Автоматизация в ПСОВ

Hарастващите предизвикателства, свързани с третирането на отпадъчни води, в това число увеличаването на нормативните изисквания, амортизацията на инфраструктурата и необходимостта от повишена работна ефективност, принуждават операторите на пречиствателни станции да променят традиционните си експлоатационни практики.

Днес дружествата трябва да проявяват по-голяма предприемчивост в прилагането на нови технологии, които могат да осигурят непосредствена стойност и дългосрочна възвръщаемост. Тази тенденция води до необходимост от използване на информационни системи, които да помогнат на операторите на съоръженията за пречистване на отпадъчни води да управляват по-добре активите на станцията и да вземат по-добри оперативни решения.

През последните години основен подход, използван в отговор на нарастващата необходимост от висока работна ефективност, е увеличаването на средствата за автоматизация, включително за отдалечен мониторинг и компютърно управлявани устройства като SCADA системи и интелигентни контролери.

Операторите все повече се нуждаят от информация за това какво се случва в пречиствателната станция. Те задължително трябва да разполагат с достоверни и актуални данни, за да взимат бързи и прецизни решения. Съществува и необходимост от използването на повече автоматизирани функции, което означава технология, предоставяща възможност за събиране на информация в реално време и подаването й обратно към система за управление, която от своя страна може да подобри процеса.

Безжични връзки

Безжичните технологии се развиват бързо, давайки възможност на операторите да подобрят информационния поток и да намалят оперативните разходи. Безжичните системи осигуряват значителни предимства пред кабелните системи в определени области на приложение, особено там, където е необходима комуникация от далечно разстояние, което е обичайно условие при водосъбирателните и водоразпределителните системи. В тези случаи безжичната мрежа намалява инсталационните разходи, предоставя гъвкавост, улеснява събирането на данни и може да увеличи сигурността на обекта.

Безжичните SCADA системи могат да улеснят събирането на информация за процеси и активи от отдалечени станции, където поставянето на тежко окабеляване или ръчното събиране на данни би било твърде скъпо или времеемко. Обхватът и бързината на работа при безжичните системи се увеличава, а разработчиците им предоставят и решения за мрежова сигурност, които са от съществено значение за широкия спектър от многообразни мониторингови приложения.

Тъй като решаването на проблемите със сигурността на инфраструктурата придобиват все по-голяма тежест, операторите на водопречиствателни станции например ще трябва да имат достъп до данни в реално време за качеството на третираната вода, която се подава от станцията към потребителите. За да се защитят критичните активи срещу замърсяване, всички съоръжения трябва да разполагат със системи, които могат да следят и контролират тези активи в реално време.

Стратегическа поддръжка

Постоянната амортизация на инфраструктурата за отпадъчни води остава основен проблем за ръководителите по поддръжката на пречиствателни станции, които трябва да подсигуряват ключови дейности като цялостна диагностика, калибриране, мониторинг в реално време и одит.

През последните години технологичният напредък в методите за събиране на информация и огромният брой нови средства за това спомагат значително за подобряване на работите по поддръжка и оптимизиране на ефективността. Решаващо за операторите на съоръженията е да инвестират в технологични и процесни подобрения, като започнат с критичните области, при които знаят, че съществуват проблеми.

Фокусът на операторите все повече попада върху стратегическата поддръжка - комбинация от стратегии за прогнозна, превантивна и реактивна поддръжка въз основа на нуждите и ресурсите на станцията. Прилагайки подходящи действия за правилния актив в точния етап от неговия жизнен цикъл, операторите оптимизират ефективността на съоръженията.

С други думи, изискванията за физическа и функционална поддръжка се отчитат при предвиждането на живота на даден актив, измерен чрез неговата производителност, надеждност и възможност за поддръжка. Този стратегически подход помага на операторите да си изготвят бюджет за поддръжка, да определят очакванията за надеждност на активите и да разработят график за подмяна на оборудването и неговите компоненти за автоматизация.

За много от станциите най-добре би било прилагането на дейности за управление на активите да бъде разделено на фази, като се започне с най-критичното оборудване и системи. Този поетапен подход е особено ефективен за по-малките съоръжения, където ограничените инвестиционни ресурси налагат ограничени действия - започване с малки инвестиции и добавяне на нови технологии, когато настъпи подходящият момент.

Автоматизация за енергийна ефективност

Макар че енергийното потребление формира най-голямата ценова стойност за станциите за питейни и отпадъчни води, тя се счита за “приемлив, необходим разход”, когато става въпрос за избор между цялостна ефективност на станцията, експлоатация на станцията в рамките на нормите за съответствие или осигуряване на нужните дебити. Това обаче се променя, тъй като по-ограничените бюджети и нарастващите разходи за енергия принуждават операторите да променят методите си на работа.

В същото време се налагат нови методи за регулиране на потреблението на енергия и качеството на водата чрез усъвършенствани средства за мониторинг и алгоритми за управление, които дават на станциите информация за това какво е необходимо за редуциране на използваната енергия. Накратко казано, ефективното управление на енергията вече не е само възможност, а стратегическа необходимост за операторите на пречиствателни станции.

Във ВиК сектора основната част от потреблението на електроенергия е за двигателите на помпите и компресорите. Чрез инсталирането на по-интелигентни и с по-високо ниво на автоматизация устройства в енергийния поток, особено там, където електричеството се преобразува в механична енергия, станциите могат да получават по-качествени данни и вследствие на това да постигат по-добро управление на енергията.

Предимство е, че въпреки факта, че енергопотреблението е най-големият разход за повечето пречиствателни станции, той също така предлага и най-голямата възможност за реализиране на спестявания.

Друг начин за подпомагане и оптимизиране на резултатите на съоръженията е използването на модерни средства за управление на двигателите. Например честотни регулатори могат значително да намалят количеството консумирана енергия, използвана в процесите на третиране, особено тези, в които се използват въздуходувки или помпи, които имат променливи нужди от електроенергия.

Други средства за оптимизация на потреблението като например енергийно ефективни двигатели и предавки, моторни контролери и софтуер могат да осигурят незабавни и измерими крайни икономии, без да се застрашава качеството на водата.

Тенденции в развитието

Може да се каже, че използването на средства за автоматизация в процеса на пречистване на отпадъчни води има две основни функции: събиране на информация и управление на процесите. Що се отнася до първата от тези функции, става въпрос за доста високо ниво на автоматизация. В съвременни условия данните за много, често хиляди променливи (има станции с до 30 000 променливи) се събират онлайн в системите SCADA на пречиствателните станции, а анализите на данни (по-опростени или сложни) се явяват стандартна съставна част от операциите по пречистване и мониторинг на качеството.

За втората функция, управлението на процесите обаче, нивото на автоматизация е по-слабо развито и често се ограничава до няколко единични контролни цикъла на процеса. Потенциалът за по-мащабна автоматизация на ниво станция е в това да се координират различните самостоятелни процеси така, че да се покриват по-добре цялостните изисквания за ефективност.

Съвсем разбираемо е да се очаква, че ефективната експлоатация зависи от добре функциониращото оборудване. Комуникационните системи имат все по-определяща роля за управлението на пречиствателните станции. Софтуерът се базира не само на подходящи алгоритми за управление, но също така включва бази данни, комуникационни системи, системи за събиране на данни и интерфейс за изобразяване на данните за потребителя.

Разработката на методи за управление на ниво процес или на ниво станция все още е в начален стадий. От гледна точка на цялата пречиствателна станция трябва да бъдат взети под внимание много взаимодействия. Например ако канализационната мрежа се счита за част от управляваната система, тогава дебитът към пречиствателната станция за отпадъчни води става управляема променлива, а не само външно смущение.

Взаимодействията, които възникват в резултат на вътрешните потоци на рецикъл в пречиствателната станция - както в процеса на третиране с активна утайка, така и между обработката на утайката и пречистването на отпадъчните води, са определящи фактори за работата на съоръженията. Силна връзка например съществува между предварителното утаяване и биологичния реактор. Добавянето на химически агенти не предизвиква само утаяване на фосфатите – други частици също се елиминират в първичния утаител, така че въглеродното натоварване към биобасейните намалява.

Автоматизацията е възприета като стандартен компонент при експлоатацията на пречиствателните станции за отпадъчни води. Системата за управление включва система за надзор, която изпраща параметри за настройка към SCADA като например такива за разтворен кислород, за стойностите на химичната дозировка, за фазите, стартирането и спирането на утаяването в биобасейна и др. Използването на такива системи за управление в станциите показва добра рентабилност, като обикновено периодът на възвръщаемост е в рамките на между една и пет години.

Все пак, да се направи следваща стъпка и да се приложи управление, макар и частично в общата система, в действителност се оказва много трудна задача. Понастоящем проблеми възникват най-вече при данните (за оценка, управление, анализ) и администрирането, а не в самия алгоритъм за управление.

Освен това, тъй като общата цел все още не може да бъде ясно дефинирана, операторите изглежда се страхуват да започнат да прилагат методи за интегрирано управление. За да дойде на дневен ред всеобхватното и интегрирано управление в една станция, е необходимо фокусът да обхване по-широк спектър от проблемни области. Това включва структуриране на големи системи за управление, организиране на структури за автоматизация и модулиране на големите системи за управление.

Бъдещото развитие в областта ще се базира на огромния капацитет за разпространение на данни, който е наличен в наши дни. Много SCADA системи използват и интернет, което предоставя почти неограничен потенциал за дистанционна оценка на данните и взимане на решения. Възможностите за разпределено управление вече са факт, но въпросът е в каква степен пречиствателните станции могат да си го позволят.

Все пак, фактът, че данните от пречиствателната станция могат да бъдат на разположение навсякъде дава възможност съоръженията да бъдат обслужени навременно от съответните компетентни лица, независимо от това къде се намират те.