КУРСОВАЯ РАБОТА
На тему « Водозаборная станция города »
Содержание
Введение
1 Описание водозаборной станции
1.1 Надземный источник
1.2 Подземный источник
2 Предложения по автоматизации
2.1 Автоматизированная система управления водозабором
2.2 Математическое описание ОУ
3 Предложения по автоматизации насосной станции
3.1 Описание синтезируемой системы
3.2 Хранение и обработка информации
3.3 Описание программного обеспечения ЦДП
3.4 Режимы работы автоматизированной системы
Режимы работы автоматизированной системы
Приложение 1 Описание насосов
Приложение 2 Средний расход воды
Введение
В данном курсовом проекте представлено описание предприятия, занимающееся водоснабжением г. С . Рассмотрен технологический процесс по очистке воды, приведено описание всех сооружений, насосов. Также в курсовом проекте предоставлены предложения по автоматизации предприятия.
Описание водозаборной станции
Источниками водоснабжения г. С. являются поверхностный река К. и подземный – артезианские скважины. Водозаборные сооружения запроектированы на производительность 20000 м3/сут.
Надземный источник
Рис.2.Схема водозабора наземных вод
· Вода забирается из реки К. через бетонный оголовок в металлической оболочке .
Оголовок представляет собой эллипс размером 6.0x2.7 м, высотой 2.3 м. Оголовок имеет по 3 входных окна с каждой стороны. На входных окнах установлены сороудерживающие решетки. Скорость втекания воды в окна 0,15 м/с.
Оголовок расположен на расстоянии 73.3 м от водоприемного колодца.
· Из оголовка по двум самотечным трубопроводам d 600 мм вода поступает в водоприемный колодец .
Производительность водоприемного колодца 300 л/с.
Он состоит из:
§ железобетонного стакана с внутренним диаметром 6.0 м и глубиной 10.0 м, состоящего из двух секций (приемное и всасывающее отделения). В каждой секции установлены плоские сетки, для грубой механической очистки воды (4 рабочих и 4 резервных).
Размеры сетки:
- рама сетки – 1090x2600 мм;
- ячейки, поддерживающей сетки – 20х20 мм;
- основная сетка 4х4 мм.
· Вода, пройдя через плоские сетки водоприемного колодца, освобождается от крупных плавающих предметов. Затем насосами станции I подъёма по двум водоводам d 500 мм забирается из водоприемного колодца.
Насосная станция I подъёма полузаглубленная.
Производительность – от 200 до 1000 л/с.
Состоит из заглубленной и наземной частей.
§ Наземная часть:
Размер – 6.0х24.0 м.
В ней расположена электрическая подстанция размерами 6.0х9.0 м.
§ Заглубленная часть(машинный зал):
Размер – 6.0х15.0 м.
Абсолютная отметка пола 111.08 м.
В ней размещается машинный зал. В нем расположено следующее оборудование:
- три насоса типа «Д» (1-рабочий, 2-резервных) – центробежные, одноступенчатые с двухсторонним входом жидкости в рабочее колесо и с горизонтальным разделением корпуса (устройство см. в приложение 1). Служат для подачи речной воды на обработку в водопроводную очистную станцию.
- два дренажных насоса (1-рабочий, 1-резервный) – для откачки дренажных вод из машинного зала насосной станции (устройство см. в приложение 1). Дренажные насосы (ДН) имеют автоматическое и ручное управление. Выбор управления производится ключами «ИУ» В автоматическом режиме насосы работают по уровню воды в приямке. При достижении водой электрода 1-го уровня автоматически включается ДН-1. Откачав воду, ДН-1 автоматически отключается. Если ДН-1 не включается или по какой-либо причине не успевает откачивать воду, то при достижении водой электрода 2-го уровня, срабатывает сигнализация и МНУ включает ДН-2. На водоводах установлены два счетчика воды ультразвуковые марки «Расход 7», измеряющие расход воды поступающей в распределительную сеть с водопроводной станции. После очистки и дезинфекции вода должна соответствовать требованиям СанПиН «Питьевая вода».
Характеристика насосов приведена в таблице 1.
Таблица 1
| Технологическое название оборудования | Марка насоса | Паспортные данные | |
| Производительность, м3/час | Напор, м | ||
| Центр. Насос №1 (НРВ-1) | 350Д90 | 1260 | 64 |
| Центр. Насос № 2 (НРВ-2) | 200Д90 | 600 | 67 |
| Центр. Насос № 3 (НРВ-3) | 350Д90 | 1260 | 64 |
| ДН-2 | АНС-60 | 216 | 16 |
| ДН-1 | ГНОМ 10-10 | 10 | 10 |
От насосной станции I подъёма по двум водоводам d 500 мм вода подается в водоочистную станцию во входную камеру на барабанные сетки для предварительной очистки от крупной взвеси и планктона.
Средний суточный расход с I подъёма – 10000-12000 м3/сутки.
Производительность водоочистной станции 20000 м3/сутки.
Размеры в плане – 48.5х36 м.
Станция включает в себя:
- входную камеру;
- контактный резервуар
- смеситель
- контактные осветлители ;
- реагентный цех;
- химбаклабораторию;
- венткамеры и подсобные помещения.
Входная камера состоит из трех приемных карманов, трех емкостей с установленными в них барабанными сетками (2-рабочие, 1-резервная), двух водосливных карманов.
Производительность — 12000 м3/сутки.
Размеры барабанной сетки:
- диаметр барабана – 1550 мм;
- длина барабана – 2200 мм
- размеры ячеек рабочей сетки – 0.5х0.5 мм;
- размеры ячеек поддерживающей сетки – 2.5х2.5 мм.
Вода, пройдя через барабанные сетки, попадает в водосливные карманы, из которых по трубам поступает в контактный резервуар. Сюда же подается хлор для первичного хлорирования.
Контактный резервуар представляет собой железобетонную емкость, разделенная перегородками на ряд последовательно проходимых водой коридоров. Объём резервуара 260 м3. Время пребывания воды в нем 13 минут.
Хлор вводится в трубопровод перед контактным резервуаром. Доза первичного хлорирования составляет 3-4 мг/л.
После контакта с хлором вода поступает в смеситель с дырчатыми перегородками, куда подаются реагенты (в начале смесителя вводится известь для подщелачивания воды, затем коагулянт – сернокислый алюминий и на выходе из смесителя – флокулянт (полиакриламид)).
Смеситель предназначен для быстрого и полного смешения вводимых реагентов с водой. Объем смесителя 10 м3, время пребывания воды в нем 0,5 минут.
Коагулянт применяется для укрупнения мелкодисперсных и коллоидных частиц с целью увеличения скорости их осаждения и способности задерживаться пористыми фильтрующими материалами. Доза коагулянта определяется опытным путем и зависит от показаний мутности и цветности исходной (сырой) воды. Обычно она составляет примерно 20 - 50 мг/л.
Известь добавляют в воду для поднятия значения рН в паводковый период. Доза извести зависит от дозы коагулянта.
В период паводка и цветения, когда мутность и цветность забираемой воды высокие, используется полиакрламид для интенсификации процесса коагулирования.
· После смесителя вода самотеком поступает в контактные осветлители.
Контактный осветлитель – железобетонный резервуар размерами в плане 6.9х6.2 м, высотой 4.0 м, полезная площадь фильтрования 33.5 м2.
На водоочистной станции имеется 8 контактных осветлителей.
Вода поступает в нижний карман осветлителя, куда заведены трубопроводы распределительной системы, далее по распределительной системе подается на обработку. Фильтрование протекает снизу вверх.
Состав загрузки:
§ поддерживающий слой – гранитный щебень:
- фракция 20-40 мм – 200 мм;
- фракция 10-20 мм – 100 мм;
- фракция 5-10 мм – 100 мм;
- фракция 2-5 мм – 100 мм;
§ фильтрующий слой – кварцевый песок, фракцией 0.5-2 мм – 2000 мм.
Для очистки загрузки осветлителей от осажденных взвешенных веществ производится водовоздушная промывка КО. Сначала продувка воздухом с интенсивностью 18-20 л/с·м2 в течение 1-2 мин, затем одновременно вода с воздухом (воздух - интенсивность 18-20 л/с·м2), вода - 3-3.5 л/с·м2) при продолжительности 6-7 мин, дополнительная промывка водой с интенсивностью 6-7 л/с·м2 продолжительностью 5-7 мин.. Средний суточный расход на собственные нужды водозабора составляет 1200 м3/сутки.
Реагентный цех включает в себя:
§ цех коагулянта;
§ цех извести;
Цех коагулянта содержит:
· Четыре растворных бака для хранения коагулянта в сухом и растворенном виде, представляющие собой железобетонных емкости размерами в плане 5.5х3.7 м, высотой 4 м, с полезным объёмом 34 м3.
Баки оборудованы деревянными съемными колосниковыми решетками с ячейками , размерами 10-15 мм, предназначенные для поддержания кускового коагулянта на некоторой высоте от дна бака. Под решеткой размещена система перфорированных труб для подачи сжатого воздуха с целью ускорения растворения реагентов.
· Два расходных бака для приготовления рабочего раствора коагулянта, представляющие собой железобетонные емкости размерами в плане 1.25х2.25 м и высотой 3.2 м. На дне бака смонтирована система труб с отверстиями для подачи сжатого воздуха с целью перемешивания раствора.
· Два насоса-дозатора типа ДП-1000/25, производительностью 1.0 м3/час, напором 25 м. Они предназначены для подачи раствора коагулянта заданной дозы в смеситель.
· Две воздуходувки типа РПП-0,3-35/98, производительностью 745-943 м3/час, напором 1-4 м. Одна воздуходувка типа 200SL 0.500, производительностью 5796 м3/час, напором 1 м.
Воздуходувки представляют собой водокольцевые вакуумные насосы с эксцентрично расположенным колесом. Воздуходувки предназначены для подачи сжатого воздуха в емкости с реагентами и в контактные осветлители.
Цех извести содержит:
· Два бака-хранилища извести – железобетонные емкости размерами в плане 2.0х3.7 м, высотой 3.6 м, с полезным объёмом 31 м3 каждый.
Баки предназначены для приема, гашения и хранения извести в виде известкового теста.
· Затворный бак – железобетонная емкость размером в плане 2.0х1.2 м и высотой 0.6 м, предназначенный для догашивания и размыва известкового теста.
Из бака-хранилища в затворный бак известковое тесто транспортируется с помощью моторного грейфера на кран-балке.
· Гидравлическая мешалка – металлическая емкость диаметром 1.6 м, высотой 0.6 м, предназначенная для разведения известкового теста и тщательного перемешивания полученного известкового молока.
· Гидроциклон, предназначенный для очистки известкового молока от нерастворившихся комочков.
· Расходный бак – металлическая емкость диаметром 1.6 м и высотой 4.0 м, предназначенный для доведения известкового молока до рабочей концентрации.
· Два насоса марки СМ 100-65-250, производительностью 50 м3/час, напором 20 м, предназначенные для перемешивания известкового молока, а также подачи его из гидромешалки в расходный бак, а оттуда в дозатор.
· Бункерный дозатор служит для дозирования подачи известкового молока в смеситель.
· Осветленная вода собирается сборными желобами и отводится в верхний карман осветлителя, откуда поступает в 2 резервуара чистой воды, каждый объемом по 2000 м3.
Резервуары представляют собой заглубленную железобетонную прямоугольную конструкцию, размерами 18х24 м и высотой 4.96 м. Подвод воды осуществляется трубой d 600 мм. Внутри бака вход выполнен на высоте 0.4 м от дна бака, слив воды происходит на высоте трубопровода 3.8 м от дна бака. Отвод воды на всасывающий трубопровод насосов станции II подъема осуществляется трубой d 600 мм, расположенной в приямке (размером 2.5х2.5 м и глубиной 1.5 м) на высоте 0.5 м от дна приямка. Для опорожнения резервуаров в приямке предусмотрена грязевая труба диаметром 150 мм, выход к трубе на уровне дна приямка с задвижкой в колодце канализации. Опорожнение резервуара производится в хоз. бытовую канализацию . Сброс воды при переполнении резервуаров осуществляется трубой d 500 мм в ливневую канализацию на шламонакопитель. Перелив происходит на максимальном уровне 4.8 м.
Резервуары оборудованы:
§ вентиляционными колонками для обмена воздуха, впуска и выпуска воздуха при опорожнении и наполнении;
§ люками-лазами и световыми люками;
§ приборами контроля и сигнализации уровней в резервуаре.
На водоводе чистой воды имеется врезка для подачи хлора (вторичное хлорирование).
· С резервуаров чистой воды насосами II подъёма вода подается водоводам d 600 мм на насосную станцию III подъёма, средний суточный расход составляет 12000-14000 м3/сутки;
· Производительность насосной станции II подъёма 700 л/с.
Состоит из следующих помещений:
1 .Машинный зал, в котором располагаются 4 центробежных насоса с двухсторонним входом жидкости (1-рабочий, 3-резервных), два дренажных насоса (1-рабочий, 1-резервный). Характеристики насосов приведены в таблице 2.
Таблица 2
| Технологическое название насоса | Марка насоса | Паспортные данные | |
| Производительность, м3/час | Напор, м | ||
| Агрегат №1 (ХПН-1) | 200Д60А | 540 | 84 |
| Агрегат №2 (ХПН-2) | 200Д60А | 540 | 84 |
| Агрегат №3 (ХПН-3) | 200Д60А | 540 | 84 |
| Агрегат №4 (ХПН-4) | 200Д60А | 540 | 84 |
| ДН-1 | Гном-25 | 25 | 20 |
| ДН-2 | АНС-130 | 130 | 11 |
Также, в машинном зале, установлены задвижки с электрифицированными приводами. На штурвале имеется переключатель привода задвижки на ручное и электрическое управление. Электроприводы запитаны со щита управлениями задвижками (ЩУЗ). На ЩУЗ вынесены кнопки управления задвижками «Открыто», «Стоп», «Закрыто», а также переключатели сигнализации (включение и отключение лампочек) и лампочки контроля положения задвижки.
2. Подсобные помещения – щит управления и контроля, щит выпрямительных устройств, электрических распределительных устройств 0,4 кВ и 6 кВ, слесарная мастерская, слесарная, санузел.
Щит управления и контроля (ЩУК) состоит из 4-х панелей.
На первой панели установлены амперметры для ХПН-1,2,3,4 и сигнальные лампочки включения и отключения насосов, лампочки, указывающие на открытие и закрытие напорных задвижек. На панель вынесены блинкера, ключи управления насосами, которые имеют положение «Включено», «Отключено», ключи избиратели работы насоса, имеющие положение «Работа» и «Резерв»
На второй панели установлена предупредительная сигнализация для предупреждения о неисправностях на насосной станции II подъема.
На третьей панели – аварийная сигнализация, блинкера которой срабатывают при аварии на насосной станции. Осуществляется контроль аварийного отключения:
- вводов;
- насосов;
- вытяжной вентиляции;
- напряжение в цепях предупредительной сигнализации;
- уровней в приемных резервуарах;
- уровня затопления насосной станции и переполнения дренажного приямка;
В случае неисправности срабатывает соответствующее сигнальное реле, выпадает блинкер, расшифровывающий характер неисправности и передается сигнал в схему диспетчерской сигнализации на водоочистную станцию.
На четвертой панели вынесены приборы КИП, указывающие уровень воды в резервуарах 1 и 2, давление в водоводах 1 и 2, расход воды на водоводах 1 и 2.
Насосная станция III подъема аналогична станции II подъема. На станции III подъема используется система управления насосами мощностью до 300 кВт для регулирования подачи воды потребителям, путем оптимизации режимов работы насосов питьевой воды (НПВ). Система позволяет подключить один из насосов (НПВ1 - НПВ3) к частотному преобразователю, который в автоматическом режиме поддерживает заданное давление в водоводе. Частотное регулирование позволяет избежать дросселирующего режима (работа при частично открытой задвижке), что позволяет значительно сократить расход электроэнергии.
Графики расхода воды представлены в приложении 2.
Подземный источник
Подземным источником водоснабжения г. Соликамск являются артезианские скважины рис. 2
В настоящее время в работе находятся четыре скважины (суточный расход 3816 м3/сут) со следующими насосами (таблица 3).
Таблица 3
| Номер скважины | Марка установленного насоса | Производительность, м3/час | Напор, м |
| 1 | ЭЦВ8-25-100 | 25 | 100 |
| 1а | ЭЦВ8-25-100 | 25 | 100 |
| 2 | ЭЦВ8-25-100 | 25 | 100 |
| 2а | ЭЦВ8-40-90 | 40 | 90 |
Рис.2.Схема водозабора подземных вод
Контроль за качеством воды осуществляется аттестованной химбаклабораторией. Для проведения анализа воды имеются следующие пробоотборные точки:
§ На I подъеме;
§ Во входной камере;
§ После контактных осветлителей (отдельно после каждого осветлителя и общая точка на трубопроводе чистой воды);
§ На II подъеме;
Математическое описание ОУ
На станции 3-го подъёма необходимо регулировать выходное давление. Оно не должно превышать и падать , вследствии неравномерного расхода воды во времени ,ниже заданной величины.
Поэтому необходимо рассмотреть контур регулирования скорости двигателя в зависимости от выходного давления. Спроектированная система автоматического регулирования давления может быть представлена структурной схемой, изображенной на следующем рисунке.
Рис. Структурная схема
iзад –сигнал задания давления;
P –давление в трубопроводе;
iдд –сигнал обратной связи с датчика давления;
Di – отклонение текущего значения от заданного;
uk – сигнал управления по напряжению на преобразователь частоты;
Kпч-д – коэффициент передачи преобразователя частоты-двигателя;
Tм – постоянная времени преобразователя частоты-двигателя;
w – скорость двигателя насоса;
Kн – коэффициент передачи насоса;
Tн – постоянная времени насоса;
Kдд – коэффициент передачи датчика давления.
KВ – коэффициент передачи возмущающего воздействия.
Каждый элемент системы представляет собой апериодическое звено.
Рассмотрим каждое звено отдельно:
1. Преобразователь частоты-двигатель:
=0.01 ввиду большой скорости срабатывания
2. Насос. Преобразует циклическую частоту двигателя в давление
=1 – время разгона насоса
3. Датчик давления. Преобразует давление в токовый сигнал.
4. Возмущающее воздействие.
Рассчитав перечисленные выше параметры звеньев структурной схемы, проведем моделирование в специализированном программном пакете визуального моделирования MatLab Simulink.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Предполагается, что после внедрение автоматизированной системы управления будут обеспечены стабильность давления, надежность работы насосов и увеличение межремонтного периода оборудования, экономия потребляемой электроэнергии. Увеличится надёжность системы в целом, за счет устранения "человеческого фактора" и автоматической диагностики системой всех её элементов и своевременного устранения возможных аварийных ситуаций.
Экономический эффект от внедрения станций управления, оснащённых преобразователями частоты, устройствами плавного пуска, а также объединения станций управления в единую систему АСУ ТП основан на следующих факторах:
· Прямая экономия от снижения потребления электроэнергии при регулировании производительности насосных агрегатов (для разных объектов от 25 до 50%).
· Прямая экономия за счёт снижения непроизводительных утечек воды при оптимизации давления в напорном трубопроводе (не менее 25 - 30 % от общего объёма утечек).
· Экономия фонда заработной платы сокращаемого дежурного персонала.
· Резкого снижения аварийности на сетях (не менее чем в 5 - 10 раз).
· Увеличение не менее чем в 3 раза ресурса и межремонтных сроков насосов, электродвигателей, коммутационного оборудования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Журнал СТА.
2. Бессекерский В.А. Микропроцессорные системы автоматического управления. 1988 г.
3. Программируемый контроллеры, техническое описание и инструкция по эксплуатации.
Приложение 1
Описание насосов
Центробежные насосы типа «Д»
Насосы типа «Д» центробежные, одноступенчатые с двусторонним входом жидкости в рабочее колесо и с горизонтальным разделением корпуса. Основными деталями насоса являются корпус, крышка, лабиринтное кольцо, рабочее колесо, вал, корпус подшипника, сальники.
Рис. 1. Насос 350Д90.
В верхней части крышки насоса имеется отверстие с резьбой, куда подсоединен вентиль для удаления воздуха из насоса. Рабочее колесо установлено в середине горизонтального вала, на концы которого насажены подшипники качения. Подшипники установлены в корпусные гнезда. Вал уплотняется сальниковыми уплотнениями, установленные в сальниковые коробки. Сальники состоят из двух симметричных половинок сальникового фланца, промасленной набивки и сальникового кольца. Поверхности соприкасания корпуса и крышки уплотняются бумажной прокладкой. Направление вращения рабочего колеса обратно движению часовой стрелки, если смотреть со стороны электродвигателя. При работе насоса должен быть постоянный проток воды через сальники в виде капель или тонкой струйки.
Дренажные насосы
Насосы применяются: для осушения котлованов и траншей, для полива сельскохозяйственных угодий. Насос АНС – дренажный насос центробежный, самовсасывающий, соединенный с электродвигателем посредством упругой муфты с резиновым вкладышем. Вал с рабочим колесом установлен в опоре на двух шариковых подшипниках и составляет блок рабочего колеса, который устанавливается в корпусе насоса. Во избежание подсоса воздуха во всасывающую камеру корпуса насоса и попадания воды в подшипниковый узел, на валу установлены резиновые манжеты. В передней части насоса находится блок клапана, состоящий из всасывающего патрубка, клапана, корпуса клапана. Заливное отверстие на корпусе насоса герметично закрыто резиновой пробкой.
Рис. 2. Насос АНС-130
Принцип работы насоса заключается в том, что при вращении рабочего колеса происходит интенсивное перемешивание воды в спиральной и напорной камерах, соединенных между собой отверстиями, с выделением в атмосферу воздуха, поступающего из всасывающего рукава. По мере его выделения происходит процесс самовсасывания в течение 3-5 минут, затем начинается подача воды.
Характеристики перекачиваемой среды:
Насос ГНОМ 10-10 – переносной, центробежный, погружной, для загрязненных вод.
Рис. 3.1. Насос ГНОМ 10-10.
Основные узлы насоса:
1-ручка;
2-напорный патрубок;
3-ротор;
4-статор;
5-корпус насоса;
6-торцовое уплотнение;
7-разделительная камера;
8-обрезиненный отвод;
9-рабочее колесо.
Насос представляет собой моноблочную конструкцию, состоящую из герметизированного вертикального встроенного электродвигателя и насосной части.
Электродвигатель – асинхронный "сухого" исполнения с короткозамкнутым ротором, статором и крышками.
Статор – шихтованный пакет стальных листов, залитых в алюминиевый корпус.
Рис. 3.2. Насос ГНОМ 10-10
Ротор – шихтованный пакет листов электротехнической стали, напрессованный на вал. Обмотка ротора – "беличья клетка".
Ротор с валом установлены в двух подшипниках качения.
Охлаждение электродвигателя – перекачиваемой жидкостью.
Электронасос погружается в перекачиваемую жидкость на глубину не менее 300 мм. Жидкость засасывается рабочим колесом через сетку и подается по каналам в кольцевую щель между электродвигателем и кожухом.
Герметизация двигателя на валу осуществляется узлом уплотнения, состоящим из двух самоустанавливающихся торцовых уплотнений. Верхнее работает в масляной камере и разделяет среды масло – воздух; нижнее – в перекачиваемой среде и разделяет среды вода – масло.
Для управления работой и защиты электродвигателя электронасос комплектуется кнопочным постом управления и магнитным пускателем.
Пример условного обозначения: ГНОМ 10-10
Г - для грязной воды;
Н - насос;
О - одноступенчатый;
М - моноблочный;
10 - номинальная подача, м3/ч;
10 - напор, соответствующий номинальной подаче, м.
Приложение 2
График почасового потребления горячей воды по городу в целом
График помесячного потребления горячей воды городу в целом
КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему « Водозаборная станция города »
Содержание
Введение
1 Описание водозаборной станции
1.1 Надземный источник
1.2 Подземный источник
2 Предложения по автоматизации
2.1 Автоматизированная система управления водозабором
2.2 Математическое описание ОУ
3 Предложения по автоматизации насосной станции
3.1 Описание синтезируемой системы
3.2 Хранение и обработка информации
3.3 Описание программного обеспечения ЦДП
3.4 Режимы работы автоматизированной системы
Режимы работы автоматизированной системы
Приложение 1 Описание насосов
Приложение 2 Средний расход воды
Введение
В данном курсовом проекте представлено описание предприятия, занимающееся водоснабжением г. С . Рассмотрен технологический процесс по очистке воды, приведено описание всех сооружений, насосов. Также в курсовом проекте предоставлены предложения по автоматизации предприятия.
Дата: 2019-05-28, просмотров: 188.
