В РУСЛЕ ГЕНЕРАЛЬНОЙ ЛИНИИ: в МУП «Костромагорводоканал» завершен первый этап внедрения системы диспетчеризации

Вода Magazine, №8 (48) август 2011

В МУП «Костромагорводоканал» введена в промышленную эксплуатацию система диспетчеризации на базе SCADA КРУГ-2000, предназначенная для сбора и отображения данных о режимах работы насосных станций и водоочистных сооружений предприятия, их передачи на диспетчерский пункт для оперативного реагирования на нештатные ситуации. Первым этапом внедрения диспетчеризации охвачены насосно-фильтровальная станция, Димитровские очистные сооружения водопровода и 11 насосных станций. В 2012 планируется диспетчеризировать 42 повысительные ВНС, а в 2013 - все канализационные насосные станции.

Внедрение системы диспетчеризации в МУП «Костромагорводоканал» обусловлено необходимостью повышения по всем направлениям эффективности функционирования системы водоснабжения с целью улучшения качества предоставляемых населению и предприятиям города услуг. 
Данная генеральная линия определяет конкретные цели и задачи, стоящие перед системой диспетчеризации. Это:
- обеспечение оперативного реагирования эксплуатационных служб на аварии; 
- улучшение технико-экономических показателей работы системы водоснабжения; 
- повышение надежности и устойчивости работы системы водоснабжения; 
- улучшение качества работы си-стемы водоснабжения; 
- длительное сохранение результатов измерений; 
- предоставление персоналу ретроспективной технологической информации (регистрация событий, диагностика оборудования и т.п.) для анализа, организации и планирования работы основного электрооборудования и его ремонта; 
- снижение затрат на ремонт за счет своевременного оповещения персонала о неполадках работы оборудования. 
Ежегодно МУП «Костромагорводоканал» подает потребителям порядка 54 млн. м3 воды. В состав системы водоснабжения г. Костромы входят насосно-фильтровальная станция (НФС), Димитровские очистные сооружения водопровода (ДОСВ), станция обезжелезивания воды Башутино, водопроводная станция 3-го подъема «Южная», водопроводная станция 4-го подъема «Октябрьская» и 50 повысительных насосных станций. 
Насосно-фильтровальная станция проектной мощностью 75 тыс. м3сут. находится на левом берегу р. Волги. Димитровские очистные сооружения водопровода проектной мощностью 65 тыс. м3сут. расположены на правом берегу р. Волга выше г. Костромы и обеспечивают питьевой водой Давыдовский, Юбилейный, Малышково и Заволжский районы города. 

Насосно-фильтровальная станция и Димитровские очистные сооружения водопровода забирают воду из р. Волги. По химическому составу речная вода характеризуется как мягкая, маломинерализованная, с низким содержанием хлоридов, сульфатов. Содержание хлоридов 26-30 мг/л (при ПДК 350 мг/л), сульфатов 6,0-7,2 мг/л (при ПДК 500 мг/л), жесткость 2,6-2,8 моль/л (ПДК - 7,0 моль/л), общая минерализация 137,0-164 мг/л (при ПДК - 1000 мг/л). В целом вода в источнике водоснабжения характеризуется высокой цветностью (цветность изменяется от 28 до 70 град, средняя 46 град), повышенным содержанием органики (пермангонатная окисляемость 9-18 мг О2/л, ХПК - до 60 мгО2/л), малой мутностью (3-7 мг/л, в период весеннего паводка весной может кратковременно увеличиваться до 20 мг/л). Большинство показателей антропогенного загрязнения (содержание пестицидов, тяжелых металлов, нефтепродуктов и т.д.) находятся в пределах принятых для питьевой воды нормативов. Качество воды относится по большему перечню показателей ко второму классу согласно ГОСТ 2761-84. Однако по содержанию фитопланктона в летние месяцы и периодически по уровню микробиологического загрязнения качество воды ухудшается до третьего. 
Очистка воды на насосно-фильтровальной станции и Димитровских очистных сооружениях водопровода осуществляется по классической двухступенчатой технологической схеме с осветлителями-рециркуляторами (НФС) или горизонтальными отстойниками с рециркуляторами (ДОСВ) в качестве сооружений первой ступени и скорыми фильтрами в качестве сооружений второй ступени очистки. Для интенсификации процесса очистки применяются традиционные реагенты: аммиак, хлор, коагулянт - сернокислый алюминий, флокулянт «Праестол». Сооружения первой ступени очистки принимают на себя основную нагрузку по загрязнениям. Последующая фильтрация через кварцевый песок доводит качество воды до нормативного. Весь процесс от забора исходной воды из р. Волги до начала подачи питьевой воды в водопроводную сеть занимает 4 часа.

Станция обезжелезивания воды Башутино находится на водозаборе подземных вод в поселке Башутино Костромского района. Разведанная мощность месторождения составляет по разным данным 24-33 тыс. м3/сут. Вода в источнике соответствует питьевым стандартам по всем показателям, кроме содержания железа (1-2 мг/л.). Очистка подземной воды осуществляется методом упрощенной аэрации: разбрызгивается над поверхностью фильтра для насыщения ее кислородом и окисления железа. Образуемый нерастворимый осадок гидроксида железа с прочими загрязнениями задерживается на скорых фильтрах в толще фильтрующей загрузки (гранитная крошка). Очищенная вода обеззараживается гипохлоритом натрия и подается в водопроводную сеть города.
Приняв решение о внедрении системы диспетчеризации, мы долго выбирали фирму-разработчика, которая могла бы соответствовать нашим требованиям и разработать программное обеспечение и поставку оборудования по сходной цене. В итоге остановились на НПФ «КРУГ». Система SCADA КРУГ-2000 является отечественной разработкой с применением отечественного оборудования. Модульность и гибкость системы позволяет ее расширять с учетом новых разделов и этапов системы.

Функции системы диспетчеризации:
- сбор и первичная обработка технологической информации от датчиков аналоговых и дискретных сигналов; 
- технологическая сигнализация, оповещающая о возникновении нарушений; 
- регистрация событий; 
- ручной ввод данных; 
- отображение информации оперативному персоналу; 
- предоставление информации пользователям корпоративной сети предприятия (Web-контроль); 
- архивирование истории параметров; 
- сигнализация о несанкционированном проникновении на станцию; 
- возможность просмотра информации по месту (модули ввода/вывода с дисплеем).

Система строится как иерархическая интегрированная автоматизированная система с распределительной функцией измерения. Данная система реализована на базе SCADA КРУГ-2000 и представлена четырьмя территориально и функционально распределенными уровнями сбора и обработки информации (рис.1). Для местного контроля используются АРМы сбора и обработки информации на базе SCADA/HMI DataRate™. 

Нижний уровень (условно - уровень КИП) включает первичные преобразователи, вторичные преобразователи (преобразователи расхода, давления, состояния насосных агрегатов, интеллектуальные измерительные преобразователи), которые кабельными линиями связи соединяются с устройствами контроллерного уровня сбора и обработки информации.
Второй уровень (контроллерный) - системы автоматизации непосредственно насосных станций, на каждой из которых для решения задач автоматизации используются микропроцессорные устройства ввода/вывода и обработки сигналов с устройств нижнего уровня.
Третий уровень - два локальных АРМ оперативного персонала: насосной станции ОСВ и насосной фильтровальной станции с установленной SCADA/HMI DataRate. На АРМ оператора ОСВ периодически передаются данные с насосных станций «Южная» и «Октябрьская» как с объектов одной технологической цепочки. 
Четвертый (верхний) уровень - АРМ диспетчера центрального диспетчерского пункта системы водоснабжения (ЦДП), на котором установлена SCADA КРУГ-2000. АРМ диспетчера обеспечено надежным доступом к сети Интернет для организации обмена данными с контроллерным уровнем насосных станций.
Контроллеры характеризуются модульной структурой. Модули ввода/вывода предназначены для первичной обработки различных физических сигналов и преобразования их в цифровую форму. Для дальнейшей передачи обработанных данных каждый модуль имеет выход в технологическую сеть на основе интерфейса RS-485. Контроллерное оборудование устанавливается по месту в специальных шкафах, имеющих степень защиты не менее IP54. Питание контроллерных шкафов осуществляется через индивидуальные источники бесперебойного питания, что повышает устойчивость системы к 
отказам.

Компоненты системы диспетчеризации:
- шкафы контроллерные с программируемыми контроллерами и модулями ввода/вывода; 
- архивный сервер сбора, обработки и хранения данных (с возможностью 100% «горячего» резервирования); 
- АРМ диспетчера (станция оператора/архивирования - сервер); 
- АРМ зам. главного инженера (станция оператора/архивирования - клиент); 
- АРМ администрации 1 (станция оператора/архивирования - клиент); 
- АРМ администрации 2 (станция оператора/архивирования - клиент); 
- АРМ оператора НФС (SCADA/HMI DataRate - локальная станция оператора); 
- АРМ оператора ОСВ (SCADA/HMI DataRate - локальная станция оператора); 
- SCADA КРУГ-2000®; 
- SCADA/HMI DataRate;
- ОРС-сервер СРВК; 
- система реального времени контроллера. 

Связь между станциями НФС, ДОСВ, «Южная», «Октябрьская» и центральным диспетчерским пунктом (ЦДП) осуществляется по проводной сети (ВОЛС) либо по беспроводной связи GPRS. Связь ЦДП с 8  ВНС и станцией Башутино - через сотового оператора. Связь между компонентами верхнего уровня обеспечивается посредством вычислительной сети Ethernet и Интернет через 3G-модем. Диспетчеры имеют возможность на мониторе отслеживать выводимые параметры и принимать решения по управлению станциями. Вся информация собирается на сервере и отслеживается в ЦДП. 
Проект реализован в рамках инвестиционной программы МУП «Костромагорводоканал» по развитию систем водоснабжения и водоотведения на 2010-2013 годы. Источником финансирования являются собственные средства предприятия. Стоимость первого этапа внедренной системы составляет около 2 млн. руб. Срок окупаемости - менее одного года. 

На последующих этапах предполагается подключить к системе диспетчеризации все водопроводные и канализационные насосные станции г. Костромы. В 2012 году планируется диспетчеризировать 42 повысительные ВНС. Предварительная стоимость - 2-2,5 млн. руб. Подготовку КНС и установку оборудования для их диспетчеризации планируется начать в 2012 году, окончание проекта запланировано в 2013 году.

Вадим Блощицын, директор 
МУП «Костромагорводоканал»

Вода Magazine, август 2011 г.