Внедрение автоматизированной диспетчерской системы контроля и управления технологическими процессами Кибрайских водозаборных сооружений (Узбекистан)

Главная - Проекты - Внедрение автоматизированной диспетчерской системы контроля и управления технологическими процессами Кибрайских водозаборных сооружений (Узбекистан)

Описание проекта:

В 2007-2008 гг. компанией "Поликом" была разработана и внедрена диспетчерская система контроля и управления Кибрайскими водозаборными сооружениями г.Ташкента, Узбекистан. Реализация проекта происходила в сотрудничестве с компанией LLC Ronberg Gruppe, США. Контроль осуществлял Международный банк реконструкции и развития "МБРР".

Кибрайские водозаборные сооружения (КВС) - это сооружения подземного водозабора, расположенные вдоль берегов реки Чирчик, входят в систему городского водоснабжения Ташкента (Узбекистан). Производительность Кибрайского водозабора составляет 455 тыс. м3 в сутки. В состав сооружений также входят две насосные станции 2-го подъема с резервуарами емкостью 10,0 тыс.м3. Общая площадь сооружений составляет около 1000 га.

Автоматизированная система предназначена для осуществления сбора и обработки информации о работе оборудования водозаборных сооружений: артезианских скважин, водонасосных станций, а также для централизованного управления объектами водоснабжения. Работы по реконструкции Кибрайских водозаборных сооружений начались в 2007 году и осуществлялись в рамках Международного Кредитного соглашения между между Хокимиятом г. Ташкента и Международным банком реконструкции и развития (МБРР). Согласно проекту реконструкции была произведена замена 62 скважинных насосов на новые насосы с установкой новых шкафов управления и систем автоматики, а также объединение локальных систем управления в единую систему автоматизированного диспетчерского контроля и управления. Замена оборудования с установкой новой системы автоматики обеспечила на Кибрайских водозаборных сооружениях экономию электроэнергии порядка 30 %. Специалистами нашей компании был выполнен весь комплекс работ от стадии обследования, проектирования до поставки оборудования и внедрения автоматизированной системы «под ключ».

На нашем производстве было изготовлено и поставлено 62 станции управления насосными агрегатами в павильоны артезианских скважин, коммуникационные шкафы системы диспетчеризации «Контур», оборудование связи, 3 автоматизированных рабочих места (АРМ-а) операторов, а также разработано программное обеспечение нижнего и верхнего уровня, проведено обучение специалистов.
Реконструкция тепловой насосной станции

Объектами автоматизации водозабора являлись 62 артезианские скважины, расположенные вдоль левого и правого берега реки Чирчик и водоводы насосных станций №1 и №2, расположенные также на территории Кибрайского водозабора.

Основные цели создания автоматизированной системы:

  • обеспечение продолжительной безаварийной работы оборудования;
  • экономия энергоресурсов;
  • оперативное управление и контроль работы оборудования в реальном режиме времени;
  • учет энергоресурсов и количества поданной воды;
  • сбор, обработка и передача информации в корпоративную сеть предприятия водозаборных сооружений и Водоканала;

В системе предусматривается контроль следующих технологических параметров:

  • расход воды (текущий), м3/ч.;
  • расход воды (накопит.), м3;
  • давление воды в трубопроводе;
  • уровень воды в скважине;
  • счетчик моточасов электродвигателей насосных агрегатов;
  • напряжение, В;
  • токи нагрузки по фазам счетчиков;
  • активная мощность счетчиков, Вт (насосные станции);
  • реактивная мощность счетчиков, Вар (насосные станции);
  • активная энергия, кВт*ч;
  • реактивная энергия, кВар;
  • а также аварийная и предупредительная сигнализация.

Структурная схема

Структурная схема автоматизации водозаборного узла

Система имеет трехуровневую систему и предназначена для круглосуточной работы в режиме реального времени:

Нижний уровень. На данном уровне измерение параметров и управление оборудованием скважин осуществляется шкафами управления, устанавливаемыми в павильоны артезианских скважин. Логическое управление работой шкафа осуществляет контроллер (ПЛК). Контроллер собирает сигналы с оборудования павильона скважин путем последовательного опроса входных модулей, производит расчет и формирует таблицу текущих параметров для передачи их на верхний уровень АСУТП.

Средний уровень. Средний уровень системы диспетчеризации представлен устройством сбора и передачи данных (УСПД). УСПД представляет собой контроллер связи, который производит циклический опрос удаленно расположенных контроллеров управления, получает от них пакет данных и помещает его в собственную область памяти, соответствующую конкретному технологическому объекту управления. По окончании очередного цикла опроса УСПД формирует широковещательную рассылку состояния принятых данных и возобновляет цикл опроса. УСПД осуществляет опрос всех информационных каналов по всем объектам в пределах 2-х мин (согласно требованиям технического задания).

Верхний уровень. С уровня УСПД данные поступают на верхний уровень в центральную диспетчерскую водозабора (ЦДП), где функционирует система визуализации SCADA. Сервер опроса уровня SCADA в режиме реального времени опрашивает УСПД на предмет получения новых данных с объекта. Выбирает текущий пакет данных из УСПД, производит дешифрацию и заносит эти данные о внутренние регистры (теги), а также в базу данных. Данные отображаются на экранных формах системы визуализации и сохраняются на сервере базы данных. Архивы тревог записываются в базу данных постоянно. Глубина архива 1 год. Из ЦДП данные по беспроводной связи, в составе локальной сети, транслируются на компьютер в диспетчерскую №2, расположенную на другом берегу реки. Кроме того, по защищенному интернет-соединению данные периодически передаются из ЦДП Кибрайского водозабора в диспетчерскую Водоканала, расположенную в городе Ташкенте.
Нижний уровень системы диспетчеризации. Автоматизация артезианских скважин и насосных станций.

Нижний уровень системы диспетчеризации. Автоматизация артезианских скважин и насосных станций.

Нижний уровень системы представлен:

  • шкафами управления насосными агрегатами артезианских скважин и шкафами автоматики водонасосных станций;
  • узлами учета воды на основе электромагнитных и ультразвуковых расходомеров;
  • скважинами с установленными на них уровнемерами.

В скважинах с помощью погружных насосов производится подъем воды на поверхность и закачивание ее в систему водоснабжения. В павильоны скважин устанавливаются шкафы управления насосами артезианских скважин, которые осуществляют следующие функции:

  • сбор аналоговой и дискретной информации с датчиков, электросчетчиков;
  • предварительная обработка полученной информации: цифровая фильтрация, реализация алгоритмов подавления дребезга, проверка данных на достоверность и т.д.
  • автоматическое управление технологическими агрегатами;
  • диагностика технологического оборудования;
  • осуществление охранной сигнализации;
  • организация связи со средним уровнем.

Связь между объектами в пределах водозабора осуществляется по радиоканалу. Дистанционное управление объектами водозабора осуществляется из центрального диспетчерского пункта (ЦДП). Объектами управления являются электродвигатели насосных агрегатов скважин. Управление дискретного типа - "включить/выключить". 

Павильон скважины

Оборудование павильона скважины:

  • шкаф управления погружным насосом артезианской скважины "П-КОМ";
  • скважинный насос;
  • расходомер;
  • датчик уровня;
  • датчик давления;
  • проблесковый маячок (световая охранная сигнализация);
  • звуковая сирена;
  • инфракрасный охранный датчик-извещатель;
  • счетчик электроэнергии;
  • антенна.
Структурная схема оборудования артезианской скважины

Шкаф управления насосом:

Шкаф управления насосом
Шкаф управления насосом с УСПД

Шкаф управления насосом (ШУН) предназначен для управления и контроля состояния насосного агрегата, установленного в павильоне артезианской скважины, сбора данных с установленных в павильоне датчиков и передачи их в диспетчерскую по радиоканалу, обеспечение функции охраны павильона.

Шкаф состоит из:

  • панели управления и индикации, позволяющей задавать режимы работы станции, а также осуществлять визуальный контроль работы;
  • графической панели индикации, для отображения информации с датчиков, а также настройки работы ШУН;
  • устройства плавного пуска Emotron MSF, для плавного включения/выключения насосного агрегата;
  • коммутационной и пускорегулирующей аппаратуры;
  • источников бесперебойного питания с аккумуляторами и блоком питания;
  • промышленного контроллера;
  • контроллера охраны;
  • счетчика электроэнергии;
  • радиостанции и радиомодема.

ШУН обеспечивает выполнение следующих основных функций:

  • Плавное включение/выключение насоса с помощью устройства плавного пуска в ручном режиме работы с панели оператора, расположенной на двери ШУН, в автоматическом режиме работы с панели оператора, а также дистанционно с центрального диспетчерского пункта;
  • В автоматическом режиме работы отключение насоса при падении рабочего уровня воды в скважине на его заданную минимальную величину и повторное включение при достижении необходимого уровня воды;
  • Повторное включение насосного агрегата после восстановления нормального трехфазного питания;
  • Возможность дистанционного включения с диспетчерского пункта;

Контроль работы насоса:

  • защита по току, напряжению, короткому замыканию, от перекоса фаз;
  • защита по перегрузке и недогрузке;
  • регулируемая длительность пуска и останова.

Возможности:

  • снятие показаний счетчика электроэнергии и счетчика моточасов, датчика давления воды;
  • снятие показаний расхода воды в трубопроводе, динамического уровня воды в скважине;
  • снятие показаний напряжения питания двигателя, пофазных токов на двигателе;
  • подача сигнала аварии работы насоса;
  • контроль состояния работы насоса, электроприборов ШУН;
  • контроль состояния охраны;
  • учет почасовых расходов электроэнергии и расхода воды;
  • передача вышеперечисленных параметров по радиоканалу в центральный диспетчерский пункт.

Технические характеристики шкафа управления насосом артезианской скважины:

НаименованиеЗначение параметра
Потребляемая мощность подключаемого электродвигателя насосного агрегата, кВт, не более18,5
Напряжение питания ШУН от сети переменного трехфазного тока, В380 +10% -15%
Частота сети, Гц50
Количество подключаемых насосных агрегатов, шт.1
Степень защиты1
Габаритные размеры ШУН (ВхШхГ), мм 1
Средний полный срок службы шкафа управления насосом 1


Средний уровень. Сбор и передача информации в диспетчерский пункт.

Средний уровень представлен коммуникационным шкафом телеобработки информации (ШТИ, он же - шкаф УСПД), который предназначен для получения информации о текущем состоянии скважин и насосных станций второго подъема. В качестве устройства сбора и передачи данных используется программируемый логический контроллер. УСПД производит циклический опрос удаленно расположенных контроллеров управления, получает от них пакет данных и помещает его в область памяти, соответствующую данному технологическому объекту управления. Далее УСПД осуществляет передачу обработанных данных на /assets уровень (арм оператора), а с верхнего уровня передает управляющие сигналы на шкафы управления скважинами.

В состав шкафа входит следующее оборудование:

  • программируемый логический контроллер;
  • радиостанция;
  • модем;
  • антенна;
  • источник бесперебойного питания;
  • аккумулятор;
  • графическая панель;
  • Fast Ethernet switch - осуществляет связь между всеми компонентами системы по Ethernet (контроллер, сервер, точка доступа);
  • беспроводная точка доступа;

Контроллер считывает информацию о состоянии скважин и насосных станций, формирует информацию для передачи на АРМ оператора, предоставляет диспетчеру информацию о состоянии скважин и насосных станций. Связь между шкафом УСПД и шкафами, установленными на скважинах и насосных станциях осуществляется по радиоканалу. В шкафу УСПД размещена беспроводная точка доступа для осуществления связи с диспетчерской №2, расположенной на другом берегу реки. На графической панели, расположенной на дверце шкафа, отображается информация о текущем состоянии скважин и насосных станций.

Информация, которая выводится на экран графической панели шкафа ШТИ: 

по скважинам:

  • номер (адрес) скважины;
  • статус связи со скважиной (результат последнего сеанса связи);
  • значение давления;
  • значение текущего (мгновенного) расхода;
  • общий ( накопленный ) расход;
  • уровень воды в скважине;
  • токи двигателя, по фазам;
  • время работы двигателя (моточасы);
  • напряжение на двигателе;
  • показания электросчетчика - активная электроэнергия;
  • показания электросчетчика - реактивная электроэнергия;

по насосной станции -1:

  • статус связи с объектом (результат последнего сеанса связи);
  • показания датчиков давления на соответствующих водоводах;
  • накопленный расход на соответствующих водоводах;
  • показания электросчетчиков (накопленные) - активная электроэнергия;
  • показания электросчетчиков (накопленные) - реактивная электроэнергия;
  • показания электросчетчиков (мгновенные) - активная электроэнергия;
  • показания электросчетчиков (мгновенные) - реактивная электроэнергия;

по насосной станции -2:

  • статус связи с объектом (результат последнего сеанса связи);
  • показания датчиков давления на соответствующих водоводах;
  • показания датчика уровня РЧВ;
  • накопленный расход на соответствующих водоводах;
  • показания электросчетчиков (накопленные) - активная электроэнергия;
  • показания электросчетчиков (накопленные) - реактивная электроэнергия;
  • показания электросчетчиков (мгновенные) - активная электроэнергия;
  • показания электросчетчиков (мгновенные) - реактивная электроэнергия;

Верхний уровень системы. Описание системы визуализации:

В центральной диспетчерской водозабора функционирует сервер сбора данных системы АСДУ, на который возложены функции получения данных о состоянии оборудования, формирования базы данных, вывода информации на экран, сетевые функции для осуществления подключений других компьютеров и устройств.
Диспетчер (оператор) взаимодействует с системой контроля и управления водозаборными сооружениями посредством системы визуализации, или, SCADA системы, обеспечивающей операторский человеко-машинный интерфейс.
Программа визуализации устанавлена на компьютерах в диспетчерских левого и правого берега в пределах водозабора, при этом функции управления (включения/отключения насосного оборудования) доступны только из центральной диспетчерской, второе рабочее место подключается к серверу в режиме viewer (клиент).
Система визуализации обеспечивает контроль за технологическим процессом и состоянием технологических объектов управления, сигнализацию в случае получения тревоги и выходов параметров за уставки, просмотр архивов, ведение журналов событий.

Экранные формы системы диспетчеризации:

Экранная форма АСДУ
Окно верхнего уровня системы диспетчерского контроля и управления

Данные экраны являются одними из основных экранов программы, т.к. позволяет оператору получать наглядную информацию о состоянии объектов вцелом по сооружениям.

Экранная форма "Скважина" предоставляет оператору всю необходимую информацию о состоянии павильона артезианской скважины. На данном экране в табличной форме представлены данные о технологических параметрах:

  • текущий расход воды;
  • давление в трубопроводе;
  • уровень воды в скважине;
  • вычисленный расход воды (накопительный итог);
  • аварийные состояния по давлению, расходу и уровню;
  • состояние охранной сигнализации;
Экранная форма - управление насосом
Экранная форма диспетчерская система водозабора

В графической форме (в виде графиков) отображен расход и уровень воды в скважине.

В системе также предусмотрены графические экраны для отоборажения параметров электроснабжения, настроек телеизмерений, журнала аварий, качества связи, вывод различных графиков и проч.
На экранные формы выводятся:

  • токи (по каждой фазе), в том числе и в виде графиков;
  • напряжение питающей сети;
  • режимы работы плавного пуска (MSF): автоматический, ручной, отключен;
  • состояние насосного агрегата: работа, останов;
  • состояние дверцы шкафа управления: открыта, закрыта;
  • учет электроэнергии (накопительный);
  • коды состояния и аварий устройства плавного пуска (MSF);
  • счетчик моточасов;

Основное назначение экранов управления - это дистанционный запуск или останов насосных агрегатов непосредственно с рабочего места оператора.

В программе формируется сводный отчет по объектам сооружений с выводом данных:

  • активная энергия;
  • реактивная энергия;
  • расход воды текущий (м3/ч);
  • расход воды накопительный (м3);
  • давление в трубопроводе (кг/см2);
  • уровень воды;
  • напряжение (В);
  • токи по фазам;
  • счетчик моточасов;
Наш адрес

С 8.00-17.00
426039, г.Ижевск,
ул.Дзержинского, д.7.