Модернизация системы автоматического управления насосной станцией

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОБОРУДОВАНИЯ 6
1.1 Описание процесса работы 6
1.2 Системы управления и технические средства автоматизации 8
1.3 Анализ технологического процесса как объекта автоматизации 24
2. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ 27
2.1 Анализ и выбор технических средств автоматизации 27
2.2 Разработка функциональной схемы автоматизации 35
2.3 Разработка принципиальной электрической схемы 38
2.4 Расчет надежности шкафа насосных агрегатов 39
2.5 Математическое моделирование системы управления 41
3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ МОДЕРНИЗИРОВАННОЙАВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 47
3.2 Разработка программного кода 53
3.3 Разработка человеко–машинного интерфейса 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 65
ПРИЛОЖЕНИЕ А 68
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 69
ПРИЛОЖЕНИЕ В 70
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 71

Весь текст будет доступен после покупки

Использование автоматизированных систем управления технологическими процессами играет ключевую роль в эффективной и качественной работе технологических объектов. С течением времени появляется больше возможностей для их оснащения, что позволяет улучшить технологический процесс и решить ряд актуальных проблем.
Актуальность. Канализационная насосная станция, один из видов насосных станций, представляет собой совокупность гидротехнического оборудования и сооружений, предназначенных для перекачки сточных вод на дальнейшие этапы обработки. При этом система городских насосных станций может быть достаточно обширной, и вода, прежде чем попасть на очистные сооружения, может пройти через несколько таких станций.
Основные проблемы, с которыми сталкиваются при эксплуатации насосных станций:
– высокое энергопотребление;
– нерациональное использование насосных агрегатов;
– устаревшее оборудование;
– затопление и аварийные ситуации.
Большая часть городских насосных станций оборудована примитивными элементами автоматики, что не всегда позволяет решить вышеперечисленные проблемы. Модернизация существующих автоматизированных систем управления насосными станциями позволит повысить их надежность и безопасность эксплуатации.
Цель работы:Разработка и обоснование мероприятий по модернизации автоматизированной системы управления технологическим процессом канализационной насосной станции для повышения ее эффективности, надежности и безопасности.
Задачи работы:
1. Провести анализ существующего технологического процесса работы насосной станции и применяемых технических средств автоматизации.
2. Выполнить анализ технологического процесса как объекта автоматизации, выявить его ключевые параметры и особенности.
3. Обосновать выбор современных технических средств автоматизации (датчиков, контроллеров, исполнительных механизмов) для модернизации системы.
4. Разработать функциональную и принципиальную электрическую схемы автоматизации модернизированной системы управления.
5. Провести расчет надежности проектируемого шкафа управления насосными агрегатами.
6. Разработать математическую модель и алгоритмы управления работой насосных агрегатов.
7. Создать программное обеспечение для программируемого логического контроллера (ПЛК) и человеко-машинный интерфейс (АРМ оператора).

Весь текст будет доступен после покупки

1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОБОРУДОВАНИЯ
1.1 Описание процесса работы
Сточные воды прибывают на насосную станцию посредством приточного трубопровода. Проходя через решетку дробилки с электрическим приводом, сточные воды проходят грубую очистку от крупного мусора.
Принцип работы решетки–дробилки заключается в задержке твердых примесей, содержащихся в сточных водах, на поверхности решетки. Вращаясь, решетка переносит отходы на трепальный гребень, где резцы измельчают их, проходя через планки. Измельченные отходы вместе с потоком сточных вод выходят через отводную трубу.
Решетки–дробилки состоят из следующих основных частей: барабана, головки, основания и приводного механизма. Барабан представляет собой чугунную цилиндрическую деталь с горизонтальными щелевыми отверстиями на поверхности, образующими решетку. Через эти отверстия сточные воды вместе с дроблеными отходами поступают во внутреннюю часть барабана. Щелевые отверстия имеют коническую форму, чтобы избежать засорения.
На поверхности барабана закреплены режущие планки и резцы в гнездах, расположенных по его площади. Резцы расположены неравномерно, причем большая их часть находится в нижней части барабана, где скапливается основная масса твердых примесей. Плоскость пластины расположена под углом 5° к плоскости режущей пластины трепального гребня, что снижает нагрузку на резцы. Опорной частью решетки–дробилки является колонна, закрепленная на фундаменте.
Для регулирования потока сточных вод, подходящих к решеткам–дробилкам устанавливаются щитовые затворы. Щитовые затворы существуют в двух исполнениях: ручные и с электродвигателем. Щитовые затворы, оснащенные специальными электрическими приводами, используются для перекрытия потоков жидкости во время осуществления ремонтных работ и техобслуживания водопроводных и канализационных сетей, а также в случае аварийных ситуаций.
Далее, очищенные сточные воды заполняют приемно–регулирующий резервуар, который позволяет регулировать работу канализационных насосов. При достижении определенного уровня заполнения резервуара происходит включение канализационного насоса.
Чаще всего для переманивания канализационных стоков применяют погружные насосы, при этом устанавливают их непосредственно в сухом отсеке. Такой способ установки позволяет упростить обслуживание насоса, а также увеличить его производительность. Чаще всего для насосных агрегатов применимы трехфазные асинхронные электродвигатели. Запуск электродвигателя осуществляется при помощи магнитного пускателя, применяемого для дистанционного пуска, остановки и защиты электродвигателя. Благодаря обратному клапану, установленному на трубопроводах, ведущих к канализационным насосам, сточные воды не попадают обратно в трубопровод канализационного насоса.
Контроль над канализационными насосами осуществляется с помощью клиновых задвижек, установленных на трубопроводах, ведущих к каждому насосному агрегату. При работе насосной станции все задвижки на трубопроводах, которыми оснащена станция, находятся в положении «открыто». Если насосные установки не справляются с притоком сточных вод, то происходит заполнение аварийного резервуара.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Ahonen T., Tamminen J., Ahola J., Viholainen J., Aranto N., Kestil J. Estimation of pump operational state with model-based methods // Energy Conversion and Management. – 2010. – Vol. 51, iss. 6. – P. 1319–1325.
2. Kallesoe C. S., Knudsen T. Self calibrating flow estimation in waste water pumping stations // 2016 European Control Conference (ECC). – Aalborg, Denmark: IEEE, 2016. – P. 55–60.
3. Korodi A., Huple T., Silea I., Stefan O. IGSS Higher-Level SCADA Optimal Resource Allocation to Integrate Water and Waste Water Pumping Stations // 2017 21st International Conference on Control Systems and Computer Science (CSCS). – Bucharest: IEEE, 2017. – P. 93–98.
4. Reheis H. F. Energy Conservation in Municipal Water Systems // Opflow. – 1984. – Vol. 10, iss. 3. – P. 4–6.
5. Галеев А. С., Сулейманов Р. Н., Арсланов И. Г. Автономная система контроля и мониторинга работы насосных агрегатов канализационной насосной // Технические науки – от теории к практике : сб. ст. по матер. XXVI междунар. науч.-практ. конф. – Новосибирск: СибАК, 2013. – № 11(26). – С. 21–26.
6. ГОСТ 2.702-2011. Единая система конструкторской документации. Правила выполнения электрических схем. – Введ. 2012-09-01. – М. : Стандартинформ, 2019. – 55 с.
7. ГОСТ 2.721-2021. Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Обозначения общего применения. – Взамен ГОСТ 2.721-74; введ. 2022-07-01. – М. : Стандартинформ, 2021. – 65 с.

Весь текст будет доступен после покупки