Техническое перевооружение станции снабжения технической водой предприятия ОАО «МЗ «Арсенал», г. Санкт-Петербург

В апреле 2024 года специалистами компании РИТМ были выполнены работы по внедрению АСУТП. АСУТП для технического перевооружение станции снабжения технической водой предприятия. Управление насосами и задвижками в каскадном режиме. Общая мощность 280 кВт. Для заполнения трубопроводов и насосов водой используется комплектная станция вакуумирования. г. Санкт-Петербург. Заказчик - ОАО «МЗ «Арсенал»

В насосной станции установлены насосы Н1-Н4, Н6, Н7, осуществляющие снабжение технической водой потребителей АО «МЗ «Арсенал». Насосы Н1, Н2, Н6 и Н7 работают в автоматическом режиме. Насосы Н3 и Н4 запускаются вручную. Для заполнения трубопроводов и насосов водой используется комплектная станция вакуумирования со своей локальной автоматической системой.
Система управления насосной станцией состоит из шкафа управления насосной станции на базе ПЛК, модулей ввода-вывода, панели оператора, локальной системы управления вакуумированием, затворами и клапанами с электроприводом, контрольно-измерительной аппаратурой и АРМ диспетчера, расположенным в отдельно здании АО «МЗ «Арсенал». 

 3. РЕЗУЛЬТАТЫ РЕШЕНИЯ
3.1. Выходные данные среднего уровня
Выходными данными для программного обеспечения среднего уровня являются:
• значения технологических параметров и управляющие воздействия, а также вычисляемые параметры, передающиеся на панель оператора;
• выходные сигналы, поступающие на блоки дискретного вывода;
Сигналы на операторскую панель, а также АРМ, передаются через коммуникационный порт процессора пакетами информации сети Ethernet.
.
3.2. Выходные данные верхнего уровня
Выходными данными для программного обеспечения верхнего уровня являются:
• сигналы об изменении состояния оборудования (включение-выключение), заданные времена длительности операций;
Сигналы к контроллеру поступают через сетевой порт панели оператора пакетами информации по сети Ethernet.
4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
4.1. Математическая модель или экономико-математическое описание объекта
В данном алгоритме математические модели отсутствуют.

5. АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ
5.1. Общие сведения
Функционально система управления насосной станции выполняет следующие независимые группы задач:
• Непрерывная подача технической воды потребителям АО «МЗ «Арсенал» с поддержанием заданного давления в локальном (команды от панели управления) и удаленном (команды от АРМ диспетчера) режимах работы;
• Заполнение водой резервных насосов и трубопроводов. Для этого периодически под управлением ПЛК ШУНС открываются электромагнитные клапаны линий вакуумирования оборудования и независимо работает комплектная система вакуумирования;
• Мониторинг состояния оборудования, самодиагностика и передача статуса состояния диспетчеру насосной станции через экранные формы АРМ.
Задача непрерывной подачи технической воды осуществляется за счет управления производительностью насосов Н1, Н2, Н6 и Н7 как описано далее. В случае нештатных ситуацией, приводящих к потере управления насосами Н1, Н2, Н6 и Н7, возможно управление вручную по месту насосами Н3 и Н4.
Выбор режима работы насосов определяется положением переключателей шкафа ШУНС. Каждый насос может работать в следующих режимах: автоматический/А/ согласно алгоритму управления, описанному ниже, выкл./0/ – управление насосом запрещено, насос находится в состоянии ремонта.
При автоматическом режиме приоритет управления находится на панели ШУНС, т.е. команды управления на АРМ блокируются при управлении с панели. Разрешение работы с АРМ диспетчера задается/снимается с панели ШУНС. Управление возможно только от одного источника команд (панель или АРМ).

В отключении управления одного из насосов алгоритм предусматривает исключение данного насоса из очереди управления.

Во время регулирования давления и при превышении верхнего предела частоты (48Гц) работающего насоса в течение заданного времени включается дополнительный насос Н7 или Н6. При этом при включении второго насоса, для первого насоса регулятор давления понижает частоту для поддержания постоянного выходного давления. Т.к. Н6 и Н7 обладают одинаковыми характеристиками задание частоты регулятором осуществляется для обоих насосов. В случае работы обоих насосов Н6 и Н7 на верхней частоте (48Гц) в течение заданного времени, включается Н1 или Н2 в зависимости от очередности на минимальную частоту, выравнивается давление перед задвижкой V02 или V08 (сравнение с выходным давлением станции), после этого задвижка начинает открываться. При этом при включении Н1 или Н2, для Н6 и Н7 регулятор понижает частоту для поддержания постоянного выходного давления станции. После открытия V02 или V08, регулятор переключатся на управление насосом Н1 или Н2, а задвижки V11 и V05 закрываются и насосы Н6 и Н7 выводятся из работы.

В случае работы насоса Н1 или Н2 на частоте (48Гц) в течение заданного времени, включается Н2 или Н1 выравнивается давление перед задвижкой V08 или V02 (сравнение с выходным давлением станции), после этого задвижка начинает открываться. При этом при включении Н2 или Н1, для Н1 или Н2 регулятор понижает частоту для поддержания постоянного выходного давления станции. После открытия V08 или V02, задание частоты регулятором осуществляется для обоих насосов Н1 и Н2.
В случае работы насосов Н1 и Н2 на частоте ниже минимальной частоты 22Гц в течение заданного времени, на насосе Н2 или Н1 в зависимости от очередности закрывается задвижка V08 или V02, и после ее закрытия соответствующий насос выводится из работы. А регулятор повышает давление на оставшемся насосе Н1 или Н2 для поддержания заданного выходного давления станции.
В случае работы насоса Н1 или Н2 на частоте ниже минимальной частоты 22Гц в течение заданного времени включаются насосы Н6 и Н7. После выравнивания давления на закрытых задвижках V11 и V05, они открываются, а задвижка V02 или V08 закрывается. Насос Н1 или Н2 отключается.
Аналогично случаю с работой Н1 и Н2 осуществляется управление Н6 и Н7.
Стоит отметить, что в ситуации, когда один из насосов Н6 или Н7 находится в ремонте или остановился по аварии, переход от Н6 или Н7 к работе Н6+Н7 невозможен и тогда осуществится переход на работу Н1 или Н2. Поэтому вероятна ситуация с расходом, когда минимальная производительность Н1 или Н2 на минимальной частоте будет выше водоразбора. В это случае выходное давление станции начнет повышаться. Т.к. понижение частоты электродвигателя насоса Н1 или Н2 невозможно, тогда производится частичное закрытие задвижки V02 или V08 с увеличением частоты для поддержания выходного давления. Степень закрытия фиксированная и определяется во время ПНР, т.е. последующее регулирование давления осуществляется также изменением частоты, а не положением задвижки. Указанный режим является нежелательным.

для работы из-за увеличения износа задвижки, насоса и т.п. Поэтому при росте водоразбора, и превышении частоты порога (определяется во время ПНР), задвижка V02 или V08 полностью открывается, а регулятор поддерживает выходное давление станции, уменьшая частоту.
5.3. Аварийные ситуации
Для измеряемых параметров могут быть сконфигурированы следующие аварийные и предупредительные пределы:
HH – верхний аварийный предел;
H – верхний предупредительный предел;
LL – нижний аварийный предел;
L – нижний предупредительный предел.
При достижении предела, если он был включен, выдается соответствующее сообщение на панели оператора.
Во избежание дребезга при колебании сигнала вокруг предельного значения, введено значение гистерезиса (1˚С, 1В, 1А). При вводе значения, признак выхода за допустимый диапазон будет активным до отклонения от заданного предела на величину гистерезиса.