Автоматизация системы управления резервуаров для воды

• Корпус — стальные листы горячеоцинкованного проката, рассчитанные на внутренние нагрузки (масса жидкости), внешние воздействия (ветер, снег) и долговечность эксплуатации. Главная особенность листов - покрытие, которое наносится на классической промышленной линии горячего цинкования. Химический состав расплава, в который погружается лист, уникален. Это цинк с добавлением дополнительных микроэлементов, помогающих цинку лучше адгезировать и придавать ему прочность. Данный состав обеспечивает более эффективную защиту емкости от коррозии, чем покрытия с меньшим содержанием добавки и без нее. А готовый объект выглядит очень эстетично даже без покраски, хотя она безусловно возможна. Плотность применяемого покрытия 350/350, либо 450/450, что позволяет увеличить срок службы до 50 лет. Прокат марки S350 и S450 по ГОСТ 14918—2020 — «Прокат листовой горячеоцинкованный»

• Утеплитель и обогрев — утеплитель для предотвращения замерзания или температурных колебаний. Стены и дно утепляются плитами из экструдированного пенополистирола (50–100 мм) с Г-образной кромкой, исключающей мостики холода. Обогрев в зимний период обеспечивается тепло-электронагревателями закрытого типа устанавливаются в верхней и нижней части резервуара. 

• Мембрана - ключевой элемент конструкции отвечающий за герметичность резервуара, сохранность воды, выполнение гигиенических и иных требований (если такие есть) — это внутренний слой стенок и дна резервуара представляющий собой эластичную оболочку из водонепроницаемой ткани из поливинилхлорида и полиэстеровой нити, именуемой коротко ПВХ мембрана. Ткань обеспечивает мембране механическую прочность, устойчивость к химическим и биологическим воздействиям, переносимость повышенных температур воды и отрицательных температур воздуха.

• Крыша и люки — защитные элементы, обеспечивающие вентиляцию, доступ для обслуживания и осмотра. Крыша состоит из сэндвич-панели с утеплителем PUR/PIR и герметичным фальцевым замком.

• Патрубки и технологическая обвязка — точки ввода, забора и дренажа жидкости; включают узлы заполнения и выпуска.

• Средства безопасного обслуживания — лестницы, площадки и ограждения для безопасного доступа персонала.

• Фундамент и анкерное крепление — обеспечивает устойчивость резервуара и равномерное распределение нагрузки на основание.

Автоматизация системы управления резервуара 

Основная задача шкафа автоматики резервуара — поддерживать температуру и уровень воды в емкости в заданных пределах с помощью управления исполнительными устройствами (нагревателями, регулирующими клапанами) на основе сигналов, полученных от датчиков.

Типовые функции:

1. Поддержание заданной температуры и уровня. Оператор задает уставку, система управления емкости ее поддерживает.

2. Автоматическое включение/выключение нагревательных элементов (ТЭНов) или регулирующих клапанов.

3. Защита от "сухого хода" нагревателей.

4. Сигнализация: световая и звуковая при отклонении температуры или уровня от нормы.

5. Контроль уровня воды в резервуаре, защита резервуара от перелива.

Основные компоненты шкафа автоматики резервуара. 

Органы управления и индикации (на дверце шкафа, рис.слева)

Кнопки: "Пуск", "Стоп", "Сброс аварии".

Переключатель режимов: "Ручной/Автомат/Выкл".

ПЛК с дисплеем для просмотра действующих значений и параметров.

Сигнальные лампы (светодиоды):

Зеленая: "Питание Вкл.", "Рабочий режим".

Желтая: "Ручной режим".

Красная: "Авария" (перегрев, обрыв датчика, сработала защита).

Синяя: "Резервуар полон"(закончить пополнение резервуара).

При использовании комплектации шкафа с сенсорным управлением, индикация действующих значений и просмотр параметров, а также управление органами автоматики осуществляется от сенсорного экрана.

Внутренние компоненты шкафа АСУ резервуара (рис.справа)

А. Силовая часть:

Входной автоматический выключатель (QB): Общее питание и защита шкафа.

Контактор/Пускатель (KM1, KM2...): Силовые ключи для коммутации мощных нагревателей (ТЭНов) или двигателей насосов. Выбираются по току нагрузки.

Предохранители или автоматические выключатели двигателей: Защита силовых цепей.

Б. Цепь управления:

Источник питания 24V DC (PS): Безопасное низкое напряжение для питания контроллера, датчиков и реле.

ПЛК (Программируемый логический контроллер, требует программирования, но позволяет реализовать сложную логику, интеграцию в АСУ ТП, управление несколькими контурами и т.д.

Промежуточные реле (KA1, KA2...): "Посредники" между слаботочной платой контроллера и мощными катушками контакторов. Обеспечивают гальваническую развязку.

В. Измерительная часть:

Датчики температуры (В): Обычно термопара (тип K, J) или термосопротивление (RTD, Pt100, Pt1000). Pt100 более стабилен и точен для таких задач.

Датчики уровня кондуктометрические.

Преобразователь сигнала датчика (при необходимости): Если контроллер не имеет встроенного входа для датчика.

Проектирование АСУ емкостей

Проектирование шкафов управления для резервуаров строго регламентируется стандартами (ГОСТы, РД) и состоит из нескольких этапов. Рассмотрим их подробно.

1. Стадия: Предпроектное обследование и Формирование Технического Задания (ТЗ)

Цель: Полностью понять объект управления и сформулировать все требования к системе.

- Технологический аудит: Определение Точек Контроля и Управления.

- Формирование Технического Задания (ТЗ): Основа всего проекта. Утверждается заказчиком.

- Функции системы: Детальное описание всех функций.

- Состав и содержание проектной документации.

2. Стадия: Технический Проект (ТП)

- Разработка Функциональной структуры АСУ ТП: Схематично иллюстрируют расположение технических устройств, определяют его входные, режимные, выходные параметры, отображают взаимосвязь входов и выходов, связывающих систему с исполнительными устройствами, внешней средой.

- Разработка Алгоритмического обеспечения: Разрабатывают принципы взаимодействия алгоритмов отдельных задач и подсистем, определяют временные и информационные характеристики их взаимодействия.

Стандартная комплектация резервуара — это сочетание конструктивной надёжности, технологической обвязки, средств контроля и автоматизации емкости. Автоматизация является не дополнительной опцией, а необходимым элементом безопасной и эффективной эксплуатации, обеспечивая контроль параметров, управление процессами и соответствие промышленным стандартам.