Электрооборудование, технологический контроль, автоматизация и системы управления

Общие указания

14.1 Проектирование электроустановок следует проводить с учетом требований ГОСТ Р 50571.5.52, ГОСТ Р 50571.7.706.

Категории надежности электроснабжения электроприемников сооружений систем водоснабжения следует определять согласно [7], [12].

При определении требований к устройству электрической части освещения зданий, помещений и сооружений следует применять требования [7].

14.2 Выбор напряжения электродвигателей следует производить в зависимости от их мощности, принятой схемы электропитания и с учетом перспективы развития проектируемого объекта и компонентов электрической сети; выбор исполнения электродвигателей – в зависимости от окружающей среды и характеристики помещения, в котором устанавливается электрооборудование.

14.3 Компенсация реактивной мощности должна осуществляться с учетом требований энергоснабжающей организации и технико-экономического обоснования выбора мест установки компенсирующих устройств, их мощности и напряжения.

14.4 Распределительные устройства, трансформаторные подстанции и щиты управления следует размещать во встраиваемых или пристраиваемых помещениях с учетом возможного их расширения и увеличения мощности. Допускается предусматривать отдельно стоящие закрытые распределительные устройства и трансформаторные подстанции.

Допускается установка закрытых щитов в производственных помещениях и в насосных станциях на полу или балконах, с принятием мер, исключающих попадания на них воды.

14.5 При определении объема автоматизации сооружений водоснабжения учитываются их производительность, режим работы, степень ответственности, требования к надежности по ГОСТ 27751, а также перспектива сокращения численности обслуживающего персонала, улучшений условий труда работающих, снижение потребления электроэнергии, расхода воды и реагентов, требования защиты окружающей среды.

14.6 Система автоматизации сооружений водоснабжения должна предусматривать автоматические:

• управление и регулирование основных технологических процессов в соответствии с проектным технологическим режимом и по заданной программе с учетом экономических критериев;
• контроль основных параметров (расход, дозы реагентов, качественные показатели по ступеням, потери напора на фильтрах, качество фильтрата и т.п.), характеризующих режим работы технологического оборудования и его состояние поэлементно и в целом.

14.7 Для автоматизации новых и действующих сооружений независимо от числа технологических операций следует применять микропроцессорные контроллеры.

14.8 Система автоматического управления должна предусматривать возможность местного управления отдельными устройствами или сооружениями.

14.9 В системах технологического контроля необходимо предусматривать: средства и приборы автоматического (непрерывного) контроля, средства периодического контроля (для наладки и проверки работы сооружений и др.).

14.10 Технологический контроль параметров воды следует осуществлять с помощью лабораторных анализов и непрерывно с помощью автоматических приборов.

Водозаборные сооружения поверхностных и подземных вод

14.11 На водозаборных сооружениях подземных вод при переменном водопотреблении следует предусматривать следующие способы управления насосами:

• дистанционное из пункта управления (ПУ);
• автоматическое – в зависимости от уровня воды в приемном резервуаре, по давлению на напорном коллекторе или в диктующей точке водопроводной сети.

14.12 Для скважин (шахтных колодцев) следует предусматривать автоматическое отключение насоса при падении уровня воды ниже допустимого.

14.13 На водозаборных сооружениях поверхностных вод необходимо предусматривать контроль перепада уровней на решетках и сетках, а также измерение уровня воды в камерах, в водоеме или водотоке.

14.14 На водозаборных сооружениях подземных вод следует предусматривать измерение расхода или количества воды, подаваемой из каждой скважины (шахтного колодца), уровня воды в камерах, в сборном резервуаре, а также давления на напорных патрубках насосов.

Насосные станции

14.15 Насосные станции всех назначений должны проектироваться, как правило, с управлением без постоянного обслуживающего персонала:

• автоматическим – в зависимости от технологических параметров (уровня воды в емкостях, давления или расхода воды в сети);
• дистанционным (телемеханическим) – из пункта управления;
• местным – периодически приходящим персоналом с передачей необходимых сигналов на пункт управления или пункт с постоянным присутствием обслуживающего персонала.

14.16 На насосных станциях должна быть предусмотрена возможность регулирования давления и расхода воды, обеспечивающих минимальный расход электроэнергии. Следует применять устройства плавного пуска и частотного регулирования электродвигателей насосов.

Выбор способа регулирования режима работы насосной установки должен быть обоснован технико-экономическими расчетами.

14.17 Выбор числа регулируемых агрегатов и их параметров должен производиться на основании гидравлических и оптимизационных расчетов, выполняемых в соответствии с разделом 8.

Выбор вида регулирования осуществляется с учетом конструктивных особенностей насосных агрегатов, их мощности и напряжения, а также прогнозируемого режима работы насосной станции.

14.18 В автоматизируемых насосных станциях при аварийном отключении рабочих насосов следует предусматривать автоматическое включение резервного насоса.

В телемеханизируемых насосных станциях автоматическое включение резервного насоса следует предусматривать для насосных станций I категории.

14.19 В насосных станциях I категории следует предусматривать самозапуск насосных насосов или автоматическое включение их с интервалом по времени при невозможности одновременного самозапуска по условиям электроснабжения.

14.20 При установке в насосной станции вакуум-котла для залива насосов должна быть обеспечена автоматическая работа вакуум-системы. Вакуум-система является автономным комплектным узлом.

14.21 Автоматизированное управление каждой из насосных станций, входящих в систему подачи и распределения воды, должно строиться с учетом ее взаимодействия с другими насосными станциями системы (в том числе общесистемными и локальными станциями подкачки), а также с регулирующими емкостями и регулирующими устройствами на водоводах и сети. При этом должно контролироваться изменение подачи воды нерегулируемыми насосами (в результате их саморегулирования) с тем, чтобы они не выходили за пределы допустимого диапазона каждого из насосов. В необходимых случаях следует ограничивать недопустимое увеличение подачи дросселированием, а недопустимое ее снижение – рециркуляцией. Автоматизированное управление работой систем как единого целого должно обеспечивать подачу требуемого суточного расхода воды при минимальных суммарных затратах мощности всеми совместно работающими насосами, обеспечение свободных напоров в сети не ниже требуемых и снижение до возможного минимума избыточных свободных напоров, вызывающих увеличение потерь воды вследствие утечек и нерационального расходования.

Система должна обеспечивать подачу воды с минимально возможными энергетическими затратами на единицу поданного объема воды, не допуская перегрузки отдельных насосов, работы их в зоне низких КПД, в зонах помпажа и кавитаций.

14.22 В насосных станциях должна предусматриваться блокировка, исключающая возможность подачи неприкосновенного пожарного, а также аварийного объемов воды в резервуарах на другие цели.

14.23 Вакуум-насосы в насосных станциях с сифонным забором воды должны работать автоматически по уровню воды в воздушном колпаке, установленном на сифонной линии.

14.24 В насосных станциях должна предусматриваться автоматизация следующих вспомогательных процессов: промывки вращающихся сеток по заданной программе, регулируемой по времени или перепаду уровней, откачки дренажных вод в приямке, санитарно-технических систем и др.

14.25 В насосных станциях следует предусматривать измерение давления в напорных водоводах, а также контроль уровня воды в дренажных приямках и вакуум-котле, температуры подшипников агрегатов (при необходимости), аварийного уровня воды затопления (появления вводы в машинном зале на уровне фундаментов электроприводов).

Станции водоподготовки

14.26 Следует предусматривать автоматизацию:

• дозирования коагулянтов, флокулянтов и других реагентов;
• процесса обеззараживания хлором, озоном и хлор-реагентами, УФ-облучением;
• процесса фторирования и обесфторивания реагентным методом.

При переменных расходах воды автоматизацию дозирования растворов реагентов следует предусматривать по соотношению расходов обрабатываемой воды и реагента постоянной концентрации с местной или дистанционной коррекцией этого соотношения, при обосновании – по качественным показателям исходной воды и реагентов.

14.27 На фильтрах и контактных осветлителях необходимо предусматривать регулирование скорости фильтрования по расходу воды или по уровню воды на фильтрах с обеспечением равномерного распределения воды между ними.

В качестве дросселирующего устройства в регуляторах скорости фильтрования рекомендуется использовать дисковые затворы и дроссельные поворотные заслонки. В тех случаях, когда скорость фильтрования необходимо изменять применяются управляемые регуляторы скорости фильтрования, позволяющие задавать дистанционно, с пульта управления, режим работы фильтров.

14.28 Вывод фильтров на промывку следует предусматривать по уровню воды, величине потери напора в загрузке фильтра или качеству фильтрата; вывод на промывку контактных осветлителей – по величине потери напора или уменьшению расхода при полностью открытой регулирующей арматуре.

Допускается вывод фильтров и контактных осветлителей на промывку по временной программе.

14.29 На станциях очистки воды с числом фильтров более 10 следует автоматизировать процесс промывки. При числе фильтров до 10 следует предусматривать и полуавтоматическое сблокированное управление промывкой с пультов или щитов.

14.30 Схема автоматизации процесса промывки фильтров и контактных осветлителей должна обеспечивать выполнение в определенной последовательности следующих операций:

• управления по заданной программе затворами и задвижками на трубопроводах, подводящих и отводящих обрабатываемую воду;
• пуска и остановки насосов промывной воды и воздуходувок при водовоздушной промывке.

14.31 В схеме автоматизации следует предусматривать блокировку, исключающую одновременную промывку более одного фильтра.

14.32 При подаче промывной воды насосами перед промывкой фильтров рекомендуется предусматривать автоматический выпуск воздуха из трубопровода промывной воды.

14.33 Продолжительность промывки следует устанавливать по времени или мутности промывной воды в отводящем трубопроводе.

14.34 Промывку барабанных сеток и микрофильтров следует принимать автоматической по заданной программе или по величине перепада уровней воды.

14.35 Насосы, перекачивающие растворы реагентов, должны иметь местное управление с автоматическим отключением их при заданных уровнях растворов в баках.

14.36 На установках для реагентного умягчения воды следует автоматизировать дозирование реагентов по величине рН и электропроводности. На установках для удаления карбонатной жесткости и рекарбонизации воды следует автоматизировать дозирование реагентов (извести, соли и др.) по величине рН, удельной электропроводности и т.п.

14.37 Регенерацию ионообменных фильтров следует автоматизировать:

• катионитных – по остаточной жесткости воды;
• анионитных – по электропроводности обработанной воды.

14.38 В станциях водоподготовки следует контролировать:

• расход воды (исходной, обработанной, промывной и повторно используемой);
• уровни в фильтрах, смесителях, баках реагентов и других емкостях;
• уровни осадка в отстойниках и осветлителях, расход воды и потери напора;
• в фильтрах, при необходимости, величину остаточного хлора или озона;
• величину рН исходной и обработанной воды;
• концентрации растворов реагентов (допускается измерение переносными приборами и лабораторным методом);
• другие технологические параметры, которые требуют оперативного контроля и обеспечены соответствующими техническими средствами.

Водоводы и водопроводные сети. Резервуары для хранения воды

14.39 На водоводах следует предусматривать устройства для своевременного обнаружения и локализации аварийных повреждений.

Для периодических систематических измерений давления в водоводах и линиях сети, проводимых при контроле распределения потоков воды, а также рабочих органов запорной и запорно-регулирующий арматуры и отсутствия засоров, вызываемых попаданием посторонних предметов при авариях и ремонтах, следует предусматривать установку на трубах (или фасонных частях и корпусах арматуры) патрубков, перекрываемых пробковыми кранами диаметром 10-15 мм. При использовании этих патрубков для ввода устройств измерения скорости (или расхода), их диаметр следует принимать равным 50 мм.

14.40 Регулирование распределения воды по водоводам и линиям сети, в зависимости от назначения, схемы управления и состава сооружений, системы подачи и распределения воды, следует производить изменением режима работы насосов основных питающих станций и локальных станций подкачки, а также изменением положения рабочих органов запорно-регулирующей арматуры, производимом вручную, дистанционно или автоматически по показанию приборов измерения давлений и подаваемого расхода в заданных контролируемых точках системы. Регулирование должно обеспечивать заданные режимы пополнения – срабатывания емкостей, поддержание требуемых свободных напоров в диктующих точках сети сверх допустимого предела при нормальном техническом состоянии систем и их падения ниже допустимого предела при авариях.

14.41 Целесообразность автоматизации тех или иных операций по регулированию работы системы, использование средств автоматизации и дистанционного управления, следует определять сопоставлением достигаемого эффекта и требуемых для этого затрат.

14.42 В резервуарах и баках всех назначений следует предусматривать измерение уровней воды и их контроль, при необходимости, для использования в системах автоматики или передачи сигналов в насосную станцию или пункт управления.

Контролю подлежат:

• уровень неприкосновенного пожарного объема;
• уровень аварийного объема.
• минимальный уровень, обеспечивающий безаварийную работу насосов.

В баках и резервуарах, оборудованных раздельными подающими и расходными линиями, на каждой подающей и каждой расходной линии должен устанавливаться расходомер.

Системы управления

14.43 Системы управления технологическими процессами следует применять для всех вновь проектируемых или реконструируемых водоподготовительных сооружений независимо от производительности в соответствии с требованиями СП 77.13330. Сбор, обработка, хранение информации, обеспечение доступа к ней, ее предоставление, размещение и распространение для государственной информационной системы жилищно-коммунального хозяйства регламентируется [6].

Автоматизированная система управления технологическими процессами водоподготовительных сооружений по принципу управления должна быть централизованной, с единым пунктом принятия решений.

14.44 Систему управления отдельного технологического узла или объекта водоподготовительных станций производительностью до 50 тыс.м³/сут следует выполнять одноуровневой (уровень локального управления) с собственным интеллектуальным узлом управления, решающим задачи локального управления и обеспечивающим связь с уровнем автоматизированного контроля и управления (диспетчерский пункт цеха, станции, предприятия или подразделения ЖКХ).

Систему управления объекта, состоящего из нескольких технологических узлов (цехов), рекомендуется выполнять двухуровневой с собственным диспетчерским пунктом, оснащенным автоматизированным рабочим местом (АРМ) оператора и линиями связи с локальными узлами.

Для объектов, с несколькими диспетчерскими пунктами, должна применяться трехуровневая система управления с центральным диспетчерским пунктом.

14.45 Для водоподготовительных станций производительностью выше 50 тыс.м³/сут должна быть применена иерархическая система управления, включающая в себя уровни локального, автоматического и автоматизированного управления технологическим процессом, а также уровни управления производством и управления предприятием. По принципу использования вычислительной мощности АСУ должна быть распределенной и ее интеллектуальные средства управления должны использоваться во всех узлах технологического процесса.

14.46 Диспетчерское управление системой водоснабжения должно быть составной частью диспетчеризации коммунального хозяйства поселения или городского округа.

Пункт управления системы водоснабжения должен оперативно подчиняться пункту управления промышленного предприятия или поселения (городского округа).

14.47 Диспетчерское управление системой водоснабжения должно обеспечиваться прямой телефонной связью пункта управления с контролируемыми сооружениями, различными службами эксплуатации сооружений, энергодиспетчером, управлением водопроводного хозяйства и пожарной охраной.

Пункты управления и контролируемые сооружения должны быть радиофицированы и оснащены средствами часификации.

14.48 Диспетчерское управление необходимо сочетать с частичной или полной автоматизацией контролируемых сооружений. Объемы диспетчерского управления должны быть минимальными, но достаточными для исчерпывающей информации о протекании технологического процесса и состоянии технологического оборудования, а также оперативного управления сооружениями.

14.49 На сооружениях, не оснащенных полностью средствами автоматизации и требующих присутствия постоянного дежурного персонала для местного управления и контроля, допускается устройство операторских пунктов с подчинением их службе диспетчерского управления.

При разработке системы диспетчерского управления необходимо предусматривать:

• оперативное управление и контроль технологических процессов и работы оборудования;
• поддержание необходимых режимов работы системы водоснабжения и отдельных ее сооружений и их оптимизацию;
• своевременное обнаружение, локализацию и устранение аварий, полное или частичное сокращение дежурного персонала на отдельных сооружениях, экономию энергоресурсов, воды и реагентов.

14.50 Функции центрального пункта управления (ЦПУ) при двух- или многоуровневой структуре диспетчерского управления заключаются в управлении всей системой водоснабжения как единым комплексом и координации работы всех ПУ. Функции ПУ ограничиваются управлением сооружениями подчиненного ему технологического узла.

14.51 Диспетчерское управление системой водоснабжения должно обеспечиваться прямой диспетчерской телефонной связью ПУ с контролируемыми сооружениями, службами управления по эксплуатации сооружений водоснабжения (аварийно-ремонтной, электротехнической, автоматики и КИП), начальником, главным инженером и главным энергетиком управления, вышестоящими диспетчерами энергетического хозяйства промышленного предприятия или города, диспетчером системы электроснабжения, от которой получают электропитание сооружения водоснабжения.

14.52 Пункты управления и отдельные контролируемые сооружения должны включаться в систему административно-хозяйственной связи предприятия или города для решения служебных вопросов и создания обходных телефонных связей при повреждении прямой связи.

14.53 Объем и структуру телефонной связи (радиосвязи) диспетчерского управления необходимо определять исходя из общей схемы водоснабжения.

14.54 Технические средства диспетчерского управления и контроля должны обеспечивать диспетчеру возможности:

• непосредственно управлять технологическим процессом путем посылки команд, изменяющих состояние технологических агрегатов (включить-отключить, открыть-закрыть) и устанавливающих или меняющих режим работы сооружений и программы автоматических устройств;
• получать на ПУ отображение состояния технологической схемы и работы насосов в виде сигнализации на мнемонической схеме, на щите управления или дисплея;
• иметь на ПУ визуальный и документальный контроль-технологических параметров и их отклонений от нормы в системе водоснабжения.

14.55 При телемеханизации необходимо предусматривать диспетчерское управление:

• неавтоматизированными насосами, для которых необходимо оперативное вмешательство диспетчера;
• автоматизированными насосами на станциях, не допускающих перерыва в подаче воды и требующих дублирования управления;
• пожарными насосами;
• задвижками на сетях и водоводах для оперативных переключений.

14.56 При телемеханизации диспетчерского управления необходимо предусматривать передачу на пункты управления данных измерений основных технологических параметров подачи, распределения и обработки воды.

В отдельных случаях допускается предусматривать только сигнализацию параметров.

14.57 При телемеханизации диспетчерского управления необходимо предусматривать сигнализацию:

• состояния всех телеуправляемых насосов и задвижек, а также механизмов с местным или автоматическим управлением для информации диспетчера;
• аварийного отключения оборудования;
• затопления станции;
• общего предупреждения и общего аварийного состояния по каждому сооружению или технологической линии;
• характерных и предельно допустимых значений технологических параметров;
• тревоги (открытия дверей и люков) на неохраняемых объектах;
• пожарной опасности.

14.58 Способ диспетчерского управления и контроля следует принимать на основании технико-экономического сравнения вариантов.

14.59 При комплектации водоподготовительных цехов и станций следует отдавать предпочтение технологическим узлам комплектной поставки с собственными локальными системами управления.

Система управления объектом, в этом случае, должна представлять собой сеть передачи данных и узлы автоматизированного и централизованного управления, дополненные, при обосновании, уровнем управления технологическим процессом (АСУТП) и управления предприятием (АСУП).

14.60 Под АСУТП водоснабжения подразумевают комплекс систем, состоящий из следующих подсистем:

• АСУТП подъема и обработки воды (АСУ ТП ПОВ), осуществляющей управление насосными станциями I подъема и водоочистными сооружениями (фильтровальными станциями, отстойниками, дозированием химических реагентов и др.);
• АСУТП подачи и распределения воды (АСУ ТП ПРВ), охватывающей резервуары чистой воды, насосные станции II и последующих подъемов, водопроводные сети.

Цель управления при функционировании АСУТП водоснабжения – оптимизация режимов для обеспечения надежного водоснабжения с минимальными затратами.

14.61 АСУТП системы водоснабжения должны иметь технико-экономические обоснования с расчетом экономической эффективности.

14.62 При проектировании АСУТП объектов водоснабжения необходимо до начала проектирования разработать техническое задание, а в процессе проектирования – общесистемные решения:

• организационную структуру диспетчерского управления;
• функциональную структуру, т.е. состав автоматизируемых функций управления и алгоритмы решения задач;
• программное, математическое и информационное обеспечение, т.е. программы выполнения на компьютерах и контроллерах по задачам АСУТП;
• техническое обеспечение, т.е. комплекс технических средств, необходимых для реализации функций АСУТП.

14.63 Пункты управления системы водоснабжения следует размещать на площадках водопроводных сооружений в административно-бытовых зданиях, зданиях фильтров или насосных станций (при создании необходимых условий по уровню шума, вибрации и т.п.), а также в здании управления водопроводным хозяйством.

14.64 Допускается поэтапная разработка диспетчерского управления и контроля элементами АСУТП по отдельным сооружениям системы водоснабжения объекта с перспективой в дальнейшем формирования комплекса подъема, транспортирования, водоподготовки, подачи и распределения воды в целом по системе.