Автоматизированная система определения и устранения разрывов водоводов насосных станций

Автоматизированная система определения и устранения разрывов водоводов насосных станций, содержит пункты контроля, контрольно-измерительную аппаратуру, включающую установленные на каждом участке трубопровода датчики расхода и давления с отсекающими задвижками водоводов, снабженных электроприводами, и блок внешних источников технологических данных, причем датчики расхода и давления установлены только в начале водоводов, при этом они функционально связаны через программируемый логический контроллер с сопряженными пунктами местного и центрального диспетчерского контроля, снабженными автоматизированными рабочими местами, а также специальными визуальными и акустическими сигнальными устройствами.

Полезная модель относится к системе водоснабжения и предназначена для автоматического обнаружения нарушений целостности (разрывов) водоводов насосных станций при их эксплуатации и оперативного принятия решений по локализации и устранению аварийной ситуации.

Анализ информации показывает, что в настоящее время отсутствуют эффективные устройства для определения разрывов на водоводах действующих насосных станций.

Известна система мониторинга рабочих характеристик трубопровода (патент RU 2351915) для получения информации, необходимой при управлении рисками разрыва трубопровода. Данная система реализует статический и динамический мониторинги определенного количества особых зон трубопровода для получения информации кругового расширения материала трубопровода. Эта система позволяет снизить риски разрыва трубопровода. Однако она не позволяет обеспечить оперативное выявление и устранение разрыва трубопровода в критической ситуации.

Известен способ обнаружения протечки до появления разрыва в трубопроводе (патент RU 2372596), позволяющий прогнозировать разрыв трубопровода с учетом физического износа его материала. Однако данное техническое решение также не применимо в условиях реальных критических ситуаций.

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбрано устройство для определения утечек в магистральных трубопроводах (патент RU 2302584), использующее контрольно-измерительную аппаратуру для текущего контроля герметичности трубопроводов и определения в них мест утечки. Данное устройство содержит управляющий блок клапана, датчик давления, усилитель-преобразователь, источник питания, вычислительный блок и передатчик, а также пункт контроля параметров рабочей среды контролируемого участка трубопровода. Однако данное устройство характеризуется высокой сложностью реализации системы контрольно-измерительной аппаратуры и требует установки оборудования на обоих концах контролируемого участка трубопровода. Кроме того, оно не позволяет производить автоматизированное закрытие неисправного водовода таким образом, чтобы обеспечить исключение гидравлического удара.

Предлагаемая автоматизированная система определения разрыва водовода (АСОР) в системе водоснабжения (фиг.1) включает следующие элементы:

насосная станция второго подъема (НС) - 1;

коллектор - 2;

водовод 1-3;

водовод 2-4;

водовод 3-5:

программируемый логический контроллер (ПЛК) - 6;

автоматизированное рабочее место (АРМ) в местном диспетчерском пункте (МДП) НС - 7;

АРМ диспетчера в Центральном диспетчерском управлении (ЦДУ) - 8;

датчик расхода (FE) на водоводе 1-9;

датчик давления (РЕ) на водоводе 1-10;

отсекающая задвижка водовода 1-11;

электропривод (GC) отсекающей задвижки водовода 1-12;

датчик расхода (FE) на водоводе 2-13;

датчик давления (РЕ) на водоводе 2-14;

отсекающая задвижка водовода 2-15;

электропривод (GC) отсекающей задвижки водовода 2-16;

датчик расхода (FE) на водоводе 3-17;

датчик давления (РЕ) на водоводе 3-18;

отсекающая (GC) задвижка водовода 3-19;

электропривод отсекающей задвижки водовода 3-20;

блок внешних источников технологических данных - 21;

регулирующий водопроводный узел (РВУ) - 22;

насосная станция третьего подъема - 23;

блок распределительной сети подачи воды (РСПВ) - 24.

Работа АСОР осуществляется следующим образом.

Функционирование системы основано на контроле расхода и давления на водоводах (3, 4 и 5). Разрыв водовода диагностируется при выявлении изменений расхода и давления на установленные величины и за установленное время. Величины допустимых колебаний значений расхода и давления на водоводах, также как и допустимая скорость этих изменений, определяются на этапе подготовки к эксплуатации и подстройки системы. При этом исключается влияние дросселирования запорно-регулирующей арматурой со стороны НС (1) на обнаружение разрыва водовода.

Для контроля и формирования аварийного сигнала о разрыве водовода используются измерительные приборы: контроля расхода (датчики 9, 13 и 17) и давления (датчики 10, 14 и 18). При этом датчики расхода и давления устанавливаются в камерах только в начале водоводов. Данные измерительных приборов обрабатываются в ПЛК (6).

Для принятия мер по устранению неисправности информация о возможном разрыве водовода передается автоматически с ПЛК (6) на АРМ сменного инженера в МДП НС (7) и в ЦДУ (8) по каналу связи с использованием автоматизированной системы диспетчерского контроля и управления водоснабжением (АСДКУВ). Внимание диспетчера привлекается визуально и акустически с помощью специальных сигнальных устройств (на фиг.1 условно не показаны). В связи с тем, что от водовода может питаться значительное число потребителей и режим его работы непосредственно влияет на технологический процесс подключенных к водоводу объектов, решение о составе последующих действий по локализации разрыва принимается оператором на основе внешних технологических данных блока (21) о связанных объектах (22, 23 или 24), также поступающих в АСДКУВ.

В случае если водовод питает непосредственно РСПВ (24), то диспетчер в автоматическом, дистанционном или ручном режиме выполняет закрытие неисправного водовода (5) путем закрытия соответствующей отсекающей задвижки (19) с помощью электропривода (20) либо по месту.

Если к водоводу последовательно подключена насосная станция третьего подъема (23), то во избежание гидравлических ударов и нарушения нормальных режимов эксплуатации насосных агрегатов (НА) совместно с закрытием неисправного водовода (4) на насосной станции третьего подъема выполняется закрытие напорной задвижки НА, останов НА, закрытие задвижки на входе НА.

Если к водоводу последовательно подключен РВУ (22), то во избежание гидравлических ударов, нарушения нормальных режимов эксплуатации НА и переливов резервуаров питьевой воды (РПВ, на фиг.1 условно не показаны) совместно с закрытием неисправного водовода (3) на РВУ выполняется закрытие напорной задвижки НА, останов НА, закрытие задвижки на всасе НА, а также закрытие входных задвижек РПВ.

Предложенная автоматизированная система позволяет принимать решения о составе дальнейших действий по локализации неисправности в зависимости от типа подключенного к водоводу технологического объекта, а также исключать возможность возникновения гидравлических ударов, нарушения нормальных режимов эксплуатации насосных агрегатов и перелива резервуаров питьевой воды.

Автоматизированная система определения и устранения разрывов водоводов насосных станций, содержащая пункты контроля, контрольно-измерительную аппаратуру, включающую установленные на каждом участке трубопровода датчики расхода и давления с отсекающими задвижками водоводов, снабженных электроприводами, и блок внешних источников технологических данных, отличающаяся тем, что датчики расхода и давления установлены только в начале водоводов, при этом они функционально связаны через программируемый логический контроллер с сопряженными пунктами местного и центрального диспетчерского контроля, снабженными автоматизированными рабочими местами, а также специальными визуальными и акустическими сигнальными устройствами.