламовых насосов в дистанционном ручном или автоматическом режимах и передачу их в ЛСУ НССО; непрерывный контроль и световую сигнализацию максимального аварийного уровня заполнения каждого накопительного бункера;
  • выявление аварийных ситуаций и (или) неисправностей технологического оборудования с выдачей аварийно-предупредительных световых и звуковых сигналов в пределах помещения операторов ЦМОО; передачу информации о режимах работы, текущем состоянии оборудования и основных параметрах технологического процесса обезвоживания осадка на диспетчерский пункт.

Структура, состав и функциональные связи составных частей АСУ МО (подсистем ЛСУ НССО и ЛСУ ЦМОО) приведены на рис. 2.

Рис. 2. Структура, состав и функциональные связи подсистем ЛСУ НССО и ЛСУ ЦМОО

Для плавного управления производительностью шламовых насосов использованы преобразователи частоты J300 фирмы "HITACHI" (Япония). Насосы НП-100 в комплекте с преобразователями J300 автономно и под управлением ЛСУ НССО в попеременно-непрерывном режиме уже проработали более 2,5 лет без существенных замечаний и заслужили высокую оценку специалистов МУП "Горводоканал". Для контроля уровней заполнения промежуточной емкости и накопительных бункеров использованы акустические измерители уровня ЭХО-5С завода "Старорусприбор" (Россия) с двумя регулируемыми порогами и релейными выходами. Управляющий и центральный контроллеры выполнены на базе программируемого контроллера DL205 фирмы "PLC Direct by KoyO" (США). Контроллеры с источниками питания и элементами автоматики размещены в настенных шкафах фирмы "Schroff-Hoffman" (Германия) со степенью защиты IP65.

Система АСУ МО в составе подсистем ЛСУ НССО и ЛСУ ЦМОО принята в эксплуатацию МУП "Горводоканал" в начале 1998 г. и уже более года функционирует без замечаний. В настоящее время специалистами СП "Гражданская защита" ведется проектирование следующей подсистемы - локальной системы управления механическими решетками и песколовками первой очереди (ЛСУ МР-1), после ввода в эксплуатацию строящегося лабораторного корпуса с новым диспетчерским пунктом КОС предусмотрено объединение ЛСУ НССО, ЛСУ ЦМОО, ЛСУ МР-1, а в перспективе и других подсистем в единую АСУ ТП КОС.

Выводы

В результате внедрения на МУП "Горводоканал" АСУ всем комплексом оборудования механического обезвоживания смешанного осадка был достигнут положительный эффект за счет: получения полной и достоверной информации о функционировании дорогостоящего импортного и отечественного оборудования; обеспечения оптимального управления оборудованием в режиме реального времени с максимальным учетом его технических характеристик; высокой надежности системы управления, построенной на современных технических средствах с применением стандартного программного обеспечения. Кроме того, автономность функционирования подсистем позволяет решать задачи автоматизации поэтапно, оптимизируя финансовые и временные затраты заказчика.

Экономический эффект от внедрения автоматизированной системы управления обезвоживанием осадка достигается применением оптимального сочетания импортного и отечественного оборудования, технических средств и программного обеспечения. Валютная стоимость контракта в случае проектирования и поставки всего представленного в данной статье комплекса оборудования обезвоживания зарубежным партнером могла быть в 2-3 раза выше затрат на приобретение центрипрессов в комплекте со вспомогательным оборудованием.