2. Автоматизация водопроводной станции
2.1. Цели автоматизации
Автоматизация современных систем водоснабжения требует совместных усилий как специалистов в области автоматизации, так и инженерно-технических работников проектирующих технологические процессы и эксплуатирующих сооружения. Знание основ автоматизации и её современного уровня на водопроводных схемах зданий и сооружений, способствуют рациональному проектированию, строительству в оптимальные сроки и эффективной эксплуатации действующих сооружений. Под автоматизацией производственных процессов понимается совокупность технических средств и методов, освобождающих человека в определенной степени или полностью от непосредственного выполнения функций контроля за этими процессами и управления ими. Автоматическим регулированием называется поддержание постоянной некоторой заданной величины, характеризующей процесс, или изменение ее по заданному закону, осуществляемое с помощью измерения состояния объекта или действующих на него возмущений и воздействия на регулирующий орган объекта. В зависимости от характера действия различных элементов, входящих в систему регулирования, различают системы непрерывного и дискретного действия. Непрерывная система автоматического регулирования состоит только из звеньев непрерывного действия, т. е. таких звеньев, выходная величина которых изменяется плавно при плавном изменении входной величины. Дискретная система содержит хотя бы одно звено дискретного действия, выходная величина которого изменяется скачками (дискретами) при плавном изменении входной величины. Примерами дискретных систем могут служить системы, содержащие реле (релейные системы) или импульсный Элемент (импульсные системы). Для работы водонапорных установок в автоматическом режиме, а также для автоматизации работы водоочистных систем существуют ряд устройств, реагирующих на изменение давления, уровня или скорости течения воды. Автоматическое включение или выключение электродвигателей насосов и компрессоров в системах водоснабжения зданий возможно при изменении уровня воды в водонапорном баке, либо давления в трубопроводах сети (или пневматическом баке) или скорости движения воды в трубопроводе. При изменении указанных параметров приводятся в действие датчики, связанные с исполнительными механизмами включения или выключения магнитного пускателя, соединяющего или размыкающего линию электропитания двигателя насоса.

---

2.2. Датчики
Для контроля уровня применяют различные реле уровня воды: механические, электронные, датчики давления и ультразвуковые датчики. В механических (поплавковых) реле уровня чувствительным элементом является поплавок, поступательное движение которого различными способами передается на контакты реле. В зависимости от верхнего или нижнего положения уровня воды в баке реле уровня включает или выключает контакты электроцепи двигателя. Принцип действия электронного датчика основан на преобразовании изменения электрического сопротивления между электродами датчика в релейный сигнал. При погружении электродов датчика в воду, по ним начинает идти микроток, который регистрирует датчик. Для измерения уровня также используют чувствительные электронные датчики давления, которые могут определить даже небольшое изменение давления водяного столба и, соответственно, уровня воды в резервуаре. Эти датчики устанавливают в нижней части бака.


Устройство поплавковых реле уровня.
1 – стенка резервуара

2 – поплавок

3 – контакты

4 – провода

6 – трубка с герконом

В представленном макете используются кондуктометрические датчики уровня воды. Кондуктометрические сенсоры сигнализации уровня используются для сигнализации о предельных значениях уровня электропроводящих жидкостей и сыпучих материалов с удельной проводимостью более 1 мкС/см. Типичными электропроводными жидкостями являются  кислоты, щелочи и растворы, содержащие воду.



Схема кондуктометрического датчика.
2.3 Описание схемы автоматизации.
Принцип работы реле уровня воды основан на преобразовании давления, создаваемого столбом жидкости и действующего на мембрану, в перемещение подвижных контактов и переключение контактных устройств реле уровня. 

Все основные детали реле уровня закреплены на корпусе. Между корпусом 2 и крышкой помещена мембрана, которая служит чувствительным элементом и разделяет реле уровня на две полости. Одна полость является герметичной и соединяется через штуцер 3 с контролируемым уровнем воды. Во второй полости размещены переключатели. С мембраной соединен жесткий центр с толкателями, которые через упоры 7 передают усилие на переключающие плоские пружины и на пружины настройки 9. С противоположной стороны пружины 9 упираются в регулировочные винты 8. 

---

Принципиальная схема реле уровня.
1 — заклепка

2 — корпус

3 — штуцер

4 — мембрана

5 — крышка

6 — центр с толкателями

7 — упор

8 — винт регулировочный

9 — пружина
 Неподвижные контакты крепятся к корпусу 2 заклепками 1. Крышка 5 мембраны 4 крепится к корпусу 2 завальцовкой краев крышки на буртик корпуса. Настройка на необходимые уровни срабатывания производится за счет изменения сжатия пружины настройки с помощью винта 8. Для исключения влияния пульсаций контролируемого уровня на срабатывание в штуцере 3 выполнено калиброванное отверстие для дросселирования воздуха. При повышении давления и достижении верхнего заданного значения уровня воды мембрана через толкатели переключает контакты. При понижении давления на величину зоны нечувствительности происходит обратное переключение контактов. Мгновенный переброс контактов осуществляется за счет переключающих плоских пружин. 
2.4. Перспективы автоматического управления водопроводной станции.
На основе существующей системы управления водопроводной станции можно построить в дальнейшем современную автоматическую систему управления производственными процессами, которая будет выполнять следующие функции:

- осуществлять автоматический сбор технологических параметров процесса водоочистки, от насосных агрегатов;

- задавать режимы работы оборудования и технологические нормы большей части протекающих процессов с консоли оператора;

- отображать необходимую оперативную технологическую информацию для диспетчеров и специалистов на экране компьютера;

- вести базу данных некоторых технических параметров производства для последующего анализа, вывода форм и передачи статистических данных в главную диспетчерскую;

- сигнализировать о наступлении аварийных ситуаций и сбоях в работе контролируемых систем;

- включать несколько уровней контроля производственных процессов в виде последовательно отображаемых на мониторе мнемограмм с различной детализацией информации о состоянии сооружений и протекающих процессах;

- обеспечивать разделение управления станцией на центральном и местных диспетчерских пунктах, а также по отдельным технологическим объектам и процессам;

- управлять работой сооружений в автоматическом режиме, - при помощи микропроцессорных контроллеров системы АСУ или из диспетчерских пунктов, - путем установки параметров технологического процесса. Для этого должны быть установлены

---

дополнительно приборы технического контроля, проложены новые кабельные линии связи контроллеров, заменены устаревшие и ненадёжные релейные схемы.
Расчеты увеличения продуктивности водонапорной башни на …%

2.4.1. Задачи модернизации АСУ.
Задачи очерчивают круг проблем возникающих по ходу модернизации системы автоматизированного управления. В ходе реорганизации всей системы управления технологическими процессами необходимо решить целый ряд связанных между собой задач:

1. Унификация оборудования и управляющих программ;

2. Переход на открытые платформы и стандарты разработки ПО;

3. Создание нового графического, интуитивно-понятного интерфейса;

4. Определение функциональной нагрузки и разработка АРМ

персонала;

5. Создание постоянной программы переподготовки персонала;

6. Разработка модели данных технологического процесса, информационной модели;

7. Разработка системы контроля надежности и отработки аварий и сбоев системы;

8. Переработка регламентов периодической проверки и плановых ремонтов оборудования;

9. Оптимизация схемы управления станцией, внедрение автоматического управления;

10. Моделирование объектов и процессов, создание экспертной системы помощи оператору;

11. Замена устаревшего оборудования, внедрение интеллектуальных устройств;

12. Изменение схем подключения оборудования, повышение надежности линий связи;

13. Модернизация локальной вычислительной сети, создание единой сети предприятия;

14. Выход в Интернет/Интранет, публикация информации о станции;

15. Определение границ внедрения и охват АСУ всех объектов управления на станции;

16. Изменение схемы разработки программ, реорганизация работы отдела АСУ;

Этот список не полон и может видоизменяться в процессе проработки отдельных проектов. Каждый конкретный проект модернизации затрагивает несколько задач в рамках общей концепции. Таким образом, перечисленные задачи являются отдельными аспектами общего решения.
2.5. Заключение
В процессе работы над макетом системы водоснабжения была решена задача автоматизации водонапорной башни. Целью автоматизации являлось обеспечение нормального режима работы башни, т.е. без возникновения аварийных режимов (переполнение или опустошение), что привело бы к неисправности оборудования и перерывам в водоснабжении потребителей.

---

Для этого было разработана электронная схема автоматизации, выбраны датчики уровня воды.

Разработанная система позволяет обеспечивать водоснабжение потребителей (жителей поселка) без перерывов и в полностью автоматическом режиме без участия человека.

Список использованной литературы

1. 
   http://www.gidroznatsi.narod.ru
   
2. 
   http://www.ru.wikipedia.org
   
3. 
   http://www.vodonapornye-bashni.ru/
   
4. 
   http://www.mashteh.ru
   

---

Смотрите также файлы

• Исследование теоретикометодологических аспектов санаторнокурортного сегмента.docx

• По Налоговой декларации по налогу на прибыль организаций.docx

• Отношение молодежи к получению высшего образования научный руководитель О. Н. Замятина.docx

• Корона А. Д. студент4курса факультет Экономики.docx

• Лабораторная работа 1 3 Лабораторная работа 2 5 Лабораторная работа 3 10 Лабораторная работа 4 15 Лабораторная работа 5 20.doc