Automatizarea managementului proceselor de epurare a apelor uzate. Automatizarea procesului tehnologic de colectare a epurării apelor uzate. În această lucrare, a fost luată în considerare problema automatizării procesului tehnologic de colectare a epurării apelor uzate.

Un model exponențial pentru reducerea concentrației de compuși fenolici identificați în mediul software Statistica este propus pentru a controla eficient procesul de purificare a apelor uzate industriale din compuși fenolici (de exemplu, Bisfenol-A) utilizând procese oxidative îmbunătățite (radiații UV, λ = 365 nm , H2O2, FeCl3). ... Pentru a stabiliza parametrii instabili ai modelului, ideea de regularizare de către A.N. Tihonov, a fost efectuată procedura de „regresie a creastei”. Modelul regularizat obținut, care stabilește dependența gradului de descompunere a compușilor fenolici într-un mediu apos sub influența factorilor fizico-chimici (reactivul Foto-Fenton) de parametrii procesului, este semnificativ statistic (R2 = 0,9995) și a îmbunătățit predictiv proprietăți decât modelul identificat prin metoda celor mai mici pătrate. Folosind un model regularizat pentru reducerea concentrației de compuși fenolici prin metoda multiplicatorilor Lagrange în sistemul MathCad, se determină niveluri optime specifice de consum de FeCl3, H2O2, care asigură o scădere a concentrației de compuși fenolici în apele uzate la nivelul maxim admisibil .

regularizare

sarcini incorecte

modelare

ape uzate

procesele de oxidare îmbunătățite

1. Vuchkov I., Boyadzhieva L., Solakov E. Analiza de regresie liniară aplicată. - M.: Finanțe și statistici, 1987.240 p.

2. Draper N., Smith G. Analiza de regresie aplicată. - M.: Editura „Williams”, 2007. - 912 p.

3. Eliseeva I.I. Econometrie. - M.: Editura Yurayt, 2014. - 449 p.

4. Karmazinov F.V., Kostyuchenko S.V., Kudryavtsev N.N., Khramenkov S.V. Tehnologiile ultraviolete în lumea modernă: monografie. - Dolgoprudny: Editura „Intelect”, 2012. - 392 p.

5. Moiseev N.N., Ivanilov Yu.P., Stolyarova E.M. Metode de optimizare. - M.: Nauka, 1978. - 352 p.

6. Rabek J. Metode experimentale în fotochimie și fotofizică: T. 2. - M.: Mir, 1985. - 544 p.

7. Sokolov A.V., Tokarev V.V. Metode optime de decizie. În 2 volume. Vol. 1. Dispoziții generale... Programare matematică. - M.: Fizmatlit, 2010. - 564 p.

8. Sokolov E.M., Sheinkman L.E., Dergunov D.V. Investigarea scăderii concentrației de compuși fenolici în medii apoase utilizând modelarea matematică // Buletinul Centrului Științific Sudic al Academiei de Științe din Rusia. - 2013. - T. 9, nr. 2. - P. 23–31.

9. Sokolov E.M., Sheinkman L.E., Dergunov D.V. Cinetica neliniară a descompunerii compușilor fenolici într-un mediu apos // Cercetare de baza... - 2014. - Nr. 9, Partea 12. - P. 2677–2681.

10. Sterligova A.N. Managementul inventarului în lanțurile de aprovizionare. - M.: INFRA-M, 2009. - 430 p.

11. Sychev A.Ya., Isak V.G. Compuși de fier și mecanisme ale catalizei omogene de activare a О2, Н2О2 și oxidarea substraturilor organice // Uspekhi khimii. - 1995. - Nr. 64 (12). - S. 1183-1209.

12. Tikhonov A.N., Arsenin V.Ya. Metode de rezolvare a problemelor prost puse. - M.: Nauka, 1979. - 285 p.

13. Tikhonov A.N. Despre regularizarea problemelor prost puse // Rapoarte ale Academiei de Științe ale URSS. - 1963. - Nr. 153 (1). - S. 45-52.

14. Tihonov A.N. Soluția problemelor prost puse și metoda de regularizare // Rapoarte ale Academiei de Științe ale URSS. - 1963. - Nr. 151 (3). - S. 501-504.

15. Tikhonov A.N., Ufimtsev M.V. Prelucrarea statistică a rezultatelor experimentale. - M.: Editura Universității de Stat din Moscova, 1988. - 174 p.

17. Marta I. Litter, Natalia Quici Procese fotochimice avansate de oxidare pentru tratarea apei și a apelor uzate // Brevete recente privind ingineria. - 2010. - Vol. 4, nr. 3. - P. 217–241.

18. Xiangxuan Liu, Jiantao Liang, Xuanjun Wang Cinetica și căile de reacție ale degradării formaldehidei folosind metoda UV-Fenton // Cercetarea mediului în apă. - 2011. - Vol. 83, nr. 5. - P. 418-426.

Apele uzate dintr-o serie de industrii (chimice, farmaceutice, metalurgice, celuloză și hârtie, minerit etc.) contribuie semnificativ la poluarea corpurilor de apă de suprafață și subterane cu compuși organici fenolici și greu de oxidat. Fenolul este un cancerigen potențial periculos, prezentând o problemă medicală semnificativă, chiar și la concentrații scăzute.

Procesele avansate de oxidare (AOP) joacă un rol important în degradarea materiei organice din apele uzate pe o gamă largă de concentrații. Procesele AOP generează radicali hidroxil, care sunt agenți oxidanți puternici capabili să mineralizeze o gamă largă de substanțe organice. Radicalul hidroxil are un potențial redox ridicat (E0 = 2,80 V) și este capabil să reacționeze cu practic toate clasele de compuși organici. Radicalii hidroxil oxidați pot fi inițiați prin fotoliză ca urmare a procesului foto-Fenton.

Purificarea apelor uzate din compușii fenolici utilizând procese oxidative îmbunătățite are loc în principal în reactoarele fotochimice. Reactoarele fotochimice sunt aparate în care se efectuează reacții fotochimice. Dar în ele au loc nu numai transformări, ci au loc și procesele de transfer de masă și căldură și mișcarea intensivă a mediului. Eficiența și siguranța procesului de purificare depinde în cea mai mare măsură de alegerea corectă a tipului de reactor, de proiectarea și modul de funcționare al acestuia.

Atunci când se utilizează fotoreactoare pentru rezolvarea diferitelor probleme aplicate, volumele mari de reactivi trebuie expuse la iradiere eficientă în ele.

Un element important al modulului de purificare fotochimică din sistem comun instalațiile de tratament locale sunt un sistem de dozare pentru reactivi, catalizator FeCl3 și peroxid de hidrogen H2O2.

Pentru funcționarea stabilă a reactoarelor și creșterea eficienței mineralizării compușilor organici, este necesar să se optimizeze procesul de purificare pentru a determina dozele optime de reactivi introduși în reactor. Optimizarea se poate baza pe minimizarea costurilor necesare pentru implementarea stocului de reactivi, ținând seama de reglementarea de mediu a procesului de purificare. Funcția dependenței concentrației poluantului organic de parametrii procesului (concentrațiile reactivilor și timpul de iradiere UV), limitată de valoarea maximă admisibilă a concentrației compusului fenolic, poate acționa ca un regulator de mediu. Funcția de concentrație este determinată pe baza analizei statistice a datelor experimentale ale procesului AOP prin metoda celor mai mici pătrate (OLS).

Adesea, problema determinării parametrilor ecuației de regresie prin metoda celor mai mici pătrate este ridicată, iar utilizarea ecuației rezultate la rezolvarea problemei de optimizare pentru a determina dozele optime de reactivi poate duce la rezultate inadecvate.

Astfel, scopul lucrării este de a aplica metode de regularizare la construirea unui model stabil al dependenței concentrației compușilor fenolici de parametrii procesului de purificare fotochimică și de a identifica nivelurile optime de consum de peroxid de hidrogen și fier (III ) clorură minimizând în același timp costul reactivilor.

Pentru a construi un model matematic al dependenței unei scăderi a concentrației unui compus fenolic de parametrii procesului AOP sub efectul combinat al peroxidului de hidrogen, al clorurii de fier (III) și al radiației ultraviolete la o lungime de undă de 365 nm pe o poluant fenolic într-un mediu apos pentru a rezolva problema de optimizare prin identificarea nivelurilor de consum de reactivi chimici cercetare experimentală pe soluții model care conțin compuși fenolici (bisfenol-A, BPA) utilizând cromatografie lichidă și gazoasă. La realizarea planificării optime a experimentului, influența radiațiilor UV și a oxidanților asupra nivelului de descompunere a poluanților organici a fost evaluată la diferite concentrații de BPA - x1 (50 μg / L, 100 μg / L); peroxid de hidrogen H 2 O 2 - x2 (100 mg / l; 200 mg / l) și un activator - clorură de fier (III) FeCl 3 (1; 2 g / l) - x3. O soluție model care conține BPA, peroxid de hidrogen și FeCl3 a fost expusă la radiații UV timp de 2 ore (timp de expunere t - x4). Probele au fost prelevate la 1 și 2 ore după iradiere și s-a măsurat concentrația reziduală de BPA (y). Măsurătorile au fost efectuate cu un cromatograf lichid LC-MS / MS. Produsele de înjumătățire în timpul fotodegradării BPA au fost determinate folosind un cromatograf gazos GS-MS.

La implementarea procesului foto-Fenton (Fe2 + / H2O2 / hν) pentru mineralizarea poluanților organici într-un mediu acid la pH = 3, se formează complexul Fe (OH) 2+:

Fe 2+ + H 2 O 2 → Fe 3+ + OH ● + OH -;

Fe 3+ + H 2 O → Fe (OH) 2+ + H +.

Sub acțiunea iradierii UV, complexul suferă descompuneri, rezultând formarea radicalului OH ● și a ionului Fe 2+:

2+ + hν → Fe 2+ + OH ●.

O descriere cantitativă a procesului foto-Fenton la nivel macro, în legătură cu degradarea poluanților organici din mediul acvatic, poate fi descrisă de model:

unde 0 este concentrația inițială de poluant organic; 0, 0 - concentrațiile inițiale ale activatorului care conține ioni de fier (II) și, respectiv, apă oxigenată; k este constanta vitezei de reacție; r este viteza de reacție; α, β, γ - ordine de reacție de către substanțe.

La crearea unui model matematic al dependenței unei scăderi a concentrației unui compus fenolic de factorii procesului de purificare fotochimică cu participarea reactivului foto-Fenton, vom trece de la modele liniare sau modele care pot fi reduse la liniare în coeficienți utilizând o transformare adecvată, care poate fi scrisă în formă generală în felul următor:

unde fi (x1, x2,…, xm) sunt funcții arbitrare ale factorilor (regresori); β1, β2, ..., βk sunt coeficienții modelului; ε este eroarea experimentală.

Pe baza legii acțiunii de masă, dependența concentrației compusului fenolic de factorii procesului poate fi reprezentată matematic prin următoarea expresie:

unde η este nivelul concentrației reziduale de BPA la momentul t, mg / l; x1 - concentrația inițială de BPA, mg / l; x2 - concentrația de peroxid de hidrogen, mg / l; x3 - concentrația clorurii de fier (III), g / l; x4 este timpul procesului de curățare, h; β1, β2, β3, β4, β5 sunt parametri de model.

Coeficienții din modelul (2) intră neliniar, dar la liniarizare luând logaritmul față de baza naturală, laturile dreapta și stânga ale ecuației (2), obținem

unde conform (1)

Cu toate acestea, cu o astfel de transformare, o perturbare aleatorie (eroare experimentală) intră în model în mod multiplicativ și are o distribuție lognormală, adică , iar după luarea logaritmului, acest lucru dă

După liniarizare și introducerea de noi variabile, expresia (2) ia forma

unde variabilele predictive X1, X2, X3, X4 și răspunsul Y sunt funcții logaritmice:

Y = lny, X1 = lnx1,

X 2 = lnx 2, X 3 = lnx 3, X 4 = lnx 4;

b0, b1, b2, b3, b4 - parametrii modelului.

De obicei, în problemele de procesare a datelor, matricea experimentului și vectorul de răspuns sunt cunoscute inexact, adică cu erori, iar problema determinării coeficienților de regresie utilizând metoda celor mai mici pătrate este instabilă față de erorile din datele originale. Când matricea informațională FTF (F este matricea regresorului) este slab condiționată, estimările OLS sunt de obicei instabile. Pentru a depăși condiționalitatea proastă a matricei informaționale, a fost propusă ideea de regularizare, fundamentată în lucrările lui A.N. Tihonov.

Aplicată soluției problemelor de regresie, ideea de regularizare de către A.N. Tihonov a fost interpretat de A.E. Hoerl ca procedură de regresie a crestei. Când se utilizează metoda de regresie a crestei pentru a stabiliza estimările OLS (definite prin b = (FTF) -1FTY), regularizarea este asociată cu adăugarea unui număr pozitiv τ (parametru de regularizare) la elementele diagonale ale matricei FTF.

Hoerl, Kennard și Beldwin au propus alegerea parametrului de regularizare τ după cum urmează:

unde m este numărul de parametri (cu excepția interceptării) în modelul de regresie original; SSe este suma reziduală a pătratelor obținute din modelul original de regresie fără corecție pentru multicoliniaritate; b * - vector-coloană a coeficienților de regresie, transformați prin formula

unde bj este parametrul variabilei Xj din modelul de regresie original, determinat de OLS; este valoarea medie a j-a variabilei independente.

După alegerea valorii lui τ, formula pentru estimarea parametrilor de regresie regularizată va avea forma

unde I este matricea identității; F este matricea regresorilor; Y este un vector al valorilor variabilei dependente.

Valoarea parametrului de regularizare, determinată de formula (4), ia o valoare egală cu τ = 1,371 · 10-4.

Modelul regularizat pentru reducerea concentrației de compuși fenolici, încorporat în sistemul Statistică, ținând cont de formula (5), poate fi reprezentat ca

unde C rest și C BPA sunt concentrațiile reziduale și inițiale ale poluantului fenolic, respectiv, mg / l; - concentrația de peroxid de hidrogen, mg / l; CA - concentrația clorurii de fier (III), g / l; ora t, ora.

Valorile coeficientului de determinare, R 2 = 0,9995, criteriul Fisher F = 5348,417, depășind valoarea critică (F cr (0,01; 4,11) = 5,67), caracterizează adecvarea modelului regularizat la rezultatele experimentale la nivel de semnificație α = 0,1.

Determinarea valorilor specifice optime ale concentrațiilor reactivilor chimici (FeCl 3, H 2 O 2) necesare pentru purificarea apei, la atingerea nivelului minim al costului unitar, este o problemă de programare neliniară (convexă) a formei (7- 9):

(8)

unde f este funcția resurselor financiare asociate stocului de reactivi chimici f = Z (c2, c3); gi este funcția de reducere a concentrației de compuși fenolici în mediul acvatic în procesul de purificare fizico-chimică, g = Cost (c1, c2, c3, t) (funcție de limitare); x1, x2,…, xn - parametrii procesului; x1 este concentrația inițială a compusului fenolic, x1 = c1, mg / l; x2 și x3 sunt concentrațiile de peroxid de hidrogen și respectiv de clorură de fier (III), x2 = c2, mg / l, x3 = c3, g / l; t este timpul, h; bi este concentrația maximă admisibilă a unui compus fenolic (MPC), mg / l.

Funcția resurselor financiare, reprezentând un model de cost cu două nomenclaturi asociat cu stocul de peroxid de hidrogen și clorură de fier (III), ținând cont de formula Wilson, poate fi reprezentată ca

(10)

unde Z (c2, c3) - costuri totale unitare asociate stocului, ruble; A - costuri generale ale unei livrări generale, ruble; c2 - consum specific de peroxid de hidrogen, mg / l; c3 - consum specific de clorură ferică, g / l; I1, I2 - ratele de cost unitare pentru depozitarea peroxidului de hidrogen și, respectiv, a clorurii de fier (III), ruble; m1, m2 - cota din prețul produsului atribuibilă costurilor de îndeplinire a unei singure comenzi pentru peroxid de hidrogen și respectiv clorură de fier (III); i1, i2 - cota din prețul produsului atribuibilă costurilor de menținere a stocului de peroxid de hidrogen și respectiv clorură de fier (III); k2, k3 este prețul specific de achiziție al unei unități de peroxid de hidrogen (RUB / mg) și respectiv clorură de fier (III) (RUB / g).

Pentru a rezolva sistemul (7) - (9), un set de variabile λ1, λ2,…, λm, numite multiplicatori Lagrange, este introdus pentru a alcătui funcția Lagrange:

găsiți derivatele parțiale și și luați în considerare sistemul de ecuații n + m

(11)

cu n + m necunoscute x1, x2, ..., xn; λ1, λ2, ..., λm. Orice soluție la sistemul de ecuații (11) definește un punct staționar condiționat la care poate avea loc un extrem al funcției f (x1, x2, ..., xn). În condițiile Kuhn - Tucker (12.1) - (12.6), punctul este punctul de șa al funcției Lagrange, adică soluția găsită la problema (7) - (9) este optimă:

Problema identificării parametrilor optimi ai procesului de purificare a apelor uzate industriale din compuși fenolici atunci când se atinge nivelul minim al costurilor unitare curente necesare pentru de-fenolizarea apei a fost rezolvată cu următoarele date inițiale: concentrația inițială a poluantului fenolic în apele uzate 0,006 mg / l (6 MPC); timpul de curățare determinat de procesul tehnologic - 5 zile (120 ore); concentrația maximă admisibilă de poluant 0,001 mg / l (b = 0,001); prețul specific de achiziție al unei unități de stoc pentru peroxid de hidrogen 24,5 10 ‒6 ruble / mg (k2 = 24,5 10 ‒6), pentru clorură de fier (III) 37,5 10 ‒3 ruble / g (k3 = 37,5 10 ‒3); cota din prețul produsului atribuibilă costurilor de menținere a stocului de peroxid de hidrogen și clorură de fier este de 10% (i = 0,1) și respectiv 12% (i = 0,12); cota din prețul produsului atribuibilă costului de îndeplinire a comenzii pentru peroxid de hidrogen și clorură de fier 5% (m1 = 0,05) și respectiv 7% (m2 = 0,07).

Rezolvând problema (7) - (9) în sistemul MathCad, obținem punctul X * cu coordonate

(c2 *, c3 *, λ *) = (6.361 ∙ 103; 5.694; 1.346 · 10 4),

în care sunt îndeplinite condițiile Kuhn - Tucker (12.1) - (12.6). Există un punct care aparține regiunii soluțiilor fezabile la care se îndeplinește condiția de regularitate Slater:

Сost (c2 °, c3 °) = Сost (10 3, 1) = - 7,22 · 10 -9< 0.

Tipul unui punct staționar condiționat a fost determinat în conformitate cu criteriul Sylvester în raport cu matricea Hessiană a funcției Lagrange:

Conform criteriului lui Sylvester, matricea L nu este nici pozitivă, nici negativă definită (semi-definită) (Δ 1 = 4.772 10 -8 ≥ 0; Δ 2 = 6.639 10 -9 ≥ 0; Δ 3 = ‒5.042 10 -17 ≤ 0 ).

Din îndeplinirea condițiilor Kuhn - Tucker, regularitatea Slater și pe baza studiului definirii semnului matricei hessiene a funcției Lagrange la un punct staționar condiționat, rezultă că punctul (6.361 ∙ 10 3; 5.694; 1.346 · 10 4) este punctul de șa al funcției Lagrange, adică soluție optimă la problema (7) - (9).

Astfel, pentru a reduce nivelul fenolilor din apele uzate industriale de la 0,006 mg / l (6 MPC) la maximul permis (0,001 mg / l), vor fi necesare costuri specifice de exploatare în cantitate de 1.545 ruble / l. Această valoare a costurilor unitare este minimă atunci când se utilizează în procesul de purificare nivelurile specifice optime ale consumului de peroxid de hidrogen de 6.361 · 10 3 mg / l și clorură de fier (III) 5.694 g / l.

Folosind metoda multiplicatorului Lagrange pentru condiții tehnice și economice (c 1 = 0,006 mg / l; t = 120 h; b = 10 -3 mg / l; k 2 = 24,5 10 -6 ruble / mg, k 3 = 37, 5 · 10 -3 ruble / g; i 1 = 10%, i 2 = 12%; m 1 = 5%, m2 = 7%) problema determinării valorilor specifice optime ale ingredientelor utilizate ca oxidanți în fotocatalitic procesul de descompunere a fost rezolvat compusul fenolic conținut în apele uzate industriale până la nivelul MPC.

Modelul matematic regularizat identificat, care stabilește dependența nivelului de scădere a concentrației compușilor fenolici într-un mediu apos de parametrii procesului de purificare fotochimică, are proprietăți predictive mai bune decât modelul determinat de metoda celor mai mici pătrate. Folosind modelul matematic regularizat obținut prin metoda multiplicatorilor Lagrange, problema programării matematice a fost rezolvată pentru a determina estimările nivelurilor optime de consum specifice ale reactivilor chimici (FeCl 3, H 2 O 2), care sunt soluții stabile.

Abordarea luată în considerare pentru identificarea parametrilor optimi ai procesului de purificare fotochimică cu utilizarea regularizării va furniza management eficient purificarea apelor reziduale din compuși fenolici.

Recenzori:

Yashin AA, doctor în științe tehnice, doctor în științe biologice, profesor al Departamentului de patologie generală al Institutului medical, instituția federală de învățământ bugetar de învățământ profesional superior „Universitatea de stat Tula”, Tula;

Korotkova A.A., doctor în științe biologice, profesor, șef al departamentului de bioecologie și turism, Universitatea Pedagogică de Stat din Tula numită după L.N. Tolstoi ", Tula.

Lucrarea a fost primită în 16.02.2015.

Referință bibliografică

Sheinkman L.E., Dergunov D.V., Savinova L.N. IDENTIFICAREA PARAMETRILOR PROCESULUI DE PURIFICARE FOTOCHIMICĂ A APELOR DEȘEURI INDUSTRIALE DIN POLUANȚI FENOLICI FOLOSIND METODE DE REGULARIZARE // Cercetări fundamentale. - 2015. - Nr. 4. - S. 174-179;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=37143 (data accesului: 17.09.2019). Vă aducem în atenție revistele publicate de editura „Academia de Științe ale Naturii”

Procesele mecanice de curățare includ filtrarea apei prin grătare, captarea nisipului și decantarea primară. Schema structurală automatizarea proceselor mecanice de tratare a apelor uzate este prezentată în Fig. 52.

Fig. 52. Schema structurală a ACS:

1 - cameră de distribuție; 2 - grătarul gropii în trepte; 3 - capcană orizontală pentru nisip; 4 - bazin primar; 5 - buncăr de nisip

Pentru captarea impurităților mecanice mari din apele uzate, se folosesc grătare. La automatizarea ecranelor, sarcina principală este de a controla greble, concasoare, transportoare și supape de poartă pe canalul de intrare. Apa trece prin grătar, pe care sunt reținute impuritățile mecanice, apoi, pe măsură ce se acumulează deșeurile, grătarul în trepte este pornit și curățat de deșeuri. grilajele cresc. Unghiul de înclinare a grătarului este de 60 o -80 o. Rake-ul este oprit fie de un dispozitiv de contact care este declanșat când nivelul scade la o valoare prestabilită, fie utilizând un releu de timp (după o anumită perioadă de timp).

Mai mult, după reținerea unor impurități mecanice mari, scurgerea este direcționată către capcane de nisip, care sunt proiectate pentru a captura nisipul și alți contaminanți minerali nedizolvati din apele uzate. Principiul funcționării capcanei de nisip se bazează pe faptul că, sub influența forțelor gravitaționale ale particulelor, gravitație specifică care sunt mai mult decât greutatea specifică a apei, pe măsură ce se mișcă împreună cu apa, cad în fund.

Capcana orizontală pentru nisip constă dintr-o parte de lucru, în care fluxul se mișcă și una sedimentară, al cărei scop este colectarea și stocarea nisipului căzut până când este îndepărtat. ca 30 - 60 s, diametrul calculat al particulelor de nisip este de 0,2 - 0,25 mm, viteza este mișcarea apei uzate 0,1 m / s. Dispozitivele automate din capcanele de nisip sunt folosite pentru a îndepărta nisipul atunci când acesta atinge nivelul maxim. Pentru normal și muncă eficientă grit trap, este necesar să se monitorizeze și să se controleze nivelul sedimentului, dacă acesta crește peste valoarea admisibilă, atunci acesta va fi fierbut și apa va fi contaminată cu substanțe stabilite anterior. De asemenea, îndepărtarea automată a nisipului poate fi efectuată la intervale regulate pe baza experienței de operare.

Apoi efluentul intră în rezervorul primar de decantare pentru reținerea substanțelor plutitoare și precipitate. Apa se mișcă încet de la centru la periferie și se scurge într-un jgheab periferic cu găuri inundate. Pentru a îndepărta nămolul din apele uzate, se folosește o fermă metalică cu rotație lentă, cu răzuitoare fixate pe ea, care rasturează nămolul în centrul bazinului, de unde este pompat periodic de un lift hidraulic. Timpul de ședere (depunere) al deșeurilor lichide este de 2 ore, viteza de mișcare a apei este de 7 m / s.

Automatizarea procesului de tratare a apelor uzate fizice și chimice

În sistemele de tratare a apelor uzate prin metode fizico-chimice, plutirea sub presiune este cea mai răspândită. Cu această metodă de purificare, apa uzată este saturată cu gaz (aer) sub presiune excesivă, care apoi scade rapid la presiunea atmosferică.

În fig. 53 prezintă o schemă bloc a unui ACP cu stabilizarea calității apei purificate prin schimbarea debitului debitului de recirculare care transportă o fază gazoasă fin dispersată la skimmer.

Sistemul constă dintr-un rezervor de flotație 1, un turometru 2-1, care măsoară concentrația particulelor suspendate în apa purificată, un dispozitiv de alarmă 2-3, un debitmetru 1-1, un regulator 1-2, supape de control 1 -3, care reglează debitul apelor uzate care intră în skimmer, și supapa 2-2, care reglează debitul debitului circulant saturat cu aer în receptorul de presiune 2.

Semnalul care apare atunci când concentrația de materii suspendate în apă la ieșirea flotatorului crește peste valoarea setată este trimis de la turbidometru 2-1 la regulator, care, prin supapa 2-2, crește debitul de recirculare. Noua cantitate de gaz reduce turbiditatea efluentului tratat. În același timp, odată cu creșterea debitului de recirculare prin rezervorul de flotație, apare un semnal de deviere la ieșirea debitmetrului 1-1, care este alimentat la regulatorul 1-2. Acest regulator reduce fluxul de apă uzată în skimmer după 1-3 ori, asigurând un debit total constant prin ea.

Orez. 53. Schema ACP a procesului de tratare a apelor uzate prin flotație sub presiune

Introducere

1. Structura sistemelor de control automat

2. Controlul expedierii

3. Monitorizarea funcționării instalațiilor de tratament

Lista bibliografică

Introducere

Automatizarea epurării biologice a apelor uzate - utilizarea mijloacelor tehnice, a metodelor economice și matematice, a sistemelor de control și gestionare, eliberând parțial sau complet o persoană de la participarea la procesele care au loc în capcanele de nisip, rezervoarele de sedimentare primare și secundare, rezervoarele de aerare, boi și altele structuri la o stație de epurare biologică Ape uzate.

Principalele obiective ale automatizării sistemelor și instalațiilor de eliminare a apelor uzate sunt îmbunătățirea calității evacuării apelor uzate și a epurării apelor uzate (evacuarea și pomparea neîntreruptă a apelor uzate, calitatea epurării apelor uzate etc.); reducerea costurilor de exploatare; îmbunătățirea condițiilor de muncă.

Funcția principală a sistemelor și instalațiilor de tratare a apelor uzate biologice este de a crește fiabilitatea instalațiilor prin monitorizarea stării echipamentelor și verificarea automată a fiabilității informațiilor și a stabilității instalațiilor. Toate acestea contribuie la stabilizarea automată a parametrilor proceselor tehnologice și a indicatorilor de calitate ai epurării apelor uzate, răspuns prompt la influențe perturbatoare (schimbarea cantității de ape uzate evacuate, schimbarea calității apelor uzate tratate). Detectarea rapidă contribuie la localizarea și eliminarea accidentelor și a defecțiunilor echipamente tehnologice... Furnizarea stocării și procesării operaționale a datelor și prezentarea acestora în forma cea mai informativă la toate nivelurile de management; analiza datelor și dezvoltarea de acțiuni de control și recomandări pentru personalul de producție coordonează gestionarea proceselor tehnologice, iar automatizarea pregătirii și prelucrării documentelor face posibilă accelerarea fluxului de lucru. Scopul final al automatizării este îmbunătățirea eficienței activităților de management.

1 Structura sistemelor de control automat

În cadrul fiecărui sistem există următoarele structuri: funcționale, organizaționale, informaționale, software, tehnice.

Baza pentru crearea unui sistem este structura funcțională, în timp ce restul structurilor sunt determinate de structura funcțională în sine.

Funcțional, fiecare sistem de control este împărțit în trei subsisteme:

· Controlul operațional și gestionarea proceselor tehnologice;

· Planificarea operațională a proceselor tehnologice;

· Calculul indicatorilor tehnici și economici, analiza și planificarea sistemului de canalizare.

În plus, subsistemele pot fi împărțite în funcție de criteriul eficienței (durata îndeplinirii funcțiilor) în niveluri ierarhice. Grupuri de funcții de același tip de același nivel sunt combinate în blocuri.

Structură funcțională ACS al stației de tratare este prezentat în Figura 1.

Fig. 1 Structura funcțională a SCA pentru tratarea stațiilor de epurare a apelor uzate

2 Controlul de supraveghere

Principalele procese tehnologice monitorizate și controlate de dispecer la stațiile de epurare biologică a apelor uzate sunt:

· Descărcarea nisipului din capcanele de nisip și nămol umed din rezervoarele primare de sedimentare;

· Stabilizarea valorii pH-ului apei care intră în rezervoarele de aerare la nivelul optim;

· Deversarea apelor uzate toxice într-un rezervor de urgență și alimentarea ulterioară treptată a acestora către rezervoarele de aerare;

· Aruncarea unei părți din fluxul de apă în rezervorul de stocare sau pomparea apei din acesta;

· Distribuția apelor uzate între rezervoarele de aerare care funcționează în paralel;

· Distribuția apelor uzate pe lungimea rezervorului de aerare pentru redistribuirea dinamică a volumului de lucru între oxidant și regenerator pentru a acumula nămol și a crește calitatea medie zilnică a apei purificate;

· Alimentare cu aer pentru a menține concentrația optimă de oxigen dizolvat în întregul volum al rezervorului de aerare;

Furnizarea de nămol activat de retur pentru a menține o sarcină constantă pe nămol conform substanțe organice;

· Descărcarea nămolului din rezervoarele secundare de sedimentare;

· Îndepărtarea excesului de nămol activat din rezervoarele de aerare pentru a-și menține vârsta optimă;

· Pornirea și oprirea pompelor și a suflantelor pentru a minimiza consumul de energie pentru pomparea apei, nămolului, nămolului și aerului.

În plus, următoarele semnale sunt transmise de la facilitățile controlate către camerele de control: oprirea de urgență a echipamentului; încălcarea procesului tehnologic; limita nivelurilor de ape uzate din rezervoare; concentrația maximă de gaze explozive în incintele industriale; concentrația limitativă de clor în camera de clorare.

Dacă este posibil, camerele camerelor de control ar trebui să fie amplasate aproape de structurile tehnologice (stații de pompare, stații de suflare, laboratoare etc.), deoarece emiterea acțiunilor de control se efectuează pe diferite regulatoare electronice și pneumatice sau direct pe actuatoare. În camerele de control, vor fi prevăzute spații auxiliare (camere de odihnă, o baie, un depozit și un atelier de reparații).

3 Monitorizarea funcționării stațiilor de epurare

Pe baza datelor control tehnologicși controalele proceselor prezic programul de curgere a apelor uzate, calitatea și programul de consum de energie pentru a minimiza costurile globale de tratare a apei. Controlul și gestionarea acestor procese se efectuează folosind un complex de computere care funcționează fie în modul de consilier al dispecerului, fie în control automat.

Controlul procesului de înaltă calitate și controlul optimizat al acestuia pot fi asigurate prin măsurarea unor parametri precum gradul de toxicitate al apelor uzate pentru microorganismele cu nămol activat, intensitatea biooxidării, DBO a apei primite și tratate, activitatea nămolului și altele care nu pot fi determinate de măsurare directă. Acești parametri pot fi determinați prin calcul pe baza măsurării ratei consumului de oxigen în rezervoarele de proces cu volum mic cu un mod de încărcare special. Rata consumului de oxigen este determinată de momentul scăderii concentrației de oxigen dizolvat de la valorile maxime la valorile minime stabilite atunci când aerarea este oprită sau de scăderea concentrației de oxigen dizolvat pentru un timp dat sub aceleași condiții. Măsurarea se efectuează într-o instalație ciclică formată dintr-o unitate tehnologică și un controler cu microprocesor care controlează unitățile de măsurare și calculează rata consumului de oxigen. Timpul unui ciclu de măsurare este de 10-20 de minute, în funcție de viteză. Unitatea tehnologică poate fi instalată pe puntea de întreținere a rezervorului de aerare sau a stabilizatorului aerob. Designul asigură funcționarea contorului în aer liber iarna. Rata consumului de oxigen poate fi determinată continuu în reactoare cu volum mare la curent continuu. furnizarea de nămol activ, apă uzată și aer. Sistemul este echipat cu dozatoare cu jet plat cu o capacitate de 0,5-2 și 1 oră. Simplitatea designului și debitele ridicate de apă asigură o fiabilitate ridicată a măsurării într-un mediu de producție. Contoarele pot fi utilizate pentru a monitoriza continuu încărcătura de materie organică. O mai mare precizie și sensibilitate a măsurării ratei consumului de oxigen sunt asigurate de sistemele de măsurare manometrice echipate cu reactoare sigilate, a căror presiune este menținută prin adăugarea de oxigen. Sursa de oxigen este, de regulă, un electrolizator controlat de un sistem de impulsuri sau de stabilizare continuă a presiunii. Cantitatea de oxigen furnizată este o măsură a vitezei cu care este consumat. Contoare de acest tip sunt destinate cercetării de laborator și sistemelor de măsurare a DBO.

Scopul principal al ACS cu alimentare cu aer este de a menține concentrațiile specificate de oxigen dizolvat în întregul volum al rezervorului de aerare. Funcționarea stabilă a acestor sisteme poate fi asigurată dacă semnalul este utilizat pentru a controla nu numai contorul de oxigen, ci și debitul apei uzate sau rata consumului de oxigen în miezul rezervorului de aerare.

Reglarea sistemelor de aerare vă permite să stabilizați regimul tehnologic de curățare și să reduceți consumul mediu anual de energie cu 10-20%. Ponderea consumului de energie pentru aerare este de 30-50% din costul tratamentului biologic, iar consumul specific de energie pentru aerare variază de la 0,008 la 2,3 kWh / m.

Sistemele tipice de control al eliberării nămolului mențin o interfață predeterminată nămol-apă. Fotosenzorul nivelului de separare este instalat pe partea laterală a bazinului din zona stagnantă. Calitatea reglării acestor sisteme poate fi îmbunătățită prin utilizarea unui comutator de nivel cu ultrasunete. O calitate superioară a apei purificate poate fi obținută dacă pentru reglare este utilizat un indicator de nivel de monitorizare a interfeței nămol-apă.

Pentru a stabiliza regimul nămolului nu numai al rezervoarelor de sedimentare, ci și al întregului rezervor de aerare - stația de pompare a nămolului de retur - clarificator secundar, este necesar să se mențină un coeficient de recirculare dat, adică astfel încât descărcarea nămolului evacuat să fie proporțional cu debitul apelor uzate primite. Nivelul în picioare al nămolului este măsurat pentru a monitoriza indirect modificarea indicelui de nămol sau defecțiunea sistemului de control al fluxului de nămol.

La reglarea evacuării excesului de nămol, este necesar să se calculeze cantitatea de nămol acumulată în timpul zilei, pentru a elimina numai nămolul aderent din sistem și a stabiliza vechimea nămolului. Acest lucru asigură o calitate ridicată a nămolului și o rată optimă de biooxidare. Datorită lipsei contoarelor pentru concentrația nămolului activat, această problemă poate fi rezolvată folosind contori ai ratei consumului de oxigen, deoarece rata de creștere a nămolului și rata consumului de oxigen sunt corelate. Unitatea de calcul a sistemului integrează cantitatea de consum de oxigen și cantitatea de nămol eliminat și, o dată pe zi, ajustează debitul stabilit al nămolului în exces. Sistemul poate fi utilizat atât pentru descărcarea continuă cât și periodică a excesului de nămol.

La oxitani, se impun cerințe mai mari asupra calității menținerii regimului de oxigen din cauza pericolului de intoxicație cu nămol la concentrații mari de oxigen dizolvat și o scădere bruscă a ratei de curățare la concentrații scăzute. Când funcționați rezervoarele de oxigen, este necesar să controlați atât alimentarea cu oxigen, cât și evacuarea gazelor de eșapament. Alimentarea cu oxigen este controlată fie de presiunea fazei gazoase, fie de concentrația de oxigen dizolvat din miez. Evacuarea gazelor reziduale este controlată fie proporțional cu debitul apei uzate, fie cu concentrația de oxigen din gazul tratat.

Lista bibliografică

1. Voronov Yu.V., Yakovlev S.V. Eliminarea apei și tratarea apelor uzate / manual pentru universități: - M.: Editura Asociației universităților din construcții, 2006 - 704.

Introducere

Partea teoretică

1.1 Bazele funcționării epurării apelor uzate

2 Analiza metodelor moderne de tratare a apelor uzate

3 Analiza posibilității de automatizare a proceselor de epurare a apelor uzate

4 Analiza hardware-ului existent (controlere programabile logice PLC) și instrumente software

5 Concluzii din primul capitol

2. Partea schematică

2.1 Elaborarea unei diagrame structurale a nivelului apei pentru umplerea rezervorului

2.2 Elaborarea unei diagrame funcționale

3 Calculul de către organismul de reglementare

4 Determinarea setărilor controlerului. Sinteza ACS

5 Calculul parametrilor ADC încorporat

2.6 Concluzie la capitolul al doilea

3. Partea software

3.1 Dezvoltarea unui algoritm pentru funcționarea sistemului SAC în mediul CoDeSys

3.2 Dezvoltarea programului în mediul CoDeSys

3 Dezvoltarea unei interfețe pentru afișarea vizuală a informațiilor de măsurare

4 Concluzii din capitolul al treilea

4. Partea organizatorică și economică

4.1 Eficiența economică a sistemului de control al procesului

2 Calculul principalelor costuri ale sistemului de control

3 Organizarea proceselor de producție

4.4 Concluzii privind secțiunea a patra

5. Siguranța vieții și protecția mediului

5.1 Siguranța vieții

2 Protecția mediului

3 Concluzii la capitolul al cincilea

Concluzie

Bibliografie

Introducere

În orice moment, așezarea oamenilor și amplasarea facilităților industriale au fost implementate în imediata vecinătate a corpurilor de apă dulce utilizate în scopuri potabile, igienice, agricole și industriale. În procesul de utilizare a apei de către bărbat, ea a schimbat-o proprietăți naturale iar în unele cazuri a devenit periculos în sens sanitar. Ulterior, odată cu dezvoltarea echipamentelor de inginerie în orașe și instalații industriale, a apărut necesitatea dispozitivului de modalități organizate de deviere a fluxurilor de ape uzate contaminate prin structuri hidraulice speciale.

În prezent, importanța apei dulci ca materie primă naturală este în continuă creștere. Atunci când este utilizată în viața de zi cu zi și în industrie, apa este contaminată cu substanțe de origine minerală și organică. Această apă este denumită în mod obișnuit apă uzată.

În funcție de originea apelor uzate, acestea pot conține substanțe toxice și agenți patogeni ai diferitelor boli infecțioase. Sistemele de gestionare a apelor din orașe și întreprinderi industriale sunt echipate cu complexe moderne de conducte de gravitație și presiune și alte structuri speciale care implementează drenarea, purificarea, neutralizarea și utilizarea apei și a sedimentelor formate. Astfel de complexe se numesc sisteme de drenaj. Sistemele de drenaj asigură, de asemenea, drenarea și tratarea ploii și a apei topite. Construcția sistemelor de drenaj a fost dictată de necesitatea de a asigura condiții normale de viață pentru populația orașelor și orașelor și de a menține o stare bună a mediului.

Dezvoltarea industrială și creșterea urbană în Europa în secolul al XIX-lea. Au condus la construirea canalelor de drenaj. Un puternic impuls pentru dezvoltarea eliminării apelor reziduale urbane a fost epidemia de holeră din Anglia în 18g. În anii următori în această țară, prin eforturile parlamentului, s-au luat măsuri pentru înlocuirea canalelor deschise cu canale subterane și au fost aprobate standarde pentru calitatea apelor uzate deversate în corpurile de apă, tratarea biologică a apelor uzate menajere a fost organizată în câmpurile irigate.

În 1898, primul sistem de drenaj a fost pus în funcțiune la Moscova, care include rețele de drenaj gravitațional și sub presiune, o stație de pompare și câmpuri de irigații Lublin. Ea a devenit strămoșul celui mai mare sistem de epurare și tratare a apelor uzate din Moscova din Europa.

O importanță deosebită este dezvoltarea sistem modern eliminarea apelor uzate menajere și industriale, asigurând un grad ridicat de protecție a mediului împotriva poluării. Cele mai semnificative rezultate au fost obținute în dezvoltarea de noi soluții tehnologice în problemele utilizării eficiente a apei în sistemele de drenaj și tratarea apelor uzate industriale.

Condițiile preliminare pentru rezolvarea cu succes a acestor probleme în construcția sistemelor de drenaj sunt dezvoltările realizate de specialiști cu înaltă calificare care utilizează cele mai recente realizări ale științei și tehnologiei în domeniul construcției și reconstrucției rețelelor de drenaj și a instalațiilor de tratare.

1. Partea teoretică

1 Bazele funcționării epurării apelor uzate

Apă uzată - orice apă și precipitații atmosferice deversate în corpurile de apă din teritoriile întreprinderilor industriale și din zonele populate prin sistemul de canalizare sau prin gravitație, ale căror proprietăți au fost deteriorate ca urmare a activității umane.

Apele uzate pot fi clasificate în funcție de sursa de origine în:

) Apele uzate industriale (industriale) (generate în procese tehnologice în producția sau exploatarea mineralelor) sunt evacuate printr-un sistem de canalizare industrial sau general.

) Apele uzate menajere (menajere și fecale) (generate în spații rezidențiale, precum și în spații menajere în producție, de exemplu, dușuri, toalete), sunt evacuate printr-un sistem menajer sau de canalizare generală.

) Apele reziduale de suprafață (împărțite în apă de ploaie și decongelate, adică formate în timpul topirii zăpezii, gheaței, grindinii), sunt de obicei evacuate prin sistemul de canalizare pluvială. Ele pot fi numite și „drenuri de furtună”.

Apele uzate industriale, spre deosebire de apele uzate atmosferice și menajere, nu au o compoziție constantă și pot fi împărțite în funcție de:

) Compoziția poluanților.

) Concentrația poluanților.

) Proprietățile poluanților.

) Aciditate.

) Acțiune toxică și efectul poluanților asupra corpurilor de apă.

Scopul principal al epurării apelor uzate este alimentarea cu apă. Sistemul de alimentare cu apă (al unei zone populate sau al unei întreprinderi industriale) trebuie să asigure primirea apei din surse naturale, purificarea acesteia, dacă este cauzată de cerințele consumatorilor, și furnizarea către locurile de consum.

Schema de alimentare cu apă: 1 - sursă de alimentare cu apă, 2 - structură de admisie a apei, 3 - stație de pompare a creșterii I, 4 - instalații de tratare, 5 - rezervor de apă curată, 6 - stație de pompare a creșterii II, 7 - conducte de apă, 8 - turn de apă, 9 - rețea de distribuție a apei.

Pentru îndeplinirea acestor sarcini, sunt utilizate următoarele structuri, care sunt de obicei parte a sistemului de alimentare cu apă:

) Structuri de admisie a apei, cu ajutorul cărora se primește apă din surse naturale.

) Structuri de ridicare a apei, adică stații de pompare care furnizează apă către locurile de purificare, depozitare sau consum.

) Instalații pentru purificarea apei.

) Conducte de apă și rețele de alimentare cu apă care servesc pentru transportul și furnizarea apei către locurile de consum al acesteia.

) Turnuri și rezervoare, care joacă rolul de reglare și rezervoare rezervoare în sistemul de alimentare cu apă.

1.2 Analiza metodelor moderne de tratare a apelor uzate

Metodele moderne de tratare a apelor uzate pot fi împărțite în mecanică, fizico-chimică și biochimică. În procesul de tratare a apelor uzate, se formează nămol, care este supus neutralizării, dezinfectării, deshidratării, uscării, este posibilă eliminarea ulterioară a nămolului. Dacă, în conformitate cu condițiile de deversare a apelor uzate într-un rezervor, este necesar un grad mai mare de purificare, atunci după instalații biologice complete de tratare a apelor uzate, sunt amenajate instalații de epurare profundă.

Instalațiile mecanice de tratare a apelor uzate sunt proiectate pentru a reține impuritățile nedizolvate. Acestea includ grătare, site, capcane pentru nisip, rezervoare de sedimentare și filtre de diferite modele. Grătarele și sitele sunt proiectate pentru a prinde contaminanți organici și minerali.

Capcanele de nisip sunt folosite pentru a separa impuritățile minerale, în principal nisipul. Iazurile de decantare prind poluarea apelor uzate care decantează și plutesc.

Pentru purificarea apelor uzate industriale care conțin contaminanți specifici, se folosesc structuri, numite capcane pentru grăsimi, capcane pentru ulei, capcane pentru ulei și rășină etc.

Stațiile mecanice de tratare a apelor uzate sunt o etapă preliminară înainte de tratarea biologică. Cu tratamentul mecanic al apelor uzate urbane, este posibil să se rețină până la 60% din contaminanții nedizolvati.

Metodele fizico-chimice de tratare a apelor uzate urbane, luând în considerare indicatorii tehnici și economici, sunt utilizate foarte rar. Aceste metode sunt utilizate în principal pentru tratarea apelor uzate industriale.

Metodele de tratare fizică și chimică a apelor uzate industriale includ: tratarea reactivilor, sorbția, extracția, evaporarea, degazarea, schimbul de ioni, ozonizarea, electroflotarea, clorarea, electrodializa etc.

Metodele biologice de tratare a apelor uzate se bazează pe activitatea vitală a microorganismelor care mineralizează compușii organici dizolvați, care sunt surse de hrană pentru microorganisme. Facilitățile de tratament biologic pot fi împărțite condiționat în două tipuri.

Figura 3 - Schema de tratare a apelor uzate folosind biofiltre

Schema de tratare a apelor uzate folosind biofiltre: 1 - grătar; 2 - capcană de nisip; 3 - conducta de îndepărtare a nisipului; 4 - bazin primar; 5 - îndepărtarea nămolului; 6 - biofiltru; 7 - sprinkler cu jet; 8 - punctul de clorurare; 9 - clarificator secundar; 10 - eliberare.

Tratarea mecanică a apelor uzate poate fi efectuată în două moduri:

) Prima metodă constă în filtrarea apei prin rețele și site, în urma cărora solidele sunt separate.

) A doua metodă constă în depunerea apei în rezervoare speciale de sedimentare, în urma cărora particulele minerale se așează pe fund.

Figura 4 - Diagrama tehnologică a unei stații de epurare cu epurare mecanică a apelor uzate

Schema tehnologică: 1 - ape uzate; 2 - zăbrele; 3 - capcane pentru nisip; 4 - rezervoare de sedimentare; 5 - mixere; 6 - rezervor de contact; 7 - eliberare; 8 - concasoare; 9 - zone nisipoase; 10 - digestoare; 11 - camera de clorare; 12 - platforme de nămol; 13 - refuz; 14 - pulpa; 15 - pulpa de nisip; 16 - sediment brut; 17 - nămol fermentat; 18 - apa de scurgere; 19 - apă cu clor.

Apa uzată din rețeaua de canalizare merge mai întâi la rețele sau site, unde sunt filtrate, iar componentele mari - cârpe, deșeuri de bucătărie, hârtie etc. - sunt tinuti. Componentele mari prinse de bare și plase sunt scoase pentru decontaminare. Apa uzată filtrată pătrunde în capcanele de nisip, unde sunt reținute impurități de origine minerală (nisip, zgură, cărbune, cenușă etc.).

1.3 Analiza posibilității automatizării, proceselor de epurare a apelor uzate

Principalele obiective ale automatizării sistemelor și instalațiilor de evacuare a apelor uzate sunt îmbunătățirea calității evacuării apelor uzate și a epurării apelor uzate (evacuarea și pomparea neîntreruptă a apelor uzate, calitatea epurării apelor uzate etc.) pentru a reduce costurile de funcționare și pentru a îmbunătăți condițiile de lucru.

Funcția principală a sistemelor și structurilor de evacuare a apelor uzate este de a crește fiabilitatea structurilor prin monitorizarea stării echipamentelor și verificarea automată a fiabilității informațiilor și a stabilității structurilor. Toate acestea contribuie la stabilizarea automată a parametrilor proceselor tehnologice și a indicatorilor de calitate a epurării apelor uzate, răspuns prompt la influențe perturbatoare (schimbarea cantității de ape uzate evacuate, schimbarea calității apelor uzate tratate). Scopul final al automatizării este îmbunătățirea eficienței activităților de management. Sistemul de management al stației de epurare are următoarele structuri: funcțional; organizațional; informațional; software; tehnic.

Baza pentru crearea unui sistem este structura funcțională, în timp ce restul structurilor sunt determinate de structura funcțională în sine. Funcțional, fiecare sistem de control este împărțit în trei subsisteme:

controlul operațional și gestionarea proceselor tehnologice;

planificarea operațională a proceselor tehnologice;

calculul indicatorilor tehnici și economici, analiza și planificarea sistemului de canalizare.

Figura 5 - Structura funcțională a SCA pentru instalațiile de tratament

Pentru a crește eficiența transmiterii datelor, a comunicării cu sălile de control și a gestionării evacuării apei, precum și a proceselor de tratare a apelor uzate, nu este întotdeauna posibil să se recomande înlocuirea sistem fiabil telefonie la fibra optica. În același timp, majoritatea proceselor din sistemele de control automat pentru rețelele de drenaj, stațiile de pompare și stațiile de epurare a apelor uzate vor fi efectuate pe un computer. Acest lucru se aplică și contabilității, analizei, calculelor planificării și lucrărilor pe termen lung, precum și executării documente necesare pentru raportarea cu privire la funcționarea tuturor sistemelor și structurilor de drenaj.

Pentru a asigura buna funcționare a sistemelor de canalizare, pe baza contabilității și analizei de raportare, este posibilă efectuarea unei planificări pe termen lung, care, în cele din urmă, va crește fiabilitatea întregului complex.

1.4 Analiza hardware-ului existent (controlere programabile logice PLC) și software

Controlerele logice programabile (PLC) au fost parte integrantă a automatizării instalațiilor și a sistemelor de control al proceselor de zeci de ani. Gama de aplicații în care sunt utilizate PLC-uri este foarte largă. S-ar putea ca. sisteme simple sisteme de control al iluminatului și de monitorizare a mediului în uzinele chimice. Unitatea centrală a PLC-ului este controlerul, la care se adaugă componente care oferă funcționalitatea necesară și care este programat pentru a efectua o anumită sarcină.

Controlerele sunt produse atât de producători de electronice cunoscuți, de exemplu „Siemens”, „Fujitsu” sau „Motorola”, cât și firme specializate în producția de electronice de control, de exemplu „Texas Instruments Inc.”. Bineînțeles, toate controlerele diferă nu numai prin funcționalitate, ci și prin combinația dintre preț și calitate. Deoarece în acest moment microcontrolerele Siemens sunt cele mai răspândite în Europa, ele pot fi găsite atât la unitățile de producție, cât și la băncile de laborator, vom opta pentru un producător german.

Figura 6 - Modulul logic „LOGO”

Domeniul de aplicare: controlul echipamentelor tehnologice (pompe, ventilatoare, compresoare, prese) sisteme de încălzire și ventilație, sisteme de transport, sisteme de control trafic rutier, controlul echipamentelor de comutare etc.

Programarea controlerelor Siemens - Modulele LOGO! Basic pot fi efectuate de la tastatură cu informații afișate pe afișajul încorporat.

Tabelul 1 Specificații

Tensiune de alimentare / tensiune de intrare: valoare nominală ~ 115 ... 240 V Frecvență curent alternativ~ 47 ... 63 Hz Consum de energie la tensiunea de alimentare ~ 3,6 ... 6,0 W / ~ 230 V Intrări discrete: Număr de intrări: 8 Tensiune de intrare: nivel scăzut, nici un nivel superior, nu mai puțin de 5 V 12 V Curent de intrare : nivel scăzut, nici un nivel mai ridicat, nu mai puțin de ~ 0,03 mA ~ 0,08 mA / = 0,12 mA Ieșiri discrete: Număr de ieșiri 4 Izolare galvanică da Conectarea unei intrări discrete ca sarcină Intrări analogice posibile: Număr de intrări 4 (I1 și I2 , I7 și I8) Domeniu de măsurare = 0 ... 10 V Tensiune maximă de intrare = 28,8 V Grad de carcase de protecție IP 20 Greutate 190 g

Procesul de programare a controlerului Siemens este redus la conexiunea programatică a funcțiilor necesare și setarea setărilor (întârzieri on / off, valori ale contorului etc.). Pentru a efectua toate aceste operații, se utilizează sistemul de meniu încorporat. Programul terminat poate fi scris într-un modul de memorie inclus în interfața „LOGO!”

Microcontrolerul "LOGO!", Compania germană "Siemens", este potrivit pentru toți parametrii tehnici.

Luați în considerare microcontrolerele interne. În prezent, în Rusia nu există multe întreprinderi care se ocupă cu producția de echipamente pentru microcontrolere. În prezent, o întreprindere de succes specializată în producția de sisteme de automatizare a controlului este compania „OWEN”, care are la dispoziție facilități de producție în regiunea Tula. Din 1992, această companie este specializată în producția de microcontrolere și echipamente pentru senzori.

Liderul microcontrolerelor OWEN este o serie de controlere logice PLC.

Figura 7 - Vedere externă a PLC-150

PLC-150 poate fi utilizat în diverse domenii - de la crearea de sisteme de control pentru obiecte mici și mijlocii și până la construirea sistemelor de dispecerizare. Exemplu Automatizarea unui sistem de alimentare cu apă a clădirii utilizând un controler OWEN PLC 150 și un modul de ieșire OWEN MVU 8.

Figura 8 - Diagrama alimentării cu apă a clădirii utilizând PLC 150

Să luăm în considerare principalii parametri tehnici ai PLC-150. Informații generale sunt date în tabel.

Tabelul 2 Informații generale

Proiectare Carcasă unificată pentru montare pe șină și DIN (lățime 35 mm), lungime 105 mm (6U), pas terminal 7,5 mm Grad de protecție al carcasei IP20 Alimentare: PLC150 și 22090 ... 264 VAC (tensiune nominală 220 V) cu frecvență 47 ... 63 Hz Indicator panou frontal 1 indicator sursă de alimentare 6 indicatori de stare de intrare digitală 4 indicatori de stare de ieșire 1 indicator de comunicare cu CoDeSys 1 indicator de funcționare a programului utilizator Consum de energie 6 W

Resursele controlerului logic PLC-150 sunt prezentate în Tabelul 3.

Tabelul 3 Resurse

Unitate centrală de procesare 32 & x bit RISC și 200 MHz procesor bazat pe capacitatea RAM de bază ARM9 8 MVO Stocare de memorie nevolatilă a programelor și arhivelor CoDeSys de bază 4 MV Păstrare și dimensiune memorie 4 kPLC timp ciclu Minim 250 μs (non-fix), tipic de la 1 ms

Informațiile despre intrările digitale sunt date în tabelul 4.

Tabelul 4 Intrări digitale

Numărul de intrări discrete 6 Izolarea galvanică a intrărilor discrete Nu, grup Izolarea electrică a intrărilor discrete 1,5 kV Frecvența maximă a unui semnal aplicat unei intrări discrete 1 kHz cu procesare software 10 kHz cu un contor hardware și un procesor encoder

Informațiile privind intrările analogice sunt date în tabelul 5.

Tabelul 5 Intrări analogice

Număr de intrări analogice 4 Tipuri de semnale de intrare unificate acceptate Tensiune 0 ... 1 V, 0 ... 10 V, -50 ... + 50 mV Curent 0 ... 5 mA, 0 (4) ... 20 mA Rezistență 0 .. .5 kΩ Tipuri de senzori suportați Rezistență termică: TSM50M, TSP50P, TSM100M, TSP100P, TSN100N, TSM500M, TSP500P, TSN500N, TSP1000P, TSN1000N Termocupluri: THK (L), TZHP (J), TKHK , TZHP (J), K), TPP (R), TPR (V), TBR (A & 1), TBR (A & 2) Capacitatea ADC încorporată 16 biți Rezistența internă a intrării analogice: în modul de măsurare a curentului în modul de măsurare a tensiunii 0 ... 10 V 50 Ohm aproximativ 10 kΩ intrare analogică 0,5 s Limită eroare de măsurare intrinsecă redusă pentru intrări analogice 0,5% Izolarea galvanică a intrărilor analogice niciuna

Programarea PLC-150 se realizează utilizând sistemul de programare profesional CoDeSys v.2.3.6.1 și versiuni ulterioare. CoDeSys este un sistem de dezvoltare a controlerului. Complexul este format din două părți principale: mediul de programare CoDeSys și sistemul de execuție CoDeSys SP. CoDeSys rulează pe un computer și este utilizat pentru pregătirea programelor. Programele sunt compilate în codul rapid al mașinii și încărcate în controler. CoDeSys SP rulează în controler, oferă descărcare și depanare cod, întreținere I / O și alte funcții de service. Peste 250 de companii renumite produc echipamente cu CoDeSys. Mii de oameni lucrează cu acesta în fiecare zi pentru a rezolva problemele de automatizare industrială. Astăzi CoDeSys este cel mai utilizat complex de programare IEC din lume. În practică, el însuși servește ca standard și model pentru sistemele de programare IEC.

Sincronizarea PLC-ului cu un computer personal se realizează utilizând portul „COM”, care este disponibil pe fiecare computer personal.

Microcontrolerul companiei "OWEN" de producție internă este potrivit pentru toți parametrii. La acesta pot fi conectate atât dispozitive de măsurare analogice, cât și digitale cu semnale unificate. Controlerul se potrivește cu ușurință cu un computer personal folosind un port „COM”, există posibilitatea de acces de la distanță. Este posibilă coordonarea PLC-150 cu controlere logice programabile ale altor producători. PLC-150 este programat folosind Control Controller Development System (CoDeSys), un limbaj de programare la nivel înalt.

5 Concluzii din primul capitol

În acest capitol, au fost luate în considerare elementele de bază ale funcționării epurării apelor uzate, o analiză a metodelor moderne de epurare și posibilitatea automatizării acestor procese.

A fost efectuată o analiză a hardware-ului existent (controlere programabile logice PLC) și a software-ului pentru controlul echipamentelor tehnologice în timpul epurării apelor uzate. A fost efectuată analiza producătorilor interni și străini de microcontrolere.

2. Partea schematică

Una dintre funcțiile importante ale automatizării este: controlul și gestionarea automată a proceselor tehnologice, echipamentele stațiilor de pompare și a instalațiilor de tratare, crearea de locuri de muncă automatizate pentru toate specialitățile și profilurile de lucru bazate pe tehnologii moderne.

Rețelele moderne de drenaj și stațiile de pompare ar trebui, dacă este posibil, să fie proiectate cu control fără prezența constantă a personalului de întreținere.

1 Elaborarea unei diagrame structurale a nivelului apei pentru umplerea rezervorului principal

Schema bloc a sistemului de control automat este prezentată în Figura 9:

Figura 9 - Diagrama bloc

PLC-150 este afișat în partea dreaptă a diagramei bloc. În dreapta acestuia se află interfața pentru conectarea la o rețea locală (Ethernet) pentru obținerea accesului la distanță la controler. Semnalul este transmis digital. Interfața RS-232 este utilizată pentru coordonarea cu un computer personal. Deoarece controlerul nu solicită componentele tehnice ale computerului, chiar și o „mașină” slabă, cum ar fi Pentium 4 sau modele similare, va fi suficientă pentru funcționarea corectă a întregului sistem. Semnalul dintre PLC-150 și computerul personal este transmis în formă digitală.

2 Elaborarea unei diagrame funcționale

Diagrama funcțională a sistemului automat de control al nivelului apei este prezentată în Figura 10:

Figura 10 diagramă funcțională

Transferați parametrii funcției obiectului de control

Conform termenilor de referință, avem:

H = 3 [m] - înălțimea țevii.

h 0= 1,0 [m] -set nivel.

Î n0 = 12000 [l / h] - debit nominal.

d = 1,4 [m] - diametrul conductei.

Funcția de transfer OA:

(1)

Să calculăm valorile numerice ale funcției de transfer.

Secțiunea transversală a rezervorului:

(2)

Debit nominal:

(3)

Coeficient de transfer K:

(4)

Constanta de timp T:

(5)

Astfel, funcția de transfer pentru obiectul de control va arăta astfel:

(6)

Structura sistemului de control automat este prezentată în Figura 0:

Figura 11 - Schema bloc a ACS

Unde: Кр.о. - coeficientul de transmisie al corpului de reglare (RO) al fluxului de intrare Qpo;

Kd - coeficientul de transmisie al senzorului de nivel h

Funcția de transfer WP a regulatorului automat

Calculul câștigului regulatorului K p.o :

Unde - schimbarea fluxului de intrare;

modificarea gradului de deschidere a supapei (în procente).

Dependența fluxului de intrare de gradul de deschidere a supapei este prezentată în Figura 12:

Figura 12 - Dependența fluxului de intrare de gradul de deschidere a supapei

Evaluarea coeficientului de transmisie al senzorului de nivel

Coeficientul de transmisie al senzorului de nivel este definit ca raportul dintre creșterea parametrului de ieșire al senzorului de nivel i [mA] la parametrul de intrare [m].

Înălțimea maximă a nivelului de lichid pe care ar trebui să o măsoare senzorul de nivel corespunde cu 1,5 metri, iar schimbarea semnalului de ieșire unificat curent al senzorului de nivel atunci când nivelul se modifică în intervalul 0-1,5 metri corespunde cu 4-20 [mA ].

(7)

Senzorii de nivel industrial generali au o funcție încorporată de netezire a semnalului de ieșire printr-o legătură de filtru inerțială de ordinul întâi cu o constantă de timp setată Tf în intervalul de la unități la zeci de secunde. Alegem constanta de timp a filtrului Tf = 10 s.

Apoi, funcția de transfer a senzorului de nivel este:

(8)

Structura sistemului de control va lua forma:

Figura 13 - structura sistemului de control

Structură simplificată a sistemului de control cu valori numerice:

Figura 14 - structura simplificată a sistemului de control

Caracteristicile de frecvență amplitudine-fază logaritmice ale porțiunii neschimbate a sistemului

LAFCh din partea neschimbabilă a ACS este construit printr-o metodă aproximativă, care constă în faptul că pentru o legătură cu o funcție de transfer:

(9)

într-o grilă logaritmică de coordonate până la o frecvență de 1 / T, unde T = 56 s este o constantă de timp, LFC are forma unei linii drepte paralele cu axa frecvenței la nivelul de 20 log K = 20 log0. 43 = -7,3 dB, iar pentru frecvențe mai mari de 1 / T, LAFC are forma unei linii drepte cu o pantă de -20db / dec până la frecvența de cuplare 1 / Tf, unde panta se schimbă suplimentar cu -20db / dec și este -40db / dec.

Frecvențe de cuplare:

(10)

(11)

Astfel, avem:

Figura 15 - LAFC a sistemului original în buclă deschisă

2.3 Calculul de către autoritatea de reglementare a costurilor de intrare și de ieșire

Să alegem un regulator pe baza debitului condițional Cv.

Valoarea Cv este calculată conform standardului internațional DIN EN 60534 conform următoarei formule:

(12)

unde Q - debit [m 3/ h], ρ - densitatea lichidelor [kg / m 3], Δ p este diferența de presiune [bar] în amonte de supapă (P1) și în aval de supapă (P2) în direcția de curgere.

Apoi pentru corpul de reglare al debitului Q n0 conform datelor inițiale:

(13)

Pentru o posibilă modificare a debitului Qp în procesul de control automat în raport cu valoarea sa nominală Qp 0valoarea maximă a Qп este considerată a fi de două ori valoarea nominală, adică .

Aria debitului pentru debitul de intrare este calculată după cum urmează:

(14)

În mod similar, pentru fluxul de ieșire, avem:

(15)

(16)

2.4 Determinarea setărilor controlerului. Sinteza ACS

Construcția LAFC a unei bucle deschise ACS decurge din corolarul teoriei sistemelor liniare, care este că dacă LAFC a unui sistem în buclă deschisă (constând din legături de fază minime) are o pantă de -20 dB / dec în regiunea frecvențelor semnificative (sectorul tăiat cu ± 20 dB linii, apoi:

tunurile autopropulsate închise sunt stabile;

funcția tranzitorie a ACS închis este apropiată de monotonă;

timpul de reglementare

. (17)

Structura unui sistem open source cu un controler PI:

Figura 16 - Structura sistemului original cu un controler PI

LAFC dorit (L f ) al celui mai simplu tip de ACS cu buclă deschisă, care într-o formă închisă ar satisface indicatorii de calitate specificați, ar trebui să aibă o pantă LAPH în vecinătatea frecvențelor semnificative egale cu -20 dB / dec și o intersecție cu axa frecvenței la :

(18)

În regiunea asimptotei de joasă frecvență, pentru a crea o eroare statică zero (conform declarației de lucru) δ st = 0, caracteristicile de frecvență ale sistemului în buclă deschisă trebuie să corespundă integratorului cel puțin de ordinul 1. Atunci este natural să se formeze în această zonă LFCH dorit sub forma unei linii drepte cu o pantă de -20 dB / dec. ca o continuare a Lzh din regiunea frecvențelor esențiale. Pentru a simplifica implementarea ACS, asimptota de înaltă frecvență ar trebui să corespundă asimptotei de înaltă frecvență a părții neschimbate a sistemului. Astfel, LFC-ul dorit al unui sistem cu buclă deschisă este prezentat în Figura 0:

Figura 17 - LAFC dorit al unui sistem cu buclă deschisă

Conform structurii adoptate a unui ACS industrial, singurul mijloc de a aduce LAFC din partea neschimbată a L LF la L f este un controler PI cu funcție de transfer LAFC (la K R =1)

Figura 18 - LAFC al controlerului PI

Figura 14 arată că pentru în regiunea de frecvență joasă, LAFC al controlerului PI corespunde unei legături de integrare cu o schimbare de fază negativă de -90 grade și pentru caracteristicile de frecvență ale regulatorului corespund unei legături de amplificare cu o defazare zero în regiunea frecvențelor esențiale ale sistemului proiectat, cu o alegere adecvată a valorii T și .

Luăm constanta de integrare a controlerului egală cu constanta de timp T a obiectului de control, adică T și = 56, la K R = 1. Apoi LFC-ul ACS deschis ia forma L 1= L LF + L pi corespunzător calitativ formei L f în figură, dar cu un câștig mai mic. Pentru a potrivi LFC-ul sistemului proiectat cu L f este necesar să creșteți câștigul sistemului cu buclă deschisă cu 16 dB, adică de 7 ori. Prin urmare, setările controlerului sunt definite.

Figura 19 - Sinteza ACS. Determinarea setărilor controlerului

Aceleași setări ale controlerului sunt obținute dacă de la L f scade grafic L LF și prin tipul de LFC al corectorului secvențial rezultat (controlerul PI) restabiliți funcția de transfer.

După cum se poate vedea din Figura 12 la T și = T = 56 s, funcția de transfer a sistemului în buclă deschisă are forma , care include un link integrator. La construirea LFC corespunzător lui W p (p) coeficientul de transmisie K p 0,32/7850ar trebui să corespundă numeric frecvenței de intersecție a LFC cu axa ω la frecvență cu -1, Unde cu -1 sau K p =6,98.

La setările calculate ale controlerului, ACS este stabil, are o funcție tranzitorie apropiată de monotonă, timpul de reglare t R = 56 s, eroare statică δ Sf =0.

Echipament senzor

Contorul 2TRM0 este conceput pentru a măsura temperatura purtătorilor de căldură și a diferitelor medii din echipamente frigorifice, dulapuri de uscare, cuptoare pentru diverse scopuri și alte echipamente tehnologice, precum și pentru măsurarea altor parametri fizici (greutate, presiune, umiditate etc.).

Figura 20 - Meter 2TPM0

Clasa de precizie 0,5 (termocupluri) / 0,25 (alte tipuri de semnale). Regulatorul este disponibil în 5 tipuri de carcase: montat pe perete H, montat pe șină Din și panouri Shch1, Shch11, Shch2.

Figura 21 - Schema funcțională a dispozitivului OWEN 2 TPM 0.

Figura 22 - Desen cotat al dispozitivului de măsurare

Diagrama conexiunii dispozitivului:

Figura arată o diagramă a blocului de borne al dispozitivului. Figurile prezintă diagramele de conectare ale dispozitivului.

Figura 23 - Schema de conectare a dispozitivului

Bloc de borne al dispozitivului.

Unitatea de alimentare cu mai multe canale BP14 este proiectată pentru a furniza o tensiune stabilizată de 24 V sau 36 V senzorilor cu un semnal de curent de ieșire unificat.

Unitatea de alimentare BP14 este produsă într-o carcasă cu șină DIN tip D4.

Figura 28 - Alimentare

Functii principale:

Conversia AC (tensiune continuă la tensiune continuă stabilizată în două sau patru canale independente;

Limitarea curentului de intrare;

Protecție la supratensiune a zgomotului de impuls la intrare;

Protecție la suprasarcină, scurtcircuit și supraîncălzire;

Indicarea prezenței tensiunii la ieșirea fiecărui canal.

Figura 29 - Schema de conectare a unei unități de alimentare cu două canale BP14

Frecvența tensiunii alternative de intrare este de 47 ... 63 Hz. Prag de protecție la curent (1,2 ... 1,8) Imax. Puterea totală de ieșire este de 14 wați. Numărul de canale de ieșire este 2 sau 4. Tensiunea nominală de ieșire a canalului este de 24 sau 36 V.

Figura 30 - Schița schemei de alimentare

Instabilitatea tensiunii de ieșire atunci când tensiunea de alimentare se modifică ± 0,2%. Instabilitatea tensiunii de ieșire atunci când curentul de sarcină se schimbă de la 0,1 Imax la Imax ± 0,2%. Gama de temperatură de funcționare este -20 ... + 50 ° C. Coeficientul de instabilitate a temperaturii tensiunii de ieșire în intervalul de temperatură de funcționare ± 0,025% / ° C. Puterea izolației electrice - intrare - ieșire (valoare efectivă) 2 k.

SAU-M6 este un analog funcțional al dispozitivelor ESP-50 și ROS 301.

Figura 31 - Comutator de nivel

Figura 32 - Schema de conexiune a SAU-M6

Dispozitiv de semnalizare a nivelului de lichid cu trei canale OVEN SAU-M6 - conceput pentru automatizarea proceselor tehnologice legate de controlul și reglarea nivelului de lichid.

Figura 33 - Diagrama funcțională a SAU-M6

SAU-M6 este un analog funcțional al dispozitivelor ESP-50 și ROS 301.

Dispozitivul este fabricat într-o carcasă de montare pe perete de tip H.

Funcționalitatea comutatorului de nivel

Trei canale independente pentru monitorizarea nivelului de lichid din rezervor

Posibilitatea inversării modului de funcționare a oricărui canal

Conectarea diferiților senzori de nivel - conductometrici, plutitori

Lucrați cu lichide cu conductivitate electrică diferită: distilată, apă de la robinet, apă poluată, lapte și alimente(slab acid, alcalin etc.)

Protecția senzorilor conductometrici împotriva depunerii de sare pe electrozi datorită sursei lor de alimentare cu tensiune alternativă

Figura 34 - Desen cotat

Caracteristicile tehnice ale dispozitivului Tensiunea nominală de alimentare a dispozitivului este de 220 V, 50 Hz. Abateri admisibile ale tensiunii de alimentare de la valoarea nominală -15 ... + 10%. Consum de energie, nu mai mult de 6 VA. Numărul de canale de control al nivelului - 3. Numărul de relee de ieșire încorporate - 3. Curentul maxim admis comutat de contactele releului încorporat este de 4 A la 220 V 50 Hz (cos> 0,4).

Figura 35 - Modul de intrare / ieșire discret

Modul de intrare și ieșire discret pentru sisteme distribuite în rețeaua RS-485 (protocoale OWEN, Modbus, DCON).

Modulul poate fi utilizat împreună cu controlere programabile OWEN PLC sau altele. MDVV funcționează în rețeaua RS-485 dacă există un "master" în acesta, în timp ce MDVV în sine nu este un "master" al rețelei.

intrări discrete pentru conectarea senzorilor de contact și a tranzistorului tastele n-p-n tip. Abilitatea de a utiliza orice intrare digitală (frecvența maximă a semnalului - 1 kHz)

Capacitatea de a genera un semnal PWM cu oricare dintre ieșiri

Transfer automat al dispozitivului de acționare în modul de funcționare de urgență în caz de defecțiune a comunicației în rețea

Suport pentru protocoale comune Modbus (ASCII, RTU), DCON, OWEN.

Desen - 36 Schema generală conectarea dispozitivului MDVV

Figura 37 - Diagrama funcțională a DVVV

MEOF sunt proiectate pentru a deplasa corpurile de lucru ale supapelor de închidere și de control ale conductei unui principiu de funcționare rotativ (supape cu bilă și dop, supape fluture, amortizoare etc.) în sistemele de control automat pentru procesele tehnologice din diferite industrii, în conformitate cu comanda semnale de la dispozitive de reglare sau control ... Mecanismele sunt instalate direct pe fitinguri.

Figura 38 - Dispozitivul mecanismului MEOF

Figura 39 - Dimensiuni generale

Schema de instalare a senzorului Metran 100-DG 1541 la măsurarea presiunii hidrostatice (nivel) într-un rezervor deschis:

Figura 40 - Diagrama de instalare a senzorului

Principiul de funcționare a senzorilor se bazează pe utilizarea efectului piezoelectric într-o peliculă de siliciu heteroepitaxială crescută pe suprafața unei plăci monocristale din safir artificial.

Figura 41 - Vedere externă a dispozitivului

Elementul senzorial cu o structură monocristalină de siliciu pe safir este baza tuturor unităților de senzori din familia de senzori Metran.

Pentru vedere mai bună indicator de cristal lichid (LCD) și pentru ușurința accesului la două compartimente ale convertorului electronic, acesta din urmă poate fi rotit în raport cu unitatea de măsurare din poziția setată cu un unghi de cel mult 90 ° în sens invers acelor de ceasornic.

Figura 42 - Diagrama conexiunii electrice externe a senzorului:

Unde X este un bloc terminal sau un conector;

Rн - rezistența la sarcină sau rezistența totală a tuturor sarcinilor din sistemul de control;

BP - sursa de curent continuu.

2.5 Calculul parametrilor ADC încorporat

Să calculăm parametrii ADC-ului încorporat al microcontrolerului PLC-150. Parametrii principali ai ADC includ tensiunea maximă de intrare U max , numărul de biți de cod n, rezoluția ∆ și eroarea de conversie.

Capacitatea ADC este determinată de formula:

Buturuga 2N, (19)

unde N este numărul de discrete (niveluri cuantice);

Deoarece ADC este încorporat în controlerul PLC-150 selectat, avem n = 16. Rezoluție ADC - tensiune de intrare corespunzătoare unuia din bitul cel mai puțin semnificativ al codului de ieșire:

(20)

unde 2 n - 1 - greutatea maximă a codului de intrare,

în = U max - U min (21)

Pentru U max = 10V, U min = 0V, n = 16,

(22)

Cu cât este mai mare n, cu atât mai mic și cu atât mai precis codul de ieșire poate reprezenta tensiunea de intrare.

Valoarea relativă a rezoluției:

, (23)

unde ∆ este cea mai mică etapă distinctă a semnalului de intrare.

Astfel, ∆ este cel mai mic pas distinct al semnalului de intrare. Un semnal de un nivel inferior nu va fi înregistrat de ADC. În conformitate cu aceasta, rezoluția este identificată cu sensibilitatea ADC.

Eroarea de conversie are componente statice și dinamice. Componenta statică include eroarea metodică de cuantificare ∆ δ La (discreție) și eroare instrumentală din non-idealitatea elementelor traductoarelor. Eroare de cuantificare ∆ La datorită însăși principiului reprezentării unui semnal continuu prin niveluri cuantificate distanțate unul de altul de un interval selectat. Lățimea acestui interval este rezoluția traductorului. Cea mai mare eroare de cuantificare este jumătate din rezoluție și, în general:

(24)

Cea mai mare eroare de cuantificare relativă:

(25)

Eroarea instrumentală nu trebuie să depășească eroarea de cuantificare. În acest caz, eroarea statică absolută totală este egală cu:

(26)

Eroarea statică relativă totală poate fi definită ca:

(27)

Apoi, calculăm rezoluția DAC încorporat a microcontrolerului PLC-150. Rezoluția DAC este tensiunea de ieșire corespunzătoare unuia din bitul cel mai puțin semnificativ al codului de intrare: Δ = U max /(2n -1), unde 2 n -1 este greutatea maximă a codului de intrare. Pentru U max = 10B, n = 10 (capacitatea de biți a DAC încorporat) calculați rezoluția DAC a microcontrolerului:

(28)

Cu cât mai mult, cu atât mai puțin Δ și cu atât mai precis codul de intrare poate fi reprezentat de tensiunea de ieșire. Valoarea relativă a rezoluției DAC:

(29

Figura 43 - Schema de conexiune

Figura 44 - Schema de conexiune

2.6 Concluzie la capitolul al doilea

În acest capitol s-a realizat dezvoltarea schemei structurale și funcționale. S-au făcut calculul corpului de reglare, determinarea setărilor regulatorului și sinteza ACS.

Transferați parametrii funcției obiectului de control. Echipament selectat pentru senzori. S-a făcut și calculul parametrilor ADC și DAC încorporat în microcontrolerul OWEN PLC 150.

1 Dezvoltarea unui algoritm pentru funcționarea sistemului SAC în mediul CoDeSys

Dezvoltarea profesională a sistemelor de automatizare industrială este indisolubil legată de CoDeSys (Controller Development System). Scopul principal al complexului CoDeSys este dezvoltarea de programe de aplicații în limbile standardului IEC 61131-3.

Complexul este format din două părți principale: mediul de programare CoDeSys și sistemul de execuție CoDeSys SP. CoDeSys rulează pe un computer și este utilizat pentru pregătirea programelor. Programele sunt compilate în codul rapid al mașinii și încărcate în controler. CoDeSys SP rulează în controler, oferă descărcare și depanare cod, întreținere I / O și alte funcții de service.

Peste 250 de companii renumite produc echipamente cu CoDeSys. Mii de oameni lucrează cu acesta în fiecare zi pentru a rezolva problemele de automatizare industrială.

Dezvoltarea aplicației software pentru PLC-150, ca multe alte controlere, este produs pe un computer personal în mediul CoDeSys care rulează Microsoft Windows. Generatorul de cod compilează direct programul utilizatorului în codurile mașinii, ceea ce asigură cea mai înaltă performanță a controlerului. Sistemul de execuție și depanare, generatorul de cod și bibliotecile de blocuri funcționale sunt special adaptate arhitecturii controlerelor din seria PLC.

Instrumentele de depanare includ vizualizarea și editarea I / O și variabilelor, executarea programului în cicluri, monitorizarea execuției algoritmului programului într-o reprezentare grafică, urmărirea grafică a valorilor variabilelor în timp și prin evenimente, vizualizare grafică și imitarea echipamente tehnologice.

Fereastra principală CoDeSys constă din următoarele elemente (în fereastră sunt situate de sus în jos):

) Bara de instrumente. Conține butoane pentru acces rapid la comenzile din meniu.

) Organizator de obiecte cu file POU, tipuri de date, vizualizări și resurse.

A) Separator pentru Object Organizer și CoDeSys Workspace.

) Zona de lucru în care se află editorul.

) Fereastra de mesaje.

) O linie de stare care conține informații despre starea actuală a proiectului.

Bara de instrumente, caseta de mesaje și bara de stare sunt elemente opționale ale ferestrei principale.

Meniul se află în partea de sus a ferestrei principale. Conține toate comenzile CoDeSys. Aspectul ferestrei este prezentat în Figura 45.

Figura 45 - Aspectul ferestrei

Butoanele barei de instrumente oferă acces mai rapid la comenzile din meniu.

Comanda invocată folosind butonul de pe bara de instrumente este executată automat în fereastra activă.

Comanda va fi executată imediat ce butonul apăsat pe bara de instrumente este eliberat. Dacă așezați indicatorul mouse-ului deasupra unui buton din bara de instrumente, atunci după o scurtă perioadă de timp, veți vedea numele acestui buton în sfat.

Butoanele barei de instrumente sunt diferite pentru diferiți editori CoDeSys. Puteți obține informații despre scopul acestor butoane în descrierea editorilor.

Bara de instrumente poate fi dezactivată, Figura 46.

Figura 46 - Bara de instrumente

Vederea generală a ferestrei programului CoDeSys este următoarea, Figura 47.

Figura 47 - Fereastra programului CoDeSys

O diagramă bloc a algoritmului de funcționare în mediul CoDeSys este prezentată în Figura 48.

Figura 48 - Diagrama bloc a funcționării în mediul CoDeSys

După cum puteți vedea din schema bloc, după pornirea microcontrolerului, programul este încărcat în el, variabilele sunt inițializate, intrările sunt citite și modulele sunt interogate. Există, de asemenea, posibilitatea de a comuta între modul automat și modul manual. În modul manual, este posibilă controlul supapei și controlul MEOF. Apoi, datele de ieșire sunt înregistrate și pachetele sunt generate prin interfețe seriale. După aceea, algoritmul se referă la citirea intrărilor sau lucrarea se termină.

2 Dezvoltarea programului în mediul CoDeSys

Lansați Codesys și creați proiect nouîn limbaj ST. Fișierul țintă pentru ARM9 este deja instalat pe computerul personal, selectează automat biblioteca necesară. Comunicarea cu controlerul este stabilită.

reg_for_meof: VALVE_REG; (* regulator pentru control PDZ *)

K, b: REAL; (* coeficienții curbei de reglare *)

timer_for_valve1: TON; (* cronometru de oprire de urgență *)

safety_valve_rs_manual: RS; (* pentru controlul manual al supapei *)

referință: REAL; (* setarea unghiului de rotație al PDZ *) _ VAR

(* la configurare, fixăm semnalul de la senzorul de poziție MEOF și calculăm valorile la scăzut la scăzut, inițial presupunem că senzorul este de 4-20 miliamperi și la 4 ma - PDZ este complet închis (0%) , și la 20 ma - complet deschis (100%) - configurabil în configurația PLC *) NU auto_mode THEN (* dacă nu este în modul automat *) _ deschis: = manual_mai mult; (* deschide apăsând butonul *) _ închide: = manual_less; (* închideți apăsând butonul *)

safety_valve_rs_manual (SET: = valve_open, RESET1: = valve_close, Q1 => safety_valve); (* comanda supapei de urgență *)

(* la configurare, fixăm semnalul de la senzorul de presiune și calculăm valorile la scăzut la scăzut, inițial presupunem că senzorul este de 4-20 miliamperi și la 4 m - rezervorul este gol (0%), și la 20 ma - complet (100%) - este setat în configurația PLC *)

DACĂ senzor_presiune< WORD_TO_REAL(w_reference1) THEN reference:=100; END_IF; (*если уровень меньше "w_reference1", то открываем заслонку на 100%*)

IF pressure_sensor> WORD_TO_REAL (w_reference1) THEN (* setați unghiul de rotație - scădere proporțională cu creșterea nivelului „senzorului de presiune” --- unghi = K * nivel + b *)

K: = (- 100 / (WORD_TO_REAL (w_reference2-w_reference1)));

b: = 100-K * (WORD_TO_REAL (w_reference1));

referință: = K * senzor_presiune + b;

(* cronometru pentru controlul clapetei de urgență *)

timer_for_valve1 (

IN: = (pressure_sensor> WORD_TO_REAL (w_reference2)) AND high_level_sensor,

(* condiție pentru deschiderea supapei de urgență *)

IF timer_for_valve1.Q

referință: = 0; (* închide MEOF *)

siguranță_valvă: = ADEVĂRAT; (* deschideți supapa de urgență *)

siguranță_valvă: = FALS;

(* regulator pentru controlul clapetei *) _ for_meof (

IN_VAL: = referință,

POS: = MEOF_position,

DBF: = 2, (* sensibilitatea regulatorului *)

ReversTime: = 5, (* nu mai mult de 600 de incluziuni *)

MORE => MEOF_open,

LESS => MEOF_close,

FeedBackError =>); _ IF;

(* transformarea datelor pentru afișare în scada *)

w_MEOF_position: = REAL_TO_WORD (MEOF_position); _ level: = REAL_TO_WORD (senzor_presiune);

(* indicarea modului de completare a butoanelor auto-manuale *) _ out: = auto_mode;

(* indicația ieșirii pentru umplerea butoanelor de deschidere / închidere a supapei de siguranță *) _ out: = siguranță_valvă;

3.3 Dezvoltarea interfeței pentru afișarea vizuală a informațiilor de măsurare

Pentru dezvoltarea interfeței de afișare vizuală, a fost ales programul Trace Mode 6 are toate funcțiile și caracteristicile de care avem nevoie:

are o gamă destul de largă de posibilități pentru simularea proceselor tehnologice pe un ecran grafic;

sunt disponibile toate limbajele de programare standard pentru sistemele SCADA, controlere;

interfață grafică prietenoasă;

conexiune destul de simplă la un controler logic programabil;

Versiunea completă a acestui sistem este disponibilă pe site-ul producătorului.Modul Race 6 este destinat automatizării întreprinderilor industriale, instalațiilor energetice, clădirilor inteligente, instalațiilor de transport, sistemelor de măsurare a energiei etc.

Scara sistemelor de automatizare create în modul de urmărire poate fi de orice - de la controlere de operare autonome și stații de lucru ale operatorului, până la sisteme de control distribuite geografic, inclusiv zeci de controlere care fac schimb de date folosind diverse comunicații - rețeaua locală, intranet / internet, autobuze seriale bazate pe RS-232/485, linii telefonice închiriate și comutate, canal radio și rețele GSM.

Mediul de dezvoltare integrat pentru proiect în programul Trace Mode este prezentat în Figura 49.

Figura 49 - Mediul de dezvoltare integrat Trace Mode 6

Navigatorul de proiect vă permite să navigați rapid între sub-elementele proiectului. Când plasați cursorul peste unul dintre elemente, apare un comentariu care vă permite să înțelegeți conținutul.

Figura 50 - Navigator de proiect

Diagrama mnemonică a proiectului, rezervorul de stocare din prima etapă de tratare a apelor uzate, este prezentată în Figura 0. Acesta include:

Panou de control (posibilitatea de a selecta un mod de control, posibilitatea de a regla amortizoarele);

Afișarea unghiului de rotație al PDZ;

Indicarea nivelului apei în rezervor;

Descărcare de urgență (în caz de revărsare a apei în rezervor);

Grafic de urmărire a informațiilor de măsurare (condițiile nivelului apei și poziția clapetei sunt afișate pe grafic).

Figura 51 - Diagrama mnemonică a rezervorului de stocare

Unghiul real de rotație al amortizorului (0-100%) este afișat sub câmpul „Poziție PDZ”, ceea ce face posibilă urmărirea mai precisă a informațiilor de măsurare.

Figura 52 - Poziția PDZ

Săgețile din stânga rezervorului își schimbă culoarea din gri în verde când este declanșat PLC (semnal de la ACS), adică dacă săgeata este verde, atunci nivelul apei este mai mare decât senzorul.

Glisorul de pe cântar este un indicator de nivel (conform senzorului de presiune metran) (0-100%).

Figura 53 - Indicator de nivel

Managementul poate fi realizat în două moduri:

) Automat.

Când este selectat un mod, culoarea butonului corespunzător se schimbă din gri în verde și acest mod devine activ pentru utilizare.

Butoanele „Deschidere” și „Închidere” sunt utilizate pentru a acționa supapele în modul manual.

V mod automat este posibil să setați sarcini de care va depinde unghiul de rotație al PDZ.

În dreapta câmpului „sarcina 1”, se introduce nivelul din rezervor, la care unghiul de rotație al PDZ va începe să scadă.

În dreapta câmpului „sarcina 2”, se introduce nivelul din rezervor, la care PDZ va fi complet închis.

De asemenea, o supapă de urgență funcționează în modul automat în cazul unei eventuale revărsări de apă. Supapa de urgență se deschide atunci când nivelul este depășit peste „sarcina 2” și când senzorul de nivel superior (ACS) este declanșat timp de 10 secunde.

Figura 54 - Resetare de urgență

Pentru urmărirea ușoară a informațiilor de măsurare, starea nivelului apei și poziția clapetei sunt afișate pe un grafic. Linia albastră arată nivelul apei din rezervor, iar linia roșie arată poziția obturatorului.

Figura 55 - Grafic al nivelului și poziției clapetei

4 Concluzii din capitolul al treilea

În al treilea capitol, a fost dezvoltat un algoritm pentru funcționarea sistemului în mediul CoDeSys, a fost construită o diagramă bloc a funcționării sistemului și a fost dezvoltat un modul software pentru intrarea / ieșirea informațiilor în sistemul de control al procesului.

De asemenea, a fost dezvoltată o interfață pentru afișarea vizuală a informațiilor de măsurare Urmăriți programele Modul 6, pentru sistemul de control automat.

4. Partea organizatorică - economică

1 Eficiența economică a sistemului de control al procesului

Eficiența economică - eficacitatea sistemului economic, exprimată în raport cu rezultatele finale utile ale funcționării sale la resursele cheltuite.

Eficiența producției este suma eficienței tuturor întreprinderilor care operează. Eficiența unei întreprinderi se caracterizează prin producția de bunuri sau servicii la cel mai mic cost. Se exprimă prin capacitatea sa de a produce volumul maxim de produse de calitate acceptabilă cu cost minimși vinde aceste produse la cel mai mic cost. Eficiența economică a întreprinderii, spre deosebire de aceasta eficiența tehnică depinde de modul în care produsele sale îndeplinesc cerințele pieței și cerințele consumatorilor.

Sistemele automate de control pentru procesele tehnologice asigură o creștere a eficienței producției prin creșterea productivității muncii, creșterea volumului producției, îmbunătățirea calității produselor, utilizarea rațională a mijloacelor fixe, a materialelor și materiilor prime și reducerea numărului de angajați la întreprindere. Introducerea CS diferă de munca obișnuită privind introducerea de noi tehnologii prin aceea că vă permite să transferați procesul de producție într-un stadiu calitativ de dezvoltare nou, caracterizat printr-o organizare superioară (ordinea) producției.

Îmbunătățirea calitativă a organizării producției se datorează unei creșteri semnificative a volumului de informații procesate în sistemul de control, unei creșteri bruste a vitezei de procesare a acesteia și utilizării unor metode și algoritmi mai complexi pentru a dezvolta decizii de control decât cele care au fost utilizate înainte de introducerea sistemului de control al procesului.

Efectul economic obținut din implementarea aceluiași sistem depinde de nivelul de organizare a producției (stabilitatea și reglarea procesului tehnologic (TP)) înainte și după implementarea sistemului de control al procesului, adică poate fi diferit pentru diferite întreprinderi.

Justificarea dezvoltării (sau implementării) noii tehnologii începe cu o evaluare tehnică, prin compararea structurii proiectate cu cele mai bune eșantioane interne și străine existente. Înalt eficiență economică un nou dispozitiv sau dispozitiv este realizat prin introducerea de soluții tehnice progresive în proiectul său. Ele pot fi exprimate printr-un sistem de caracterizare a indicatorilor tehnici și operaționali vedere dată dispozitiv. Indicatorii tehnici progresivi stau la baza realizării unei eficiențe economice ridicate - criteriul final pentru evaluarea noilor tehnologii. Acest lucru nu scade importanța indicatorilor tehnici în evaluarea eficienței economice.

Obișnuit indicatori economici eficiența noilor tehnologii este puțină și aceeași pentru toate industriile, iar indicatorii tehnici sunt specifici pentru fiecare industrie, iar numărul lor poate fi foarte mare pentru a caracteriza în mod cuprinzător parametrii tehnici ai produselor. Indicatorii tehnici relevă măsura în care un dispozitiv nou satisface nevoia de producție sau de lucru și, de asemenea, în ce măsură este legat de alte mașini care sunt utilizate sau proiectate pentru același proces.

Înainte de a continua cu proiectarea (sau implementarea), este necesar să se familiarizeze în detaliu și cuprinzător scopul pentru care dispozitivul este creat (implementat), să se studieze procesul tehnologic în care va fi utilizat și să se facă o idee clară a sferei de lucru care trebuie efectuată de noul produs. Toate acestea ar trebui să se reflecte în evaluarea tehnică a noii mașini (dispozitiv) a produsului.

Evaluarea întreprinderii ar trebui să ia în considerare rezultatele și costurile de producție. Cu toate acestea, practica arată că evaluarea legăturilor de producție numai cu ajutorul indicatorilor abordării cost-rezultat nu vizează întotdeauna rezultatele finale ridicate ale activităților, găsirea rezervelor interne și, de fapt, nu contribuie la o creștere a eficienţă.

2 Calculul principalelor costuri ale sistemului de control

Atunci când se determină eficiența economică a introducerii mijloacelor de mecanizare și automatizare, trebuie să se răspundă la următoarele întrebări:

cât de avansate tehnic și economic sunt mijloacele de mecanizare și automatizare propuse și dacă acestea ar trebui acceptate pentru implementare;

care este amploarea efectului de la introducerea în producție.

Principalele costuri pentru crearea unui sistem de control constau, de regulă, în costurile lucrărilor de pre-proiectare și proiectare Sn și costurile Srev pentru achiziționarea de echipamente speciale instalate în sistemul de control. Mai mult, costul lucrări de proiectareÎn plus față de costurile asociate cu dezvoltarea proiectului, acestea includ costurile de dezvoltare a software-ului și introducerea sistemelor de control, precum și costul echipamentelor - în plus față de costul calculatoarelor de control, dispozitive pentru pregătirea, transmiterea și afișarea informații, costul acestor noduri de echipamente tehnologice, a căror modernizare sau dezvoltare este cauzată de condițiile de funcționare a echipamentelor din sistemul TP - APCS. Pe lângă costurile de creare a unui sistem de control, întreprinderea suportă și costurile operațiunii sale. Astfel, costurile anuale pentru SU:

(30)

unde T este timpul de funcționare; de obicei T = 5 - 7 ani; - costuri anuale de exploatare, ruble.

Costuri de operare pentru SU:

(31)

Unde - fond anual salarii personalul care deserveste sistemul de control, ruble; - deduceri de amortizare și taxe pentru fonduri, ruble; - costuri pentru utilități(electricitate, apă etc.), ruble; - costuri anuale pentru materiale și componente, ruble.

Taxe de amortizare și taxe de fond:

(32)

Unde - costul echipamentelor de tipul i, ruble; - coeficientul deducerilor de amortizare pentru al i-lea tip de echipament; - coeficientul de deduceri pentru fonduri.

Salarizarea anuală a personalului care deservește CS:

(33)

Unde - timpul de funcționare al personalului de service pe an, h; - rata orară medie a personalului de serviciu, ruble; - coeficientul costurilor generale ale magazinului; m ′ este numărul de personal care deservește CS și dispozitive specializate de echipamente tehnologice, oameni.

Estimarea costurilor pentru sistemul de management include următoarele elemente de cost:

costurile echipamentelor de capital;

costuri suplimentare de echipament;

salariile lucrătorilor;

deduceri pentru nevoi sociale;

costul timpului calculatorului;

cheltuieli generale.

Salariul de bază al interpreților Sosn, ruble, este determinat de formula:

CU principal = T așteptare * t cu * b, (34)

unde tс - durata zilei de lucru, h (tс = 8 ore); - costul unei persoane-h (determinat prin împărțirea salariului lunar la numărul de ore care trebuie lucrate pe lună), rub-h.

Costul mediu de 1 oră-persoană este de 75 de ruble

Complexitatea lucrării este de 30,8 zile-om.

CU principal = 30,8 * 8 * 75 = 18 480 ruble. (35)

Salariu suplimentar Add, ruble, este acceptat la o rată de 15% din salariul de bază.

Adăugați = 0,15 * 18 480 = 2772 ruble.

Deduceri pentru nevoi sociale Sotch, ruble, se calculează din suma salariilor de bază și suplimentare în valoare de 26,2%

CU cap = 0,262 * (C principal + C adăuga ), (36)

Sotch = 0,262 * (18480 + 2772) = 5568 ruble.

Costul materialelor Vezi este:

C1 - costul microcontrolerului PLC-150 (cost mediu de 10.000 de ruble);

С2 - costul unității de alimentare (costul mediu este de 1800 de ruble);

С3 - costul echipamentului senzorului (costul mediu este de 4000 de ruble);

С4 - costul unui computer (costul mediu al unui computer este de 15.000 de ruble, Pentium DC E6700, GA-EG41MFT-US2H, 2 x 2GB, 500Gb);

С5 - alte cheltuieli ( materiale consumabile, fire, elemente de fixare etc.);

Cm = C1 + C2 + C3 + C4 + C5

C1 = 10.000 de ruble.

С2 = 1800 ruble.

С3 = 4000 de ruble.

С4 = 15.000 de ruble.

С5 = 9000 ruble.

Cm = 10000 + 1800 + 4000 + 15000 + 9000 = 39800 ruble.

Timpul mașinii este perioada în care o mașină (unitate, mașină etc.) efectuează lucrări la prelucrarea sau mutarea unui produs fără impact direct uman asupra acestuia.

Costul timpului calculatorului este determinat de formula:

CU mv = T mung * C martir , (37)

unde Tmash este momentul utilizării mijloacelor tehnice, h;

Tsmch - costul unei ore-mașină, care include amortizarea echipamentelor tehnice, costul întreținerii și reparației, costul energiei electrice, RUB-h.

Timpul de utilizare a mijloacelor tehnice este egal cu intensitatea muncii lucrătorilor interpreților și este de 412 ore.

Costul unei ore-mașină pentru Tsmch este de 17 ruble.

SMV = 412 * 17 = RUB 7004

Costuri generale Snack-ul include toate costurile asociate cu administrarea și întreținerea. Nu există astfel de cheltuieli în acest caz.

Estimarea costurilor pentru dezvoltarea unui sistem automat de întreprindere este prezentată în Tabelul 0.

Tabelul 6 - Costuri de dezvoltare

Postul de cheltuieli Suma, ruble Procentul din total Costul materialelor 39800 54,2 Salariu de bază 1848025.1 Salariu suplimentar 27723,7 Contribuții sociale 55687,5 Costul timpului de calcul 70049,5 Total 73624100

Astfel, costul sistemului de control este de 73 624 ruble.

Figura 56 - Principalele costuri ale sistemului de control

3 Organizarea proceselor de producție

Organizarea proceselor de producție constă în unirea oamenilor, instrumentelor și obiectelor de muncă într-un singur proces de producere a bunurilor materiale, precum și asigurarea unei combinații raționale în spațiu și timp a proceselor principale, auxiliare și de serviciu. Unul dintre principalele aspecte ale formării structurii de producție este asigurarea funcționării interconectate a tuturor componentelor proces de producție: operațiuni pregătitoare, principalele procese de producție, întreținere... Este necesar să se fundamenteze în mod cuprinzător cele mai raționale pentru condiții specifice de producție și tehnice forme organizatoriceși metodele de implementare a anumitor procese.

Principiile organizării procesului de producție sunt punctele de plecare pe baza cărora se realizează construcția, funcționarea și dezvoltarea proceselor de producție.

Principiul diferențierii implică împărțirea procesului de producție în părți separate (procese, operațiuni) și atribuirea acestora la diviziunile corespunzătoare ale întreprinderii. Principiul diferențierii se opune principiului combinării, care înseamnă combinarea totală sau parțială a diverselor procese pentru fabricarea anumitor tipuri de produse în aceeași zonă, atelier sau producție. În funcție de complexitatea produsului, de volumul de producție, de natura echipamentelor utilizate, procesul de producție poate fi concentrat în orice unitate de producție (atelier, amplasament) sau dispersat în mai multe departamente.

Principiul concentrării înseamnă concentrarea anumitor operațiuni de producție pentru fabricarea produselor omogene din punct de vedere tehnologic sau efectuarea unei lucrări omogene funcțional la locuri de muncă, zone separate, în ateliere sau instalații de producție ale unei întreprinderi. Opțiunea de concentrare a lucrărilor omogene în zone separate de producție se datorează următorilor factori: metode tehnologice provocând necesitatea utilizării aceluiași tip de echipament; capacitățile echipamentelor, cum ar fi centrele de prelucrare; o creștere a volumului de producție a anumitor tipuri de produse; fezabilitatea economică a concentrării producției anumitor tipuri de produse sau efectuarea unor lucrări similare.

Principiul proporționalității constă în combinația naturală a elementelor individuale ale procesului de producție, care se exprimă într-un anumit raport cantitativ între ele. Deci, proporționalitatea în ceea ce privește capacitatea de producție implică egalitatea capacităților secțiunilor sau factorilor de încărcare a echipamentului. În acest caz, randamentul magazinelor de aprovizionare corespunde necesității pieselor de prelucrat. ateliere mecanice, iar capacitatea acestor magazine este necesitatea atelierului de asamblare pentru detaliile necesare. Aceasta implică cerința de a avea echipamente, zone, forță de muncăîntr-o astfel de cantitate care să asigure funcționarea normală a tuturor diviziilor întreprinderii. Același raport de debit ar trebui să existe între producția principală, pe de o parte, și secțiunile auxiliare și de servicii, pe de altă parte.

4.4 Concluzie la capitolul al cincilea

În acest capitol, în conformitate cu sarcina pentru proiectul tezei, sa determinat eficiența economică a implementării sistemului de control al procesului. Au fost luate în considerare și principalele provizioane și au fost calculate principalele costuri ale sistemului de control.

5. Siguranța vieții și protecția mediului

1 Siguranța vieții

Atunci când se creează sisteme complexe de control automatizat, proiectarea sistemelor este practicată din ce în ce mai mult, în etapele incipiente ale căreia sunt ridicate problemele legate de siguranța la locul de muncă și de sprijinul ergonomic, care ascund mari rezerve de creștere a eficienței și fiabilității întregului sistem. Acest lucru se datorează luării în considerare cuprinzătoare a factorului uman în procesul șederii sale la locul de muncă. Sarcina principală a măsurilor de siguranță este protejarea sănătății umane de factori nocivi, cum ar fi șoc electric, iluminare insuficientă, nivel ridicat de zgomot la locul de muncă, temperatură ridicată sau scăzută a aerului în zona de lucru, umiditate ridicată sau scăzută a aerului, aer ridicat sau scăzut mobilitate. Toate acestea se realizează ca urmare a realizării și executării unui complex de semnificații, logică și succesiune de proceduri și activități interconectate desfășurate în timpul dezvoltării sistemului om-mașină și în timpul funcționării sale. Tema proiectului de diplomă este „Sistemul automat de control al procesului de tratare a apelor uzate după o spălare auto cu dezvoltarea unui modul software pentru microcontrolerul OWEN”. Datorită specificului acestui loc de muncă, întreprinderea efectuează tratarea apelor uzate folosind clor, iar clorul se referă la substanțe chimice periculoase de urgență (AHOV).

Prin urmare, pentru a asigura securitatea sănătății și o productivitate ridicată a muncii, este necesar să se investigheze periculoase și factori nocivi atunci când lucrați la o întreprindere cu probabilitatea emisiilor de AHOV.

Factori periculoși și nocivi atunci când lucrați cu substanțe chimice periculoase

Intoxicația cu substanțe chimice periculoase de urgență (AHOV) în accidente și dezastre apare atunci când AHOV pătrunde în organism prin organele respiratorii și digestive, pielea și membranele mucoase. Natura și gravitatea leziunilor sunt determinate de următorii factori principali: tipul și natura efectului toxic, gradul de toxicitate, concentrația substanțelor chimice la obiectul (teritoriul) afectat și momentul expunerii umane.

Factorii de mai sus vor determina manifestările clinice ale leziunilor, care în perioada inițială pot fi:

) fenomene de iritație - tuse, transpirație și dureri în gât, lacrimare și durere în ochi, durere în piept, cefalee;

) creșterea și dezvoltarea fenomenelor din partea sistemului nervos central (SNC) - cefalee, amețeli, senzație de intoxicație și frică, greață, vărsături, stare de euforie, coordonare afectată a mișcărilor, somnolență, letargie generală, apatie , etc.

Protecție împotriva factorilor periculoși și dăunători

Pentru a preveni eliberarea de clor, întreprinderea trebuie să respecte cu strictețe regulile de siguranță, să le instruiască manipularea substanțelor chimice periculoase și să efectueze controlul asupra admiterii substanțelor periculoase.

Întreprinderea trebuie să aibă echipament de protecție în caz de urgență. Unul dintre aceste mijloace de protecție este masca de gaz GP-7. Masca de gaz este concepută pentru a proteja organele respiratorii, ochii și fața unei persoane de substanțe toxice, aerosoli biologici și praf radioactiv (OM, BA și RP).

Figura 57 - Mască de gaz GP-7

Mască de gaz GP-7: 1 - partea din față; 2 - cutie de filtrare și absorbție; 3 - capac tricotat; 4 - ansamblu supapă de inhalare; 5 - interfon (membrană); 6 - nodul supapelor de expirație; 7 - obturator; 8 - pălării (placă occipitală); 9 - curea frontală; 10 - curele temporale; 11 - curele de obraz; 12 - catarame; 13 - geanta.

Masca de gaz GP-7 este unul dintre cele mai noi și mai avansate modele de măști de gaz pentru populație. Oferă o protecție extrem de eficientă împotriva vaporilor de substanțe toxice, radioactive, bacteriene, chimice periculoase de urgență (AHOV). Are o rezistență scăzută la respirație, asigură o etanșare fiabilă și o presiune scăzută a feței de pe cap. Datorită acestui fapt, poate fi utilizat de persoanele cu vârsta peste 60 de ani și pacienții cu boli pulmonare și cardiovasculare.

Figura 58 - timpul acțiunii de protecție a GP-7

Figura 59 - Caracteristicile tehnice ale GP-7

Răspunsul la accidentul cu clor

Când primiți informații despre un accident cu substanțe chimice periculoase, puneți protecție respiratorie, protecție a pielii (impermeabil, pelerină), lăsați zona accidentului în direcția indicată în mesajul de pe radio (televizor).

Ieșirea din zona de contaminare chimică ar trebui să fie în direcția perpendiculară pe direcția vântului. În același timp, evitați traversarea tunelurilor, râurilor și golurilor - în locuri joase concentrația de clor este mai mare.

Dacă este imposibil să ieșiți din zona de pericol, rămâneți în cameră și efectuați o etanșare de urgență: închideți bine ferestrele, ușile, deschiderile de ventilație, coșurile de fum, sigilați golurile din ferestre și de la îmbinările cadrelor și urcați la etajele superioare ale clădirii.

Figura 60 - Schema de evacuare din zona de contaminare

După ce ați părăsit zona de pericol, scoateți-vă îmbrăcămintea exterioară, lăsați-o afară, faceți un duș, clătiți-vă ochii și nazofaringele. Dacă apar semne de otrăvire: odihnă, băutură caldă, consultați un medic.

Semne de otrăvire cu clor: durere ascuțită în piept, tuse uscată, vărsături, durere în ochi, ochi apoși, afectarea coordonării mișcărilor.

Echipament individual de protecție: măști de gaz de toate tipurile, bandaj de tifon umezit cu apă sau soluție de sodiu 2% (1 linguriță pe pahar de apă).

Ajutor de urgență: scoateți victima din zona de pericol (transportați-o doar în timp ce stați întinsă), eliberați-o de îmbrăcăminte care restricționează respirația, beți o cantitate mare de soluție de sodiu 2%, spălați ochii, stomacul, nasul cu aceeași soluție, în ochi - soluție de albucidă 30%. Întunecarea camerei, ochelari întunecați.

5.2 Protecția mediului

Sănătatea umană depinde în mod direct de mediu și, în primul rând, de calitatea apei pe care o bea. Calitatea apei afectează mijloacele de trai corpul uman, performanța și bunăstarea sa generală. Nu fără motiv se acordă atât de multă atenție ecologiei și, în special, problemei apei curate.

În timpul nostru de progres tehnic avansat, mediul înconjurător devine din ce în ce mai poluat. Poluarea apelor uzate de către întreprinderile industriale este deosebit de periculoasă.

Cei mai răspândiți poluanți ai apelor uzate sunt produsele petroliere - un grup neidentificat de hidrocarburi de petrol, păcură, kerosen, uleiuri și impuritățile acestora, care, datorită toxicității lor ridicate, sunt, conform UNESCO, unul dintre cei zece poluanți de mediu cei mai periculoși. Produsele petroliere pot fi în soluții sub formă emulsionată, dizolvată și formează un strat plutitor la suprafață.

Factorii poluării apelor uzate cu produse petroliere

Unul dintre poluanții din mediu sunt apele uzate uleioase. Sunt formate deloc etape tehnologice producția și utilizarea uleiului.

Direcția generală de soluționare a problemei prevenirii poluării mediului este crearea de instalații de producție fără deșeuri, cu deșeuri reduse, fără deșeuri și cu deșeuri reduse. În acest sens, atunci când se acceptă, se depozitează, se transportă și se emit produse petroliere către consumatori, este necesar să se ia toate măsurile necesare pentru a preveni sau reduce pierderile lor cât mai mult posibil. Această sarcină ar trebui rezolvată prin îmbunătățirea mijloacelor tehnice și a metodelor tehnologice de prelucrare a petrolului și a produselor petroliere la depozitele de petrol și stațiile de pompare. În plus, dispozitivele locale de colectare în diverse scopuri pot juca un rol util, permițându-vă să colectați scurgeri sau scurgeri de produse într-o formă pură, fără a permite îndepărtarea acestora cu apă.

Cu posibilități limitate de utilizare a mijloacelor menționate mai sus la depozitele de petrol, se formează ape uzate contaminate cu produse petroliere. În conformitate cu cerințele existente documente normative sunt supuse unei curățări destul de profunde. Tehnologia de purificare a apei uleioase este determinată de starea dispersată în fază a produsului petrolier format - sistemul de apă. Comportamentul produselor petroliere în apă se datorează, de regulă, densității lor mai mici comparativ cu densitatea apei și solubilității extrem de scăzute în apă, care este aproape de zero pentru clasele grele. În acest sens, principalele metode de purificare a apei din produse petroliere sunt mecanice și fizico-chimice. Dintre metodele mecanice, sedimentarea a găsit cea mai mare aplicare, într-o măsură mai mică - filtrarea și centrifugarea. Dintre metodele fizice și chimice, flotația, care este uneori denumită metode mecanice, atrage o atenție serioasă.

Tratarea apelor uzate din produse petroliere prin rezervoare de sedimentare și capcane pentru nisip

Capcanele de nisip sunt proiectate pentru a separa impuritățile mecanice cu dimensiunea particulelor de 200-250 microni. Necesitatea separării preliminare a impurităților mecanice (nisip, solzi etc.) se datorează faptului că, în absența capcanelor de nisip, aceste impurități sunt eliberate în alte instalații de tratare și astfel complică funcționarea acestora.

Principiul de funcționare al capcanei de nisip se bazează pe modificarea vitezei de mișcare a particulelor grele solide într-un flux de fluid.

Capcanele de nisip sunt împărțite în orizontale, în care lichidul se mișcă într-o direcție orizontală, cu o mișcare rectilinie sau circulară a apei, verticală, în care lichidul se deplasează vertical în sus, și capcanele de nisip cu o mișcare elicoidală (translațional-rotațională) a apei . Acestea din urmă, în funcție de metoda de creare a mișcării elicoidale, sunt împărțite în tangențiale și aerate.

Cele mai simple capcane orizontale sunt cisterne cu secțiune transversală triunghiulară sau trapezoidală. Adâncimea capcanelor de nisip este de 0,25-1 m. Viteza mișcării apei în ele nu depășește 0,3 m / s. Capcanele de nisip cu o mișcare circulară a apei sunt realizate sub forma unui rezervor conic rotund cu o tavă periferică pentru fluxul de apă uzată. Sedimentul este colectat într-un fund conic, de unde este trimis spre procesare sau aruncare. Sunt utilizate la debituri de până la 7000 m3 / zi. Capcanele verticale pentru nisip au o formă dreptunghiulară sau rotundă, în care apele uzate se mișcă cu o verticală revărsare la o viteză de 0,05 m / s.

Proiectarea capcanei de nisip este aleasă în funcție de cantitatea de apă uzată, de concentrația solidelor suspendate. Cele mai des utilizate sunt capcanele orizontale. Din experiența fermelor de tancuri rezultă că capcanele orizontale de nisip trebuie curățate cel puțin o dată la 2-3 zile. La curățarea capcanelor de nisip, se folosește de obicei un lift hidraulic portabil sau staționar.

Sedimentarea este cea mai simplă și mai frecvent utilizată metodă de separare a impurităților dispersate grosier de apele uzate, care, sub acțiunea forței gravitaționale, se așează la fundul bazinului sau plutesc la suprafața sa.

Întreprinderile de transport de petrol (depozite de petrol, stații de pompare a petrolului) sunt echipate cu diverse rezervoare de sedimentare pentru colectarea și purificarea apei din petrol și produse petroliere. În acest scop, se folosesc de obicei rezervoare standard din oțel sau beton armat, care pot funcționa în modul de rezervor de stocare, rezervor de decantare sau rezervor tampon, în funcție de fluxul procesului de tratare a apelor uzate.

Pe baza procesului tehnologic, apa poluată din depozitele de petrol și stațiile de pompare a petrolului este alimentată inegal în instalațiile de tratare. Pentru o alimentare mai uniformă a apei contaminate către instalațiile de tratare, se utilizează rezervoare tampon, care sunt echipate cu dispozitive de distribuție a apei și de colectare a uleiului, conducte pentru alimentarea și evacuarea apelor uzate și a uleiului, un manometru, aparat de respirație etc. Deoarece uleiul din apă este în trei stări (ușor, dificil de separat și dizolvat), odată ajuns în rezervorul tampon, uleiul ușor și parțial greu de separat plutește la suprafața apei. Până la 90-95% din uleiurile ușor separabile sunt separate în aceste rezervoare. Pentru aceasta, două sau mai multe rezervoare tampon sunt instalate în schema instalației de epurare, care funcționează periodic: umplere, nămol, pompare. Volumul rezervorului este selectat pe baza timpului de umplere, pompare și decantare, iar timpul de decantare este luat de la 6 la 24 de ore.

Înainte de a pompa apa depozitată din rezervor, mai întâi se îndepărtează uleiul la suprafață și sedimentul precipitat, după care apa limpezită este pompată. Pentru a îndepărta sedimentele de la baza rezervorului, este aranjat drenajul din țevile perforate.

O caracteristică distinctivă a rezervoarelor de sedimentare dinamică este separarea impurităților din apă atunci când lichidul se mișcă.

În tancurile de decantare dinamice sau de decantare continuă, lichidul se deplasează în direcție orizontală sau verticală, de aceea rezervoarele de decantare sunt împărțite în verticală și orizontală.

Decantorul vertical este un rezervor cilindric sau pătrat (în plan) cu fundul conic pentru comoditatea colectării și pompării sedimentului. Mișcarea apei într-un bazin vertical are loc de jos în sus (pentru depunerea particulelor).

Bazinul orizontal este un rezervor dreptunghiular (în plan) cu o înălțime de 1,5-4 m, o lățime de 3-6 m și o lungime de 48 m. Bazin. Impuritățile plutite sunt îndepărtate folosind răzuitoare și tăvi transversale instalate la un anumit nivel.

În funcție de produsul capturat, rezervoarele orizontale de decantare sunt împărțite în capcane pentru nisip, capcane pentru ulei, capcane pentru combustibil, capcane pentru benzen, capcane pentru grăsimi etc. Unele tipuri de capcane de ulei sunt prezentate în Figura 0.

Figura 61 - Capcane de petrol

În rezervoarele de sedimentare radiale în formă rotundă, apa se deplasează de la centru la periferie sau invers. Rezervoarele de sedimentare radială de mare capacitate, utilizate pentru tratarea apelor uzate, au un diametru de până la 100 m și o adâncime de până la 5 m.

Clarificatoarele radiale cu intrare centrală a apelor uzate au viteze de intrare crescute, ceea ce duce la o utilizare mai puțin eficientă a unei părți semnificative din volumul decantorului în raport cu clarificatoarele radiale cu intrare periferică a apelor uzate și retragerea apei tratate în centru.

Cu cât este mai mare înălțimea bazinului, cu atât este nevoie de mai mult timp pentru ca particula să plutească la suprafața apei. Și acest lucru, la rândul său, este asociat cu o creștere a lungimii bazinului. În consecință, este dificil să se intensifice procesul de sedimentare în capcanele de ulei ale structurilor convenționale. Odată cu creșterea dimensiunii rezervoarelor de decantare, caracteristicile hidrodinamice ale sedimentării se deteriorează. Cum strat mai subțire lichid, procesul de ascensiune (cedare) are loc mai repede, toate celelalte lucruri fiind egale. Această situație a condus la crearea de rezervoare de sedimentare cu strat subțire, care prin proiectare pot fi împărțite în tubulare și lamelare.

Elementul de lucru al bazinului tubular este o țeavă cu un diametru de 2,5-5 cm și o lungime de aproximativ 1 m. Lungimea depinde de caracteristicile poluării și de parametrii hidrodinamici ai debitului. Se utilizează rezervoare tubulare de sedimentare cu pante mici (10) și mari (până la 60).

Rezervoarele de sedimente cu o mică pantă a conductei funcționează într-un ciclu periodic: clarificarea apei și spălarea conductelor. Se recomandă utilizarea acestor rezervoare de sedimentare pentru limpezirea apelor uzate cu o cantitate mică de impurități mecanice. Eficiența clarificării este de 80-85%.

În rezervoarele de sedimentare tubulare înclinate abrupt, amplasarea tuburilor determină alunecarea sedimentului în jos a tuburilor și, în acest sens, nu este nevoie să le spălați.

Durata rezervoarelor de decantare este practic independentă de diametrul conductelor, dar crește odată cu creșterea lungimii lor.

Blocurile tubulare standard sunt fabricate din plastic polivinilic sau polistiren. De obicei, blocurile sunt utilizate cu o lungime de aproximativ 3 m, o lățime de 0,75 m și o înălțime de 0,5 m. Dimensiunea elementului tubular din secțiunea transversală este de 5x5 cm. Proiectarea acestor blocuri vă permite să montați secțiuni din le pentru orice capacitate; secțiuni sau blocuri individuale pot fi instalate cu ușurință în rezervoare de sedimentare verticale sau orizontale.

Rezervoarele de sedimentare lamelare constau dintr-o serie de plăci paralele, între care curge fluidul. În funcție de direcția de mișcare a apei și de sedimentele precipitate (plutite), rezervoarele de sedimentare sunt împărțite în flux direct, în care direcțiile de mișcare ale apei și sedimentelor coincid; contracurent, în care apa și sedimentele se deplasează unul către celălalt; cruce, în care apa se mișcă perpendicular pe direcția de mișcare a sedimentului. Cele mai răspândite sunt rezervoarele de sedimentare cu contracurent de plăci.

Figura 62 - Sedimente

Avantajele rezervoarelor de sedimentare tubulare și lamelare sunt rentabilitatea lor datorită volumului lor redus de construcție, posibilitatea utilizării materialelor plastice care sunt mai ușoare decât metalele și nu se corodează în medii agresive.

Un dezavantaj obișnuit al rezervoarelor de sedimentare cu strat subțire este necesitatea de a crea un rezervor pentru separarea preliminară a particulelor de ulei ușor separabile și a cheagurilor mari de ulei, solzi, nisip etc. la o adâncime de câțiva centimetri. Astfel de cheaguri distrug foarte repede tancurile de sedimentare în strat subțire. Dacă unele plăci sau țevi sunt înfundate cu astfel de cheaguri, atunci restul va crește debitul. Această situație va duce la o deteriorare a funcționării bazinului. Diagramele schematice ale rezervoarelor de sedimentare sunt prezentate în Figura 0.

5.3 Concluzii la capitolul al cincilea

În această secțiune, au fost luate în considerare principalele probleme legate de siguranța vieții și protecția mediului. O analiză a periculoase și dăunătoare factorii de producție... De asemenea, s-a realizat dezvoltarea de măsuri de protecție pentru eliberarea de clor. În plus, în acest capitol, au fost luate în considerare principalele sarcini de protecție a mediului, s-a propus instalarea unui rezervor orizontal de sedimentare pentru purificarea apelor uzate din produse petroliere.

Concluzie

În acest proiect de diplomă, a fost dezvoltată o parte software pentru un sistem de control automat pentru tratarea apelor uzate după o spălare auto.

Bazele funcționării și moduri moderne epurare a apelor uzate. La fel și capacitatea de a automatiza aceste procese. A fost efectuată o analiză a hardware-ului existent (controlere programabile logice PLC) și a software-ului pentru sistemele de control.

Partea hardware a sistemului de control pentru controlul procesului de tratare a apelor uzate a spălătoriei auto a fost dezvoltată.

A fost dezvoltat un algoritm pentru funcționarea sistemului în mediul CoDeSys. O interfață de afișare vizuală a fost dezvoltată în mediul Trace Mode 6.

Bibliografie

automatizarea tratamentului apelor uzate

1. Prelegeri la cursurile „Electronică” și „Măsurători și dispozitive tehnice”. Kharitonov V.I.

2. „Management sisteme tehnice"Kharitonov V.I., Bunko E.B., K.I. Mesha, E.G. Murachev.

3. „Electronică” Savelov NS, Lachin V.I.

Documentație tehnică pentru spălarea mașinii MGUP "Mosvodokanal".

Zhuromsky V.M. Un curs de prelegeri despre cursul „Mijloace tehnice”

Kazinik E.M. - Instrucțiuni metodologice pentru implementarea părții organizatorice și economice - Moscova, editura MSTU MAMI, 2006. - 36p.

Sandulyak A.V., Sharipova N.N., Smirnova E.E. - Liniile directoare pentru implementarea secțiunii „Siguranța vieții și protecția mediului” - Moscova, editura MSTU MAMI, 2008. - 22p.

Documentația tehnică a întreprinderii unitare de stat din Moscova „Mosvodokanal”

Stakhov - Tratarea apelor uzate uleioase din întreprinderile de stocare și transport a produselor petroliere - Leningrad Nedra.

Resursele site-ului http://www.owen.ru.

Metoda se referă la domeniul automatizării proceselor de tratare a apelor uzate, în special pentru tratarea apelor uzate industriale. Metoda include neutralizarea efluenților prin furnizarea fie a unei soluții acide, fie a unei soluții alcaline pentru a obține o valoare de pH predeterminată. O soluție acidă sau o soluție alcalină este alimentată într-un rezervor de stocare a apelor uzate industriale. Efluenții, în funcție de concentrația lor, intră fie într-un electrocoagulator, fie într-un coagulator galvanic pentru curățare. Reglarea calității curățării în electrocoagulator se realizează prin reglarea curentului în funcție de conductivitatea electrică a efluentului. După aceea, procesul de sedimentare se realizează prin revărsarea apelor uzate din bazin în bazin folosind supape electrice. Pentru a accelera procesul de precipitare, poliacrilamida este alimentată, sedimentul nedizolvat este trecut prin filtre pentru curățarea sării și filtrelor fine, apoi deshidratate, iar efluenții curați sunt alimentați în linia de acoperire galvanică. Această metodă face posibilă îmbunătățirea calității epurării apelor uzate industriale pentru utilizarea acestora din urmă în ciclul de circulație. 1 bolnav.

Invenția se referă la domeniul automatizării proceselor de tratare a apelor uzate, în special pentru tratarea efluenților industriali.O metodă de control automat al procesului de coagulare prin reglarea simultană a fluxului de acid și coagulant în reactor și controlul culorii apei este cunoscut, în timp ce simultan fluxul coagulantului este controlat în funcție de culoarea apei la ieșirea reactorului și de consumul de acid în funcție de valoarea pH-ului apei la ieșirea reactorului (SU 1655830 A1, 15.06.1991). metoda nu realizează precipitarea completă a ionilor, ceea ce reduce calitatea tratamentului. pH-ul apei purificate, reglarea debitului în aparat, măsurând în același timp potențialul redox al apei purificate, generând un semnal pentru setarea regulatorului, comparând cu valoarea setată a produsului, în urma căreia se generează un semnal de nepotrivire și se efectuează reglarea controlul debitului apelor uzate industriale folosind un regulator prin intermediul aparatului de purificare, în funcție de valoarea nepotrivirii dependenței stabilite experimental (RU 2071951 C1, 20.01.1997). Dezavantajul acestei metode este calitatea scăzută a apelor uzate industriale Rezultatul tehnic obținut în implementarea acestei invenții este îmbunătățirea calității epurării apelor uzate industriale pentru utilizarea acestora din urmă în ciclul de circulație. Rezultatul tehnic este atins de faptul că în metoda controlului automat al procesului de tratare a apelor uzate a întreprinderilor industriale, inclusiv neutralizarea apelor uzate prin furnizarea fie a unei soluții acide, fie a unei soluții alcaline pentru a atinge o valoare predeterminată a pH-ului, conform invenției, o soluție acidă sau un alcalin soluția este alimentată în acumulatorul de ape uzate industriale, apoi apa uzată, în funcție de concentrația sa, intră fie într-un electrocoagulator, fie într-un coagulator galvanic pentru curățare, și în reglare calitatea curățării într-un electrocoagulator se realizează prin reglarea curentului în funcție de conductivitatea electrică a apelor uzate, după care procesul de precipitare se realizează prin curgerea apelor uzate din bazin în bazin cu ajutorul supapelor electrice, pentru a accelera procesul de precipitare, poliacrilamida este alimentată, precipitatul nedizolvat este trecut prin filtre pentru curățarea sării și a filtrelor fine, apoi acestea sunt deshidratate și efluenții curați intră în linia de acoperire galvanică. Compararea invenției revendicate cu cele cunoscute arată că utilizarea metodelor de automatizare existente nu permite purificarea apelor uzate din ioni de metale grele, ceea ce face imposibilă introducerea efluenților tratați în ciclul de circulație al întreprinderii, în timp ce în invenție revendicat are loc o purificare completă a apelor uzate industriale, care se efectuează treptat sub control a diferiților senzori, care permit, în prima etapă, neutralizarea apelor uzate, apoi, în funcție de concentrația apelor uzate, supuneți-le unui electrocoagul tratament sau coagulare galvanică, în timp ce reglează calitatea curățării cu un curent electric alternativ prin furnizarea unei soluții saline, deshidratează nămolul cu utilizarea ulterioară a acestuia, de exemplu, în producția galvanică și folosește apa separată în alimentarea cu apă circulantă. Schema de automatizare a epurării apelor uzate industriale prezentată în desen include: un rezervor de stocare a apelor uzate 1, un senzor de nivel 2, un indicator de nivel 3, un rezervor de dozare a acidului 4, o supapă electrică 5, un rezervor de alcalinizare 6, un rezervor electric supapa 7, o pompă de alimentare cu apă uzată 8, un electrocoagulator 9, coagulator galvanic 10, supapă electrică 11, dizolvator de sare 12, blocant electric 13, rezervoare de sedimentare 14, rezervor vezical de poliacrilamidă 15, obturator electric 16, recipient pentru ape uzate tratate 17, sare filtru 18, filtru fin 19, pompă de apă uzată tratată 20, obturator electric 21, procesor de deshidratare a nămolului 22, senzor de măsurare a pH-ului 23, reglare a contorului de pH 24, ampermetru continuu 25 al unității de redresare a electrocoagulatorului, ampermetru de reglare 26, electrozi 27, reglare ohmmetru 28, senzor de nivel 29, indicator de nivel 30. Apele uzate industriale, de exemplu apele uzate de la un magazin de galvanizare, sunt alimentate în rezervorul de stocare a apelor uzate 1. Când se atinge valoarea de referință al celui de-al doilea nivel superior din rezervorul de stocare a deșeurilor 1, senzorul de nivel 2 dă un impuls indicatorului de nivel 3, care, la rândul său, dă o comandă pentru a pregăti apa uzată pentru curățare cu o citire a pH-ului dată. Pentru a face acest lucru, fie o soluție acidă din rezervorul de vezică 4 este alimentată automat în rezervorul de stocare a deșeurilor 1 prin intermediul unei supape electrice 5, fie o soluție alcalină dintr-un rezervor de vezică 6 printr-o supapă electrică 7. După atingerea pH-ului specificat în rezervorul de stocare a deșeurilor 1, care este fixat folosind un senzor de pH 23 cu un pH-metru de reglare 24, un pH-metru de reglare 24 dă comanda de a porni pompa de alimentare cu apă uzată 8. În funcție de concentrația apei uzate, acestea din urmă sunt alimentate fie la electrocoagulatorul 9 (la concentrație mare), fie la coagulatorul galvanic 10 (la concentrații medii sau scăzute), unde are loc tratarea apelor uzate. Reglarea calității epurării apei uzate în electrocoagulator se realizează prin reglarea curentului din electrocoagulator prin furnizarea unei soluții saline de la dizolvatorul de sare 12 la rezervorul de stocare a deșeurilor 1, prin intermediul unei supape electrice 11, controlată de o reglare ampermetru 26, conectat la ieșirea ampermetrului DC 25 al unității redresoare a electrocoagulatorului, pentru a schimba conductivitatea electrică a efluenților, furnizați electrocoagulatorului 9. Dacă în timpul procesului de curățare valoarea curentului electric din electrocoagulatorul 9 scade sub valoarea setată, supapa electrică 11 se deschide automat și curentul atinge valoarea setată. Dacă, în timpul procesului de curățare, valoarea curentului electric din electrocoagulatorul 9 crește peste valoarea setată, supapa electrică 11 se închide automat și curentul scade la valoarea setată. Reglarea calității epurării apelor uzate în coagulatorul galvanic este efectuată prin reglarea alimentării cu apă uzată a coagulatorului galvanic folosind supapa electrică 21, în funcție de concentrația apelor uzate. Monitorizarea și reglarea concentrației efluenților din rezervorul de stocare 1 se efectuează folosind un senzor 27 și un ohmmetru de reglare 28. Situații de urgență(de exemplu, înfundarea conductei atunci când soluția salină este furnizată la rezervorul de stocare a apelor uzate 1), este blocat blocajul electric 13. afișajul, alimentarea cu efluenți este oprit. Efluenții purificați din electrocoagulatorul 9 și galvanic coagulatorul 10 curge prin gravitație în primul decantator 14, unde se așează sedimentul nedizolvat. Pentru a accelera procesul de sedimentare, poliacrilamida este alimentată automat din rezervorul vezicii urinare 15 către primul rezervor de sedimentare 14 cu ajutorul unei supape electronice 16. Pentru sedimentarea mai completă a sedimentului nedizolvat, al doilea și al treilea rezervor de sedimentare 14 sunt conectate în serie cu reciproc. nămol nedizolvat. După procesul de sedimentare în sistemul de decantare, deșeurile curg gravitațional în rezervorul pentru deșeurile tratate 17. Nivelurile din rezervorul pentru deșeurile tratate 17 sunt indicate de senzorii de nivel 29 cu un comutator de nivel 30. 17 , pompa 20 este pornită automat, care furnizează apă uzată la filtrul de sare 18, apoi la filtrul fin 19, de unde apa curată curată se îndreaptă către liniile de acoperire galvanică sau către schemele tehnologice ale altor industrii.

Revendicare

O metodă pentru controlul automat al procesului de purificare a apelor uzate de la întreprinderi industriale, inclusiv neutralizarea apelor uzate prin furnizarea fie a unei soluții acide, fie a unei soluții alcaline pentru a atinge o valoare pH determinată, caracterizată prin aceea că o soluție acidă sau o soluție alcalină este alimentată într-o industrie industrială. rezervorul de stocare a apelor uzate, apoi apele uzate, în funcție de concentrația lor, sunt furnizate sau într-un electrocoagulator sau într-un galvanocoagulator pentru curățare, iar reglarea calității curățării în electrocoagulator se realizează prin reglarea curentului în funcție de conductivitatea electrică a efluenților, după care procesul de precipitare se realizează prin curgerea efluenților din bazin în bazin folosind supape electrice, pentru a accelera procesul de precipitare, se alimentează poliacrilamida, sedimentele nedizolvate sunt trecute prin filtre pentru curățarea sării și a filtrelor fine, apoi deshidratate , și efluenții curați intră în linia de acoperire galvanică.

Ar putea fi util să citiți: