Автоматизация насосной станции

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ 6
1.1 Обзор насосных станций 6
1.2 Состав и содержание работ по созданию АСУ ТП 15
1.3 Функциональная структура теплоснабжения 19
1.4 Принцип работы подкачивающей насосной станции 21
1.5 Описание оборудования применяемого на подкачивающей насосной станции водоснабжения 23
2. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДКАЧИВАЮЩЕЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ 26
2.1 Состав и содержание работ по созданию АСУ ТП 26
2.2 Описание выбранных средств автоматизации 27
2.3 Система управления подкачивающей насосной станции в автоматическом и ручном режимах 37
2.4 Параметры контроля и регулирования 41
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА УПРАВЛЕНИЯ ПОДКАЧИВАЮЩЕЙ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ 43
3.1 Теплогидравлический расчет 43
3.2 Моделирование системы управления насосной станции в автоматическом режиме 45
3.3 Компьютерная модель с применением программы SimInTech 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 63
ПРИЛОЖЕНИЕ А 65
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 66
ПРИЛОЖЕНИЕ В 67
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 68

Весь текст будет доступен после покупки

Современные системы теплоснабжения и водоснабжения представляют собой сложные инженерные комплексы, эффективность и надёжность которых напрямую зависят от уровня автоматизации технологических процессов. Подкачивающие насосные станции играют ключевую роль в обеспечении стабильного давления и циркуляции теплоносителя (или воды) в сетях, особенно в условиях растущих объёмов потребления, усложнения конфигурации сетей и ужесточения требований к энергоэффективности и безопасности эксплуатации. Эксплуатация устаревших насосных станций с ручным или частично автоматизированным управлением приводит к избыточному энергопотреблению, снижению надёжности подачи ресурсов, увеличению износа оборудования и повышению рисков аварийных ситуаций. В этих условиях модернизация подкачивающих насосных станций путём внедрения современных систем автоматизированного управления становится не только целесообразной, но и необходимой мерой.
Актуальность данной работы обусловлена необходимостью повышения энергоэффективности, надёжности и безопасности эксплуатации насосного оборудования за счёт внедрения современных технических и программных средств автоматизации. Переход на автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) позволяет обеспечить точное поддержание заданных параметров, оперативный контроль состояния оборудования, своевременную диагностику неисправностей и адаптацию к изменяющимся нагрузкам, что особенно важно в условиях цифровизации ЖКХ и промышленной инфраструктуры.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка и моделирование системы автоматизированного управления подкачивающей насосной станцией с применением современных средств автоматизации и программного обеспечения для повышения её эффективности и надёжности.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Провести анализ конструкции, функционального назначения и принципов работы подкачивающих насосных станций в системах теплоснабжения и водоснабжения.
2. Обосновать необходимость модернизации существующих станций на основе анализа их недостатков и требований нормативной документации.
3. Разработать структуру АСУ ТП подкачивающей насосной станции, включая выбор режимов работы (автоматический и ручной).
4. Определить ключевые параметры контроля и регулирования (давление, расход, уровень, температура, состояние насосов и т.д.).
5. Подобрать и обосновать выбор технических средств автоматизации (датчики, контроллеры, преобразователи частоты, исполнительные механизмы).
6. Выполнить теплогидравлический расчёт для определения рабочих параметров системы.
7. Разработать компьютерную модель системы управления в автоматическом режиме с использованием программной среды SimInTech.
8. Провести виртуальное тестирование и анализ работоспособности разработанной модели.

Весь текст будет доступен после покупки

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ
1.1 Обзор насосных станций
Насосные станции классифицируются по нескольким параметрам в соответствии с выполняемыми функциями и характером установки. Общее назначение всех насосных станций – это увеличение давления жидкости, подающейся к системам потребления.
В зависимости от объемов и целей эксплуатации насосных станций, их разделяют на промышленные и бытовые.
Важнейшая особенность промышленных насосных станций заключается в возможности перекачивания жидкости в большом объеме, в связи с чем происходит серьезная нагрузка на систему. Такая нагрузка обеспечивает бесперебойную работу насосных станций, которая также достигается благодаря дублирующему оборудованию, а также применению циркуляционных и вакуумных насосов. Промышленные насосы отличаются большой мощностью, повышенной производительностью и прочностью. Они применяются для водоснабжения и теплоснабжения различных зданий, крупных объектов сельского хозяйства, в установках пожаротушения и на других подобных объектах.
Бытовые насосные станции применяют в коттеджах и загородных домах, могут использоваться для полива огородов, теплиц и садов, водоснабжения фермерских хозяйств. Обеспечение водоснабжением происходит благодаря подаче воды из колодца или скважины.
По расположению насосного оборудования относительно поверхности земли насосные станции подразделяются на наземные (с полом на уровне или выше поверхности земли), заглубленные (с надземным строением и полом ниже поверхности земли) и на подземные (с перекрытием на уровне или ниже поверхности земли).
По характеру управления насосные станции бывают:
- с ручным управлением – все или часть операций по управлению агрегатами производятся обслуживающим персоналом;
- автоматические – все операции по включению и выключению агрегатов производятся автоматически в зависимости от уровня воды в емкостях, давления или расхода воды в трубопроводах;
- полуавтоматические – насосный агрегат включается или выключается от единичной команды, заданной эксплуатационным персоналом, а вся дальнейшая работа выполняется автоматически;
- с дистанционным управлением – управление насосной станцией производится из диспетчерского пункта, значительно удаленного от станции.
В странах с развитой системой каналов часто встречаются насосные станции на каналах. Из-за работы системы шлюзов на канале уровень воды падает на верхней части канала при каждом прохождении судов через шлюзы (Рисунок 1). Кроме того, многие шлюзы не герметичны, и вода просачивается из верхней части канала в нижнюю.

а

б
а – разрез по оси шлюза, б – поперечный разрез
Рисунок 1 – Схематический чертеж шлюза
Перевод судов между двумя отрезками водного пути с различным уровнем воды в них осуществляется с помощью шлюзов. Каждый шлюз имеет три основных элемента:

Весь текст будет доступен после покупки

1) ГОСТ 2.701-2008. Единая система конструкторской документации (ЕСКД). Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. – Взамен ГОСТ 2.701-84; Дата введения 2010-07-01. – Москва: Стандартинформ, 2008. – 31 с.
2) СП 30.13330.2020. Внутренний водопровод и канализация зданий. Актуализированная редакция СНиП 2.04.01-85 [Электронный ресурс]. – Введ. 2021-06-01. – Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/573276684
3) СП 124.13330.2020. Тепловые сети. Актуализированная редакция СНиП 41-02-2003 [Электронный ресурс]. – Введ. 2021-06-01. – Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/573276687
4) Карташов, Б.А. Среда динамического моделирования технических систем SimInTech / Б.А. Карташов, О.С. Козлов, Е.А. Шабаев, А.Д. Щекатуров, Д.А. Мовчан. – Москва: ДМК-Пресс, 2017. – 424 с.
5) Справочная система SimInTech [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://simintech.ru/webhelp/#o_simintech/o_simintech.html
6) Техническое описание на датчик температуры ОВЕН ДТС035- PT100.B3.200 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.owen.ru/ product/dtshh5_termosoprotivleniya_s_kommutatcionnoj_go lovkoj/construction
7) Техническое описание на реле давления Danfoss KPI35 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.kpi35.ru/#features
8) Техническое описание на преобразователь частоты Danfoss VLT FC202Р315 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.danfoss.com/ en/products/ac-drives/dds/vlt-aqua-drive-fc-202/#tab-overview
9) Техническое описание на преобразователь частоты Danfoss VLT Micro Drive [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.mege.ru/upload/ DANFOSS/docs/Краткое%20руководство%20VLT%20Micro%20Drive.pdf
10) Техническое описание на задвижку с электроприводом ПЭМ Б5У [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://docplayer.ru/39289454- Privody-elektricheskie-mnogooborotnye-pem-rukovodstvo-po-ekspluatacii-yalbi- re.html

Весь текст будет доступен после покупки