Модернизация АСУ ТП водозабора на ОАО «Водоканал».

Введение

В настоящее время в связи с необходимостью улучшения экологической ситуации в городе особенно актуальна проблема бесперебойной подачи и очистки питьевой воды. Очистка воды осуществляется путем добавления в воду раствора коагулянта для устранения мутности и цветности. Стоимость коагулянта очень высока, что влияет на себестоимость продукции.
Оборудование для водозабора и водоочистки относится к сложным видам инженерного оборудования. Технологические процессы реализуемые в установках отличаются разнородностью, сложностью, имеют непрерывный характер.
На таких объектах занято значительное количество обслуживающего персонала различных профессий. Надежную, эффективную работу такого оборудования трудно обеспечить без автоматизации функций контроля, регулирования и сигнализации. Автоматизация оборудования для водозабора и водоочистки является основой развития технического прогресса направленного на экономию различных ресурсов, улучшение условий труда работающих, уменьшение загрязнения воды, надежности.
Автоматизация - это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции, уменьшает численность обслуживающего персонала, повышает надежность и долговечность машин, дает экономию материалов, улучшает условия труда и техники безопасности.
Автоматизация освобождает человека от необходимости непосредственного управления механизмами. В автоматизированном процессе производства роль человека сводится к наладке, регулировке, обслуживании средств автоматизации и наблюдению за их действием. Если автоматизация облегчает физический труд человека, то автоматизация имеет цель облегить так же и умственный труд. Эксплуатация средств автоматизации требует от обслуживающего персонала высокой техники квалификации.
Оборудование для водозабора и водоочистки характеризуются непрерывностью протекающих в них процессов. При этом выработка питьевой воды для нужд города в любой момент времени должна соответствовать заданным в технологическом процессе нормативам независимо от действия различных возмущений. Операции на действующем оборудовании в основном механизированы, при принятии решений значительное влияние на качество решений оказывает субъективизм персонала. Щиты контроля и управления оборудованием, смонтированные десятки лет назад морально устарели. Физический износ приборов КИП и кабельного хозяйства достиг критической точки, и поддерживать оборудование КИП в рабочем состоянии, а тем более увеличивать количество контролируемых параметров становится затруднительным. Этим объясняется требование развития автоматизации системы управления процессов водозабора и водоочистки.
В настоящее время на предприятии «Водоканал» водозаборные и водоочистные установки требуют модернизации. Оборудование и особенно средства контроля и управления таких объектов эксплуатируется длительное время, морально устарели.
В дипломном проекте разработан проект модернизации системы управления водозабором и водоочисткой «Водоканал».
Выполнен анализ действующего технологического процесса водозабора и водоочистки, применяемого оборудования, методов и средств автоматизации функций контроля, регулирования и сигнализации, выявлены недостатки.
Предложен подход к модернизации системы управления водозаборной установки на основе применения микропроцессорных средств автоматизации, современных методов проектирования АСУТП, применения оптимальных методов управления.
Предложена трехуровневая система управления, выбраны и обоснованы необходимые технические средства (датчики, устройства сопряжения с объектом, контроллеры и др. элементы АСУТП).
Для оценки правильности принятых проектных решений выполнено исследование динамических характеристик АСР уровня воды в напорном резервуаре, создана система регулирования подачи воды.
Модернизаци системы управления водозабором и водоочистки позволит:
1 обеспечить уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда;
2 изменить характер труда обслуживающего персонала;
3 повысить точность поддержания параметров системы;
4 повысить безопасность и надежность работы оборудования;
5 визуализировать, протоколировать ход технологического процесса.

Заключение

Надежную, эффективную работу системы управления водозабора трудно обеспечить без автоматизации функций контроля, регулирования и сигнализации. Автоматизация управления водозабора является основой развития технического прогресса направленного на экономию различных ресурсов, улучшение условий работающих, повышения качества питьевой воды.
В настоящее время управления водозабором требует модернизации. Оборудование и особенно средства контроля и управления агрегатов эксплуатируется длительное время, морально устарели.
В дипломном проекте разработан проект модернизации системы управления водозабора водоканала.
Выполнен анализ действующих процессов водозабора, очистки воды, применяемого оборудования, методов и средств автоматизации функций контроля, регулирования и сигнализации, выявлены недостатки.
Предложен подход к модернизации системы управления водозабора на основе применения микропроцессорных средств автоматизации, современных методов проектирования АСУТП, применения оптимальных методов управления.
Предложена многоуровневая система управления, выбраны и обоснованы необходимые технические средства (датчики, устройства сопряжения с объектом, контроллеры и др. элементы АСУТП).
Для оценки правильности принятых проектных решений выполнено исследование динамических характеристик проектируемой системы управления, создана система регулирования уровня воды в напорном резервуаре и определены его настроечные параметры.
Модернизация системы управления водозабором позволит:
обеспечить уменьшение численности рабочего персонала, т.е. повышение производительности его труда;
изменить характер труда обслуживающего персонала;
повысить качество продукции за счет выдерживания технологических параметров процесса.

Содержание
Введение
1 Общая часть
1.1 Описание и анализ технологического процесса, методов и средств контроля и регулирования технологических параметров процесса водозабора и водоочистки
2 Специальная часть
2.1 Состояние вопроса автоматизации управления технологическими процессами
2.2 Разработка схемы автоматизации и выбор средств автоматизации
2.2.1 Расчет точности метода косвенного контроля уровня воды в напорном резервуаре
2.2.2 Расчет гидравлической устойчивости водопроводной сети
2.3 Разработка структуры системы управления водозабором и водоочисткой
2.4 Исследование характеристик проектируемой автоматической системы регулирования уровня воды в напорном резервуаре с помощью моделирования
3 Расчётная часть
3.1. Математическая модель объекта
3.2 Выбор принципа управления
3.3 Выбор закона регулирования и типа регулятора
3.4 Настройка параметров регулятора формульным методом
3.5 Исследование динамических характеристик проектируемой АСР уровня воды в напорном резервуаре
3.6 Разработка графического интерфейса АСУТП водозабора
4 Экономическая часть
4.1 Расчет стоимости средств автоматизации (базовый вариант)
4.2 Расчет капитальных вложений на внедрение проекта
4.3 Расчет амортизационных отчислений
4.3.1 Расчет стоимости амортизации оборудования (базовый вариант)
4.3.2 Расчет стоимости амортизации (предлагаемый вариант)
4.4 Расчет стоимости сырья и материалов (базовый вариант)
4.5 Расчет стоимости сырья и материалов (предлагаемый вариант)
4.6 Расчет заработной платы (базовый вариант)
4.7 Расчет заработной платы (предлагаемый вариант)
4.8 Расчет сметы эксплуатационных затрат (базовый вариант)
4.9 Смета эксплуатационных затрат (предлагаемый вариант)
4.10 Расчет затрат по вариантам
5 Безопасность и экологичность предприятия
5.1 Характеристика условий эксплуатации АСУ ТП водозабора
5.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов при эксплуатации АСУ ТП водозабора
5.2.1 Пожаро взрывоопасность
5.2.2 Электробезопасность
5.2.3 Повышенный шум в производственном помещении
5.3 Инженерно технические решения по безопасной эксплуатации АСУ ТП водозабора
5.4 Расчет звукопоглощения
Заключение
Список использованных источников
Графическая часть
1 Схема структурная водозабора
2 Схема функциональная автоматизации
3 Схема структурная АСУ ТП
4 Схема структурная замкнутой АСР уровня воды в водонапорной башне
5 Графики переходных процессов
6 Экономические показатели от модернизации АСУ ТП водозабора на ОАО «Водоканал»

1 ГОСТ 21. 404 85 . Автоматизация технологических процессов.Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах.- М.: Изд-во стандартов, 1985. 18 с.
2 Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств (Охрана труда): Учеб. Пособие для вузов/ П.П.Кукин, В.Л.Лапин, Н.Л.Пономарев и др. 2-е изд, испр. и доп. М.: Высш.шк., 2002. -319 с.
3 Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов/ С.Б.Белов, А.В.Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; Под общ.ред. С.В. Белова.2-е изд., испр. и доп. М.: Высш.шк., 1999.-448 с.
4 Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0: Учебное пособие.-СПб.: КОРОНА принт, 2001.-320 с.
5 Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB: учебный курс СПб: Питер, 2000. 432 с.
6 Дорф Р. Современные системы управления / Р.Дорф, Бишоп. Пер. с англ. Б.И.Копылова.- М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2002.- 832 с.
7 Клюев А.С. и др. Проектирование систем автоматизации технологических процессов; Справочное пособие/ Клюев А.С., Глазов Б.В., Дубровский А.Х. : Под ред. А.С.Клюева.-М.: Энергия, 1980. 512 с.
8 Монтаж средств измерений и автоматизации: Справочник / К.А.Алексеев, В.С. Антипин, А.Л. Ганашек и др.; Под ред. А.С.Клюева.- 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1988.- 488 с.
9 Подлипенский В.С. и др. Элементы и устройства автоматики/ В.С. Подлипенский, Ю.А. Сабинин Л.Ю.; Под ред. Ю.А.Сабинина: Учебник для вузов.-СПб.: Политехника, 1995.-472 с.
10 Теплотехника: Учеб. Пособие/ Хазан М.М., Матвеев Г.А., Грицевский М.Е., Казакевич Ф.П.; Под ред. Г.А.Матвеева.- М.: Высш. школа, 1981. 480 с.
11 Теплотехника: Учебник для студентов втузов/ А.М.Архаров, С.И.Исаев, И.А. Кожинов и др.; Под об. Ред. В.И. Крутова.- М.: Машиностроение, 1986. 432 с.
12 Теплотехнический справочник. Под общ. ред. В.Н.Юренева и П.Д.Лебедева. В 2- х т. Т.2. Изд. 2-е, перераб. М., Энергия; 1976.-560 с.
13 Шавров А.В., Коломиец А.П. Автоматика . - М. : Колос, 1999.- 264 с.
14 Руководство пользователя.ТРЕЙС МОУД. Версия 5. Издание шестое,исправл. И доп. М.: 2002.-777 с.
15 http://sysavt.h11.ru/docs/basis/theory 3.html.