📄Работа №196694
Тема: Автоматизация системы водоснабжения жилого района города
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Машиностроение
Объем:
69 листов
Год:
2018
Просмотров:
47
4690
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1 Постановка задачи 9
1.2 Обзор литературы 10
1.3 Контроль качества воды 11
Выводы по разделу один 12
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ 13
Выводы по разделу два 18
3 ОБЩИЙ РАЗДЕЛ
3.1 Описание существующей системы водоснабжения 19
3.1.1 Раздельный водозабор берегового типа 19
3.1.2 Осветление воды в самотечном фильтре 20
3.1.3 Хлорирование воды 21
3.1.4 Насосная станция 22
3.1.5 Резервуары 23
3.2 Проблемы автоматизации водоочистных сооружений 23
3.3 Расчёт потребления воды 25
Выводы по разделу три 27
4 СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
4.1 Описание структурной схемы водоподготовки 29
4.2 Анализ технических средств автоматизации водоподготовки 31
4.2.1 Расход воды 31
4.2.2 Расход воды на выходном трубопроводе из барабанного
очистителя 33
4.2.3 Мутность воды 34
4.2.4 Содержание железа в воде 35
4.2.5 Контроль остаточного хлора в воде 37
4.2.6 Расход хлора 39
4.2.7 Давление воды 39
4.2.8 Уровень воды в резервуаре 40
4.2.9 Поток воды 41
4.3 Выбор программируемого и измерительного контроллеров 42
4.3.1 ПЛК для управления водоподготовкой 42
4.3.2 Измерительный контроллер 44
4.4 Выбор двигателя для насоса 46
4.4.1 Проверка двигателя по мощности 47
4.4.2 Определяем мощность каждого насоса 47
4.5 Выбор преобразователя частоты 48
4.6 Описание принципиальной электрической схемы силовой части системы управления насосами 53
Выводы по разделу четыре 54
5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
5.1 Расчет затрат по базовому варианту: для работы станции водоподготовки в обычном режиме 55
5.2 Расчет затрат по проектному варианту: для работы станции водо
подготовки в автоматическом режиме с применением частотного преобразователя 58
5.3 Экономическая эффективность автоматизации системы водоснабжения 60
Выводы по разделу пять 61
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
6.1 Организация рабочего места оператора в АСУ системы водоподготовки 62
6.2 Расчёт защитного зануления 64
6.3 Мероприятия по уменьшению последствий ураганов и бурь 65
Выводы по разделу шесть 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 68
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1 Постановка задачи 9
1.2 Обзор литературы 10
1.3 Контроль качества воды 11
Выводы по разделу один 12
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ ЗАРУБЕЖНЫХ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ВОДОСНАБЖЕНИЯ 13
Выводы по разделу два 18
3 ОБЩИЙ РАЗДЕЛ
3.1 Описание существующей системы водоснабжения 19
3.1.1 Раздельный водозабор берегового типа 19
3.1.2 Осветление воды в самотечном фильтре 20
3.1.3 Хлорирование воды 21
3.1.4 Насосная станция 22
3.1.5 Резервуары 23
3.2 Проблемы автоматизации водоочистных сооружений 23
3.3 Расчёт потребления воды 25
Выводы по разделу три 27
4 СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
4.1 Описание структурной схемы водоподготовки 29
4.2 Анализ технических средств автоматизации водоподготовки 31
4.2.1 Расход воды 31
4.2.2 Расход воды на выходном трубопроводе из барабанного
очистителя 33
4.2.3 Мутность воды 34
4.2.4 Содержание железа в воде 35
4.2.5 Контроль остаточного хлора в воде 37
4.2.6 Расход хлора 39
4.2.7 Давление воды 39
4.2.8 Уровень воды в резервуаре 40
4.2.9 Поток воды 41
4.3 Выбор программируемого и измерительного контроллеров 42
4.3.1 ПЛК для управления водоподготовкой 42
4.3.2 Измерительный контроллер 44
4.4 Выбор двигателя для насоса 46
4.4.1 Проверка двигателя по мощности 47
4.4.2 Определяем мощность каждого насоса 47
4.5 Выбор преобразователя частоты 48
4.6 Описание принципиальной электрической схемы силовой части системы управления насосами 53
Выводы по разделу четыре 54
5 ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
5.1 Расчет затрат по базовому варианту: для работы станции водоподготовки в обычном режиме 55
5.2 Расчет затрат по проектному варианту: для работы станции водо
подготовки в автоматическом режиме с применением частотного преобразователя 58
5.3 Экономическая эффективность автоматизации системы водоснабжения 60
Выводы по разделу пять 61
6 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
6.1 Организация рабочего места оператора в АСУ системы водоподготовки 62
6.2 Расчёт защитного зануления 64
6.3 Мероприятия по уменьшению последствий ураганов и бурь 65
Выводы по разделу шесть 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 68
📖 Аннотация
В данной работе разработан проект автоматизации системы водоснабжения жилого района, направленный на повышение энергоэффективности и надежности процесса водоподготовки. Актуальность исследования обусловлена глобальными задачами энергосбережения, поскольку до 60% вырабатываемой электроэнергии потребляется электроприводами, а в сфере водоснабжения существуют значительные резервы для снижения потерь. Основным результатом является обоснование и разработка автоматизированной системы управления на базе программируемого логического контроллера «Альфа» и измерительного контроллера МС 8, включающая подбор комплекса датчиков для контроля ключевых параметров (расход, мутность, остаточный хлор, уровень). Внедрение частотно-регулируемого привода для насосного оборудования позволит обеспечить годовую экономию электроэнергии в размере 448950 кВт·ч и годовой экономический эффект порядка 952 тысяч рублей. Научная значимость работы заключается в системном подходе к интеграции современных средств автоматизации, а практическая – в готовом техническом решении, адаптированном для конкретного объекта. Теоретической основой послужили исследования в области энергосберегающего электропривода (Браславский И.Я., Авербах И.А.), а также фундаментальные работы по водоподготовке (Абрамов Н.Н., Фрог Б.Н.).
📖 Введение
В последние 10 - 15 лет энергосбережение стало одним из основных приоритетных направлений технической политики во всех развитых странах мира наряду с информатизацией и компьютеризацией. Это связано с ограниченностью всех основных энергоресурсов, с непрерывно возрастающими сложностями их добычи и соответствено стоимостью, с глобальными экологическими проблемами, обо- значишимися в последнее время. Энергосбережение в любой сфере сводится по существу к снижению бесполезных потерь энергии. Анализ структуры потерь в сфере производства, распределения и потреблении электроэнергии показывает, что определяющая доля потерь - до 90% приходится на сферу энергопотребления, тогда как потери при передачи электроэнергии составляют лишь 9 - 10%. Очевидно, что основные условия по энергосбережению должны быть сконцентрированы именно в сфере потребления электроэнергии. Учитывая, что более 60% всей вырабатываемой электроэнергии потребляют электроприводы, можно сделать вывод о высокой актуальности задач энергосбережения при проектировании, эксплуатации, а также модернизации систем электропривода.
Современный уровень развития силовой электроники, микропроцессорных средств управления и контроля, средств автоматического регулирования позволяет широко использовать эти технические достижения для решения задач энерго- и ресурсосбережения. Применение современных способов регулирования скорости технологических механизмов в сочетании с широкими возможностями автоматизации может обеспечить оптимальное использование энергетических и других природных ресурсов.
На современном этапе развития экономики России проблема энерго- и ресурсосбережения стала одной из наиболее острых и широко обсуждаемых проблем, как среди производителей электроэнергии, так и среди ее потребителей.
Во многих отраслях промышленности эти проблемы все еще не решены,или требуют более глубокой проработки и более широкого применения современных технологий. Одной из таких «проблемных» отраслей являетсякоммунальное хозяйство и, в частности, системы водоснабжения.
В соответствии с программами технического перевооружения и внедрения прогрессивных автоматизированных и энергосберегающих технологий на предприятиях было осуществлено внедрение в эксплуатацию системы автоматического управления (САУ) системы водоподготовки с частотно-регулируемым электроприводом насосной установки питьевого водоснабжения населения и предприятий.
Результаты внедрения системы автоматизированного управления водоподготовки:
- снижение расхода воды за счет снижения и стабилизации давления в системе;
- снижение статической нагрузки на оборудование - система работает наиболее низких напорах;
- снижение динамической нагрузки на оборудование достигается точным и плавным регулированием скорости вращения насосов;
- экономия электроэнергии;
- возможность управлять работой насосной станции и наблюдать за ее режимом с компьютера, находящегося в диспетчерском пункте;
- контроль расхода хлора в зависимости от количества остаточного хлора в воде.
Вследствие этого, использование энергосберегающих технологий и методов оптимизации принес ощутимый экономический эффект.
Многие современные преобразователи частоты содержат в себе функции так называемого энергосберегающего управления, которое заключается в более гибком управлении напряжением двигателя при изменении нагрузки, что позволяет в некоторых режимах дополнительно сэкономить до 30% потребляемой электроэнергии за счет снижения потерь в двигателе.
Преимущества автоматизации системы водоподготовки и установки преобразователей частоты на насосах:
1) Плавный пуск двигателя, что благоприятно сказывается на механических частях электродвигателя и насоса:
а) не происходит перегрев обмоток электродвигателя;
б) щадящий пусковой момент, режим для подшипников;
в) на напорном трубопроводе нет гидравлических ударов.
2) Поддержание давления на напоре независимо от изменения давления на входе в насосной станции:
а) регулирование параметров насоса играет важную роль в экономии электроэнергии и воды;
б) увеличивается срок службы как самого насоса, так и трубопроводов;
3) Экономия электроэнергии.
4) Экономия воды.
Системы с водонапорными башнями, поддерживающими давление,являются устаревшими и уступают по технико-экономическим показателям современным системам.
Наиболее распространенными в России системами являются системы с регулированием расхода задвижками на выходе насоса. Такие системы имеют недостатки, главным из которых, является неэкономичный расход электроэнергии и ресурса электронасосов.
Доля электроэнергии в сумме затрат предприятия водоподготовки составляет более 40%.
Снизить затраты возможно путем снижения потерь электроэнергии в насосных агрегатах.
На пути доставки воды от водозабора до потребителя применяются насосы с электроприводом, работающие круглосуточно и круглогодично.
Современный уровень развития силовой электроники, микропроцессорных средств управления и контроля, средств автоматического регулирования позволяет широко использовать эти технические достижения для решения задач энерго- и ресурсосбережения. Применение современных способов регулирования скорости технологических механизмов в сочетании с широкими возможностями автоматизации может обеспечить оптимальное использование энергетических и других природных ресурсов.
На современном этапе развития экономики России проблема энерго- и ресурсосбережения стала одной из наиболее острых и широко обсуждаемых проблем, как среди производителей электроэнергии, так и среди ее потребителей.
Во многих отраслях промышленности эти проблемы все еще не решены,или требуют более глубокой проработки и более широкого применения современных технологий. Одной из таких «проблемных» отраслей являетсякоммунальное хозяйство и, в частности, системы водоснабжения.
В соответствии с программами технического перевооружения и внедрения прогрессивных автоматизированных и энергосберегающих технологий на предприятиях было осуществлено внедрение в эксплуатацию системы автоматического управления (САУ) системы водоподготовки с частотно-регулируемым электроприводом насосной установки питьевого водоснабжения населения и предприятий.
Результаты внедрения системы автоматизированного управления водоподготовки:
- снижение расхода воды за счет снижения и стабилизации давления в системе;
- снижение статической нагрузки на оборудование - система работает наиболее низких напорах;
- снижение динамической нагрузки на оборудование достигается точным и плавным регулированием скорости вращения насосов;
- экономия электроэнергии;
- возможность управлять работой насосной станции и наблюдать за ее режимом с компьютера, находящегося в диспетчерском пункте;
- контроль расхода хлора в зависимости от количества остаточного хлора в воде.
Вследствие этого, использование энергосберегающих технологий и методов оптимизации принес ощутимый экономический эффект.
Многие современные преобразователи частоты содержат в себе функции так называемого энергосберегающего управления, которое заключается в более гибком управлении напряжением двигателя при изменении нагрузки, что позволяет в некоторых режимах дополнительно сэкономить до 30% потребляемой электроэнергии за счет снижения потерь в двигателе.
Преимущества автоматизации системы водоподготовки и установки преобразователей частоты на насосах:
1) Плавный пуск двигателя, что благоприятно сказывается на механических частях электродвигателя и насоса:
а) не происходит перегрев обмоток электродвигателя;
б) щадящий пусковой момент, режим для подшипников;
в) на напорном трубопроводе нет гидравлических ударов.
2) Поддержание давления на напоре независимо от изменения давления на входе в насосной станции:
а) регулирование параметров насоса играет важную роль в экономии электроэнергии и воды;
б) увеличивается срок службы как самого насоса, так и трубопроводов;
3) Экономия электроэнергии.
4) Экономия воды.
Системы с водонапорными башнями, поддерживающими давление,являются устаревшими и уступают по технико-экономическим показателям современным системам.
Наиболее распространенными в России системами являются системы с регулированием расхода задвижками на выходе насоса. Такие системы имеют недостатки, главным из которых, является неэкономичный расход электроэнергии и ресурса электронасосов.
Доля электроэнергии в сумме затрат предприятия водоподготовки составляет более 40%.
Снизить затраты возможно путем снижения потерь электроэнергии в насосных агрегатах.
На пути доставки воды от водозабора до потребителя применяются насосы с электроприводом, работающие круглосуточно и круглогодично.
✅ Заключение
В результате анализа существующей системы управления водоподготовкой было целесообразно внедрение системы автоматизации для водоподготовки.
Для автоматического управления системой водоподготовки были выбраны измерительный контроллер МС 8 и программируемый логический контроллер Альфа.
Для контроля качества воды были выбраны следующие датчики контроля: ультразвуковой расходомер US-800, датчик расхода воды корреляционный ДРК-4, сигнализатор мутности ПОТОК-CМТ, стационарный кондуктометр МАРК-602, анализатор остаточного хлора ФЛЮОРАТ АС-2, датчик расхода газа СГ-16МТ. Также для работы станции в автоматическом режиме были выбраны: датчик давления MT100M, датчик уровня воды LMP305, задвижка для воды электрическая ЗВЭ-150х21.
В результате расчетов установлена экономическая целесообразность автоматизации системы управления водоподготовкой с применением преобразователя частоты, а именно:
- годовая экономия электроэнергии - 448950 кВт-ч;
- годовой экономический эффект - 951774 рублей.
В разделе «Безопасность жизнедеятельности» были раскрыты вопросы, отражающие комплекс организационных и технических мероприятий, обеспечивающих создание благоприятных условий труда при работе оператора. Также был произведен расчет защитного зануления.
Для автоматического управления системой водоподготовки были выбраны измерительный контроллер МС 8 и программируемый логический контроллер Альфа.
Для контроля качества воды были выбраны следующие датчики контроля: ультразвуковой расходомер US-800, датчик расхода воды корреляционный ДРК-4, сигнализатор мутности ПОТОК-CМТ, стационарный кондуктометр МАРК-602, анализатор остаточного хлора ФЛЮОРАТ АС-2, датчик расхода газа СГ-16МТ. Также для работы станции в автоматическом режиме были выбраны: датчик давления MT100M, датчик уровня воды LMP305, задвижка для воды электрическая ЗВЭ-150х21.
В результате расчетов установлена экономическая целесообразность автоматизации системы управления водоподготовкой с применением преобразователя частоты, а именно:
- годовая экономия электроэнергии - 448950 кВт-ч;
- годовой экономический эффект - 951774 рублей.
В разделе «Безопасность жизнедеятельности» были раскрыты вопросы, отражающие комплекс организационных и технических мероприятий, обеспечивающих создание благоприятных условий труда при работе оператора. Также был произведен расчет защитного зануления.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.