Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения

Наиболее известны следующие виды систем водоснабжения.

1. Хозяйственно-питьевое водоснабжение (ГВС и ХВС) . Назначением хозяйственно-питьевого водоснабжения является удовлетворение бытовых потребностей людей, а также санитарно-гигиенических нужд. Отличительной особенностью питьевого водоснабжения от производственного является подача воды, свободной от вредных химических примесей и болезнетворных бактерий. Бывает двух видов: горячее и холодное.

Хозяйственно-питьевое является наиболее сложной из систем водоснабжения с точки зрения автоматизации. Максимально возможная экономия ресурсов осуществляется за счет управлением системой горячего водоснабжения.

В наиболее простом случае, система горячего водоснабжения состоит из водонагревательной установки и трубопроводов для передачи горячей воды к водоразборным приборам.

Системы горячего хозяйственного водоснабжения классифицируют по нескольким признакам.

По способу подачи воды на горячее водоснабжение различают:

Закрытые системы. Вода из тепловых сетей используют только в качестве энергоносителя. Подача воды на горячее водоснабжение осуществляется через водо-водяные теплообменники.
Открытые системы. Вода из тепловой сети используется для приготовления и подачи воды в систему горячего водоснабжения (например, смешивается).

По способу подогрева воды системы ГВС бывают:

Централизованные. Одна водонагревательная установка обслуживает как минимум одно здание, и более зданий в пределах одного квартала (микрорайона) или поселка. Такие системы установлены в большинстве многоквартирных домов. Ввод горячей воды в дом и ее распределение происходит в ИТП.
Децентрализованные. Приготовление горячей воды происходит вблизи водоразборных приборов (например, поквартирно или непосредственно в санузлах) и осуществляется небольшими генераторами тепла: газовыми нагревателями, электрическими тэнами и т. п.

По способу поддержания температуры (обеспечение комфорта пользователя) системы ГВС могут быть:

Бесциркуляционными, которые состоят только из подающих трубопроводов. Основной недостаток таких систем - остывание воды в трубопроводах при перерывах в потреблении. Открывая кран, например, утром, потребитель получает воду с пониженной температурой и начинает сливать эту воду в канализацию до того, как вода в кране прогреется. Системы без циркуляции являются наиболее простыми по устройству и дешевыми по первоначальной стоимости.
Циркуляционные системы. В таких системах, находящаяся в трубах горячая вода непрерывно циркулирует, проходя через котел или теплообменник. В системах с поверхностными подогревателями циркуляция, как правило, обеспечивается центробежными насосами. В отдельных случаях циркуляция воды в системах горячего водоснабжения может обеспечиваться действием гравитационных сил.

2. Противопожарный водопровод. Создаётся в рамках системы пожарной безопасности, его предназначение – подача воды в систему водяного пожаротушения и наружные гидранты.

3. Производственное водоснабжение. Создаётся для подачи воды, используемой в технологических процессах.

4. Поливочное водоснабжение. Применяется для полива клумб и зеленых насаждений, а также для мойки территории двора, тротуаров, оборудования и полов.

Практически для всех видов водоснабжения, наружный водопровод доставляет воду по магистралям из распределительной сети города, а внутренний – поставляет воду по всему зданию (объекту), границей между ними является водосчетчик.

Системы канализации бывают:

Внутренняя канализация. Её задача – отвод сточных вод, образование которых происходит во время выполнения хозяйственно-бытовых работ или в результате санитарно-гигиенической деятельности человека.

Ливневая канализация. Применяется для отвода атмосферных осадков.

Автономная канализация. Предназначена для очистки сточных вод «на месте» для дальнейшего сброса их в водоемы хозяйственного назначения или грунт.

Автоматизация горячего водоснабжения

Как было упомянуто, горячее водоснабжение может быть централизованным и местным.

В местных системах горячего водоснабжения подогрев воды осуществляют локально, в газовых водонагревателях или колонках, с учетом того, что каждый нагреватель имеет собственную систему автоматики, разрабатывать интегрированную систему автоматизации нет смысла, достаточно обеспечить хорошую теплоизоляцию трубопроводов и вывести (при необходимости) данные о работе установки на пульт управления зданием.

Иногда целесообразно осуществлять управление электрическим котлом, в зависимости от присутствия людей в здании (показания датчиков движения или СКУД).

В системах централизованного отопления или водоснабжения, автоматизации подлежит все технологическое оборудование: циркуляционные насосы, клапаны и вентили трубопроводов, оборудование теплообменников и радиаторов, подогреватели и т.п. Проект автоматизации ГВС разрабатывается совместно с проектом автоматизации ИТП.

Основная цель автоматизации систем ГВС – поддержание в системе заданного давления и температуры, кроме того автоматизация систем горячего водоснабжения выполняет следующие задачи:

Повышения надежности теплоснабжения и горячего водоснабжения потребителей;
Уменьшение зависимости от «человеческого фактора», возможность эксплуатации без постоянного присутствия оперативного персонала
Оптимизации отпуска и потребления тепла, снижения коммунальных расходов;
Снижения затрат электрической энергии в насосных установках;
Увеличения ресурса работы и облегчение эксплуатации технологического оборудования;
Контроля состояния технологического оборудования и технологических параметров;
Оперативной передачи предупредительной и аварийной информации на диспетчерский пункт.

Автоматизация холодного водоснабжения

Автоматизация систем холодного водоснабжения предназначена для поддерживания постоянного давления в системе, не зависящего от давления на входе и расхода воды. К щитам автоматики подключают такое оборудование как реле давления, контроллеры сухого хода, манометры, пусковые и защитные автоматы насосов, блоки питания, поплавковые выключатели и т.п.

В результате автоматизации, в системах ХВС удается снизить расход воды, повысить ресурс работы оборудования и уменьшить эксплуатационные расходы, снизить затраты на электроэнергию, а также уменьшить возможность возникновения аварийных ситуаций.

Автоматизация систем водоотведения (канализации)

Автоматизация системы водоотведения предполагает контроль выполнения относительно небольшого количества процессов, связанных с контролем работы за насосами, и заполнения дренажных приямков. В большинстве случаев, алгоритм работы системы универсален – при заполнении приямка, включить насос, при отсутствии воды в приямке, выключить насос. Дополнительно на пост диспетчера передается информация о работоспособности оборудования. Основные задачи системы автоматизации канализации:

Управление в автоматическом режиме и отображение состояния (ВКЛ-ВЫКЛ-АВАРИЯ) двигателей КНС и очистных сооружений;
Визуализация показаний датчиков уровня жидкости в дренажных приямках;
Возможность ручной блокировки отдельного насоса на время проведения технического обслуживания или в автоматическом режиме в случае аварийной ситуации;
Автоматический запуск насосной станции после аварийных ситуаций при восстановлении питающего напряжения или подачи стоков;
Поэтапный запуск насосов и снижение пиковых электрических и механических нагрузок на систему.

Подходы к построению автоматизированной системы

В основу разработки автоматизированных систем (АС) положены следующие принципы:

Принцип развития – возможность масштабирования и обновления. АС создается с учетом возможности постоянного совершенствования ее функций и возможности расширения;
Принцип совместимости – обеспечение взаимодействия различных АС, в едином процессе при их совместном функционировании (для объектов жилищно-коммунального строительства этот принцип обеспечивает система интеллектуального здания);
Принцип стандартизации и унификации предполагает, по возможности, применение типовых, унифицированных и стандартизированных схем и элементов функционирования АС;
Принцип эффективности заключается в достижении рационального соотношения между затратами на создание АС и экономическим эффектом, получаемым при ее функционировании.

Хозяйственно Разработка автоматизированной системы управления водоснабжения и водоотведения один из основных разделов проектной документации. Для современных систем водоснабжения, указанные принципы должны соблюдаться в максимальном объеме, системы водоотведения существенно проще, поэтому часто при их разработке не учитывается принцип развития.

Проектирование систем автоматизации водоснабжения и водоотведения

Технология системы водоснабжения разделяет два этапа обработки воды - В технологическом процессе водоснабжения можно выделить два подпроцесса — подъем и подготовку воды, распределение и подачу. Исходя из этого, автоматизация водоснабжения заключается в:

Автоматизации управлением насосными станциями подъема и водоочисткой (фильтры, расход, распределение по стоякам и др.);
Автоматизация подачи и распределения воды в частях здания.

Целью управления при функционировании АСУ ТП водоснабжения является обеспечение гарантированного и комфортного водоснабжения потребителей с минимальными эксплуатационными затратами.

Профессионально выполненный проект систем автоматизации водоснабжения и канализация позволяет заказчику контролировать выполнение работ на каждом этапе, от монтажа до пуско-наладки и сдачи в эксплуатацию.

ХВС и ГВС являются сложными системами жизнеобеспечения, разработка которых включает в себя гидравлические расчеты, составления аксонометрических схем, выбора расположения и мощности насосного и водонагревательного оборудования, разработка алгоритмов взаимодействия элементов систем и управления ими.

Автоматизацию системы ВиК можно условно декомпозировать на три крупные подсистемы – хозяйственного питьевого водоснабжения, водомерного узла и системы дренажных приямков. Систему канализации

В проекте автоматизации предусматривают оборудование контроля работоспособности основного и резервного насосов, возможности отключения оборудования по сигналу от противопожарных систем, контроль параметров систем, описывают алгоритмы работы для рабочих режимов. Проект разрабатывается с учетом проекта ИТП.

Типовой проект может содержать:

Общие данные;
Структурные схемы, при необходимости;
Задание на программирование системы;
Функциональные схемы автоматизации для каждой из подсистем, на основе которых собираются щиты автоматизации;
Схемы связи контроллеров системы автоматизации;
Схемы внешних соединений для щитов автоматизации;
Схемы связи со смежными системами автоматизации;
Принципиальные электрические схемы щитов автоматизации, двигателей насосов или вентиляторов;
Принципиальные схемы питания щитов автоматизации;
План расположения оборудования и проводок систем автоматизации;
Кабельные журналы;
Монтажные схемы;
Спецификации оборудования и проводок.

Экономический эффект от внедрения системы автоматизации

Экономический эффект за счет разработки систем автоматизации водоснабжения и канализации обуславливается, в основном экономией энергии на подогрев, оперативного определения мест тепловых потерь, диагностирования проблем при водоотводе. Основные факторы экономии:

Снижение расхода электроэнергии на подъем и транспортирование воды, подачу воздуха на очистных сооружениях и др.;
Снижение расходов на ремонт и техническое обслуживание оборудования;
Снижение стоимости аварийно-восстановительных работ вследствие быстрого обнаружения и сокращения числа аварий;
Уменьшение количества обслуживающего персонала.

Затраты на внедрение и эксплуатацию

Как свидетельствует практика, с внедрением автоматизации систем водоснабжения общепроизводственные расходы возрастают с 11 до 15 % за счет закупки и обслуживания на объекте нового оборудования.

Наряду с этим, расходы на ресурсы (электричество, отопление и т.д.) уменьшаются на 4%, сокращаются расходы на ремонт – с 25 до 10 % и на эксплуатацию объекта – с 50 до 20 %.

Стоимость одного кубометра воды по отношению к периоду до внедрения автоматики снижается на 45 %.