Víztechnológiai folyamatok irányítása

Víztechnológiai folyamatok irányítása (10., 11. fejezet)

E-learning tananyag

1 / 23

Víztechnológiai folyamatok irányítása

10 TECHNOLÓGIA FOLYAMATIRÁNYÍTÓ RENDSZEREK FELÉPÍTÉSE Az angolszász irodalomban a technológiai folyamatirányítást a SCADA betűszóval illetik. A Supervisory Control and Data Aquisition - magyar fordításban felügyelő irányítás és adatmegjelenítés - némiképp pontosabban érzékelteti, hogy mit is kell értenünk a fogalomkör alatt. Ide tartoznak az automatizálás, telemechanizálás, távműködtetés címszóval megjelölt témakörök is.

10.1 Definíciók, célok, követelmények A vállalatirányítás hierarchikus rendjében a technológiai folyamatirányítás helyét az alábbi ábra szemlélteti:

Vállalatvezetés Vállalatirányítás

Termelésirányítás

Üzemirányítás Üzemegységirányítás Felügyelő irányítás Szabályozás

Vezérlés

Technológiai folyamatirányítás SCADA

FOLYAMAT 10-1. ábra Technológiai folyamatirányítás helye A szabályozó, a sorrendi, valamint a felügyelő irányítás a technológiai irányítás környezete, míg a termelésirányítás vállalat gazdasági irányításához tartozik. Minden folyamatirányító rendszernek három alapfeladatot kell megoldania:   

Mérésadatgyűjtés Információ feldolgozás Beavatkozás

Ezt a feladatot a folyamatirányító rendszerek különböző üzemmódban és rendszertechnikai felépítés mellett képesek megoldani. A technológiai paraméterek figyelése nem öncélú dolog, hisz a gazdasági elvárások miatt történik. A technológiai folyamatirányítás céljainak nagyon határozott elemei vannak:    

Az üzembiztonság növelése A víziközmű üzem folytonos üzem, üzemzavar esetén nagy kárt képes okozni. A költségek csökkentése: Elsősorban az üzemköltségek, az energiafelhasználás költségek racionalizálásra kell gondolnunk. A diszpécseri és vezetői döntéshozatal elősegítése: Néha lehet találkozni öncélú megoldásokkal, nagy rendszerek és bonyolult technológiák esetén ez a feltétel azonban elengedhetetlen. Adatszolgáltatás a vállalati üzleti folyamatok megítéléséhez, tervezéshez. Az információs rendszerek (térinformatika, vállalati erőforrás gazdálkodás, munkafolyamatok irányítása, stb) integrációja ma már megkerülhetetlen kérdés. Másképpen azt is mondhatjuk, hogy a műszaki folyamat gazdasági környezetbe ágyazva zajlik. A gazdasági háttér elemzéseihez is szükség van információkra, amely feltételeket szab a technikai rendszerrel szemben is.

2 / 23

Víztechnológiai folyamatok irányítása A technológia folyamatirányítás a folyamatirányító számítógéptől valósidejű (real-time) működést kíván meg, vagyis a számítógép a fizikai folyamattal párhuzamosan egy időben működik. Ez azonban csak viszonylagos, mert a lassú változású víziközművi folyamathoz képest a számítógép működése rendkívül gyors. A folyamatos vízellátás a számítógépes rendszertől is folyamatos rendelkezésre állást követel meg. A megkívánt érték rendkívül magas, több mint 99,5% a működésben elvárt szint. Emiatt folyamatirányító számítógépek mindig redundáns módon, egymás tartalékaként kerülnek kiépítésre.

10.2 Rendszertechnikai felépítések Az információs láncban a számítógép és a folyamat között az ember különféle helyet foglalhat el. A lehetséges működésmódok az alábbiak lehetnek:

Folyamat

Folyamat

Folyamat

É

K

I

B

K

O

É

K

I

B

K

O

É

K

I

B

K

O

É Folyamat

I

B

Folyamat

Számítógép

Számítógép

Számítógép

Számítógép

O

K

É

I

B

O

Számítógép

K É B

kezelő érzékelő Beavatkozó

I O

Bemenet (Input) Kimenet (Output)

10-2. ábra A folyamat és a számítógép kapcsolatai A közvetett működésmód az emberi tevékenység kétirányú részvételét igényli. Az információszerzés lassú és körülményes. Az ember - főleg a rutinszerű műveletekben – fokozott hibaforrás lehet. A közvetlen működésmódot szakirodalom on-line működésmódnak nevezi is nevezi, amelynek két változata lehetséges. Közvetlen nyílt körű – on-line open loop – esetben a folyamat paramétereit műszeresen érzékeljük, és azokat közvetlenül adjuk át a számítógépnek, amely azokat automatikusan fel is dolgozza, a beavatkozáshoz azonban a kezelő közreműködése szükséges. Amikor a technológia gépi irányításával kapcsolatban még nem gyűlt össze elegendő tapasztalat, ez az üzemmód javasolható. Ha már van elegendő tapasztalat, akkor lehet a közvetlen zártkörű – on-line closed loop – irányításra áttérni. Ekkor a beavatkozást is a számítógépben képződő vezérlőjel alapján a gép közvetlenül elvégzi. Ilyen zártkörű beavatkozást kétféleképpen lehet megvalósítani. Folyamatirányító számítógép

Folyamatirányító számítógép

Alapjel Analóg szabályozó Érzékelő

Beavatkozó

Érzékelő

Beavatkozó

SPC

DDC

FOLYAMAT

FOLYAMAT

10-3. ábra Irányítási módszerek

3 / 23

Víztechnológiai folyamatok irányítása Az alapjel-állító irányítás – set-point-control: SPC – alkalmazásakor a számítógép a szabályozók alapjel változása útján avatkozik be. A közvetlen digitális irányításnál – direct digital control: DDC- a szabályozási algoritmust a számítógép valósítja meg, és közvetlenül működteti a beavatkozó szerveket. Röviden foglalkoznunk kell még az alkalmazandó rendszer kialakításokkal is. Térben koncentrált folyamatok esetében az ún. pont-pont struktúra valósul meg. Ekkor az információadók a párhuzamosan kiépített jelvezetékekkel közvetlenül csatlakoznak a számítógéphez. Térben kierjedt folyamatok esetében a több-pont struktúrát használjuk. A folyamatok érzékelői, távadói ill. beavatkozó szervei a folyamat közelben elhelyezett állomásokhoz csatlakoznak párhuzamos vezetékeken. Az állomás és a számítógép között a jelforgalom már soros átvitelű. Az állomás lehet a részfolyamatot önállóan ellátó számítógép is. Központi számítógép

Állomás

Állomás

Központi számítógép

Állomás

Alközp

Alközp.

Alközp.

P

P

P

FOLYAMAT

P

P

P

FOLYAMAT

10-4. ábra Központi és decentralizált működés Bonyolult rendszer esetében a szintek száma kettőnél több is lehet. Az utóbbi időben megváltozott a szemléletmód. A korábbi központi mérés adatgyűjtési törekvéseket követően a decentralizált intelligencia leosztás figyelhető meg. Erre a már nemcsak mérésadatgyűjtésre alkalmas telemechanikai állomások, hanem a programozható logikai vezérlők (PLC) megjelenése ad lehetőséget. A legfelső szint ilyenkor csak a felügyelő irányításhoz szükséges információkat kapja meg. Az eddigi általános fogalmakat most próbáljuk meg értelmezni pl. egy vízmű rendszerre Az alábbi ábrán kövessük nyomon a felépítést.

Állomás Állomás

Cl Vk Vt Állomás Helyi PLC

Alközpont Alközpont Saját kábel

Állomás Rádióháló

Középközpont

Mikrohullám üvegkábel

Központ

10-5. ábra Telemechanikai rendszerfelépítés (vízellátás) Az elosztóhálózat térben kiterjedt rendszer, ezért az irányítás csak több-pont struktúrájú lehet. Az állomások gyűjtik össze a folyamatműszerezés jeleit és továbbítják a központi gépbe. Vannak állomások a központi irányítású övezetekben és ott is ahol közepes méretű medencés zóna irányítása a feladat valamint ott is, ahol

4 / 23

Víztechnológiai folyamatok irányítása autonóm nyomástartás valósul meg. A kis és közepes övezetekben gyűjtött információkat felügyeleti feladatokhoz használjuk (zavar esetén beavatkozás), hisz a helyi decentralizált intelligencia elvégzi a szokásos beavatkozási feladatokat is. A nagyobb övezetekben menetrend meghatározására törekszünk, amihez sokkal több információra van szükség. Fontos megjegyezni, hogy az elosztóhálózaton nem lehet bárhol az információt előállítani, csak ahol áramellátás is van. Jellemzően gépházakban, medencéknél találhatók meg. A hálózat belső pontjairól információt áttételesen a hálózatszámítás útján kapunk. A víztermelő rendszer esetében találunk térben koncentrált folyamatot – ilyenek a vízkezelő és víztisztítóművek -, itt pont-pont struktúra a jellemző. A kutak irányítása már térben kiterjedten történik. Kútcsopotokról és azon belül kutakról beszélünk. A kutakban helyi PLC-k működnek, a kútcsoport algoritmusok futtatása az alközponti gépek feladata, míg a közép-központban a teljes termelési rendszer üzemirányítása valósul meglátható át. A dolgok logikájából következik, hogy a termelőrendszer az elosztórendszernek alárendelt, hisz a fogyasztás igényeit itt határozzuk meg és írjuk elő követelményként a víztermelő-rendszer felé.

10.3 Adatátvitel Az információ átvitelekor a következő kérdések merülnek fel:      

Milyen típusú jelet kell átvinni? (analóg, kétállapotú, csomag) Mekkora távolságra kell a jelet továbbítani? (néhány méter, néhány kilométer) Milyen irányú kapcsolatot kell létrehozni? (egyirányú, kétirányú) Mekkora a megkívánt átviteli sebesség? (néhány bit/sec, Mbyte/sec) Milyen az átvitel biztonságával szembeni követelmény? Mekkora az átvitel megvalósítási költsége a nyert haszonhoz képest?

A fenti kérdésekre adott válasszal lehet a megfelelő eszközt és átviteli módot meghatározni. Átviteli eszközként leggyakrabban villamos jelvezetéket használtunk. Ez lehet külön erre a célra kiépített vezeték vagy már meglévő hálózat. A saját vezetékkel teljesíteni lehet az információátvitel egyedi követelményeit, míg a meglévő vezeték, pl. telefonvonal bérlése során a vezetékre előírt információátviteli szabályokat és korlátozásokat is be kell tartani. A „saját kábeles” jeltovábbítást ott lehet megvalósítani, ahol a kábel fektetése egyáltalán kivitelezhető. Ilyen terület a vízműben a víztermelési oldalon a kötelezően sajáttulajdonú védőterületen adott. A vízelosztási oldalon, a városban a jelvezeték kiépítése körülményes, vagy nem is lehetséges. Ha nem tudunk bérelhető jelvezetéket igénybe venni, akkor vezeték nélküli kapcsolat jön szóba. Ilyenkor az állomások közötti rádióháló frekvenciapárját béreljük. Az irányított antennák segítségével a folyamatirányításnak tökéletesen megfelelő minőségű és sebességű adatátvitel valósítható meg. Az URH sávban az antennáknak csak irányhelyes tájolására van szükség, optikai rálátás két állomás között nem feltétlenül szükséges. A rádióháló működése során a legnagyobb hátrány, ha valamelyik rádióállomás pl. meghibásodás folytán adáson ragad vagy más rádióadó működéséből fakadóan interferencia jelenség jön lére, a teljes működés lebénulhat. A korszerű rádiókészülékek és a velük szorosan csatolt adatátviteli szoftver már nemcsak pont-pont közötti átviteleket tesznek lehetővé, hanem az átjátszás is megoldható. Nagyobb adatátviteli igény esetén mikrohullámú kapcsolat kiépítése lehet indokolt. Fő- közép- és alközpontok közötti átvitelhez alkalmazható. A mikrohullámú átviteli csatorna kiépítéséhez optikai rálátás kell a pontok között. Nagytömegű adatátvitelt egyre inkább üvegkábeles összeköttetésen, optikai úton valósítanak meg. Ilyen adottságú kapcsolat már nem csak a folyamatirányítás céljait szolgálja, hanem más nagy adat forgalmú IT (információ technológiai) alkalmazások is megférnek benne. Ahhoz, hogy az adótól elküldött jelet az adatátvitel módjától függetlenül a vevőoldalon megfelelő biztonsággal kiértékelni tudjuk, vagyis a jel a továbbításra alkalmas legyen, azt átvitelre alkalmassá kell tenni. Ezt a folyamatot modulációnak hívjuk. Az adónál ezt a feladatot a modulátor, míg a vevőnél a demodulátor hajtja végre. A két funkciót közös egységbe építve kapjuk a MODEM-t. A moduláció lehet amplitúdó-, frekvenciavagy fázis moduláció. A modulációs üzemfrekvencia nagysága az átviteli eszköztől függ. Az ütemfrekvencia arányos a jeltovábbítás sebességével, amelynek szabványos értékei. 50, 10, 200, 600, 1200, … [Baud=bit/s]. Az információadó és az információvevő közötti jelátvitelt megteremtő berendezések a rendszer kommunikációs perifériái, míg az adót és vevőt összekötő médiumot átviteli csatornának hívjuk. Az adatátviteli csatorna fizikai valóságában lehet:  Jelkábel (saját vagy bérelt)

5 / 23

Víztechnológiai folyamatok irányítása    

kizárólagosan használt URH-s rádióháló közszolgálati rádiótelefon hálózat (SMS-k révén megvalósított információcsere) Mikrohullám Üvegkábel

10.4 Az irányítandó rendszerek tulajdonságai Víziközművek felépítése rendkívül különböző lehet, ahogy az alkalmazott technológiák is eltérhetnek egymástól. Az irányítandó rendszerek vonatkozásában mégis felfedezhetők közös vonások. Az általános sajátságok az alábbiak: 

A vízellátás és a szennyvízelvezetés és –tisztítási rendszerek egyaránt napi 24 órás üzem dolgoznak. Következésképp a felügyelő és irányító rendszer működése valósidejű kell legyen. Vonatkozik ez a bonyolultabb technológiai létesítmények üzemére is. A valósidejű működésmód maga után vonja diszpécser szolgálat felállítását.



A technológiai elemek – hálózat és létesítmények - nagy területen helyezkednek el. Nagyok a távolságok az egyes objektumok között. Az adatátviteli csatornák kiválasztásánál a rádiós és a mikrohullámú átvitel előnyt élvez, mitöbb meghatározó. Szemben pl. az áramszolgáltatással a víziközmű technológia lassú. A folyamatjellemzők - mérések, jelzések - az órás időtartamon belül nem változnak érdemben. Az irányítandó technológia alapvetően a víziközmű ágazatoknak megfelelően elválik egymástól. Általában más telemechanikai rendszer szolgálja ki a vízellátás, illetve a szennyvízelvezetés és –tisztítás folyamatait. Az előtérben működő hidraulikai folyamatok mögött mindig megtaláljuk az erőátviteli villamos rendszert is. A berendezések működtetése szinte kizárólagosan villamos energiával történik. Ez azt jelenti, hogy az irányítandó technológiai sémaképek mellett azt irányító rendszeren meg kell találjuk a villamos sémaképeket is

  

A jellegzetességek másik része speciális. 

A víz nagy energiával rendelkezik. Rendkívül nagy károkozásra képes. Az irányítási algoritmusok tervezésénél ezért a biztonság nagy szerepet játszik.



A víziközmű technológiákban bonyolult fizikai, kémiai, biokémiai folyamatok zajlanak, következésképp az irányítási algoritmusok megalkotásánál több tudományág együttműködésre van szükség. A technológus tevékenységét áramlás technikusnak, villamos szakembernek, vegyésznek, mikrobiológusnak egyaránt segítenie kell.



A víz tárolható, amely lehetőséget teremt a racionális energiafelhasználás kialakítására.



A szennyvíz energiaforrás is. A biogázból energia nyerhető. A jövőben a szennyvíztisztás helyett a szennyvízhasznosítás kerül előtérbe.

10.5 Folyamatjelek és folyamatperifériák

Analóg

A folyamatjeleket a folyamatirányító berendezés szempontjából elsődlegesen bemenetekre és kimenetre oszthatjuk.

Távadó

Alapjel

Feszültségmentes kontaktus

Távműködtetés

Bemenetek

Digitális

PLC

Kimanetek

10-6. ábra Folyamatjelek és folyamatperifériák

6 / 23

Víztechnológiai folyamatok irányítása A bementeket a mérésekre és jelzések alkotják. A mérések analóg értékek. A távadó mérőműszereknek egyezményes kimeneti jelük van a 0(4) – 20 mA-es tartományban. Ezt a jelet fogadja a folyamatperiféria és A/D (analóg/digitális) átalakító egysége. A számítógépen belül a további feldolgozás már digitálisan történik. A jelzések diszkrét állapotok, amely állapotokat nyitott vagy zárt feszültségmentes kontaktusok reprezentálnak. A 0-1 álapotú jeleket a digitális folyamat perifériák fogadják. A kimenetek felosztása is az analóg és digitális fogalmak mentén történhet. A szabályozó körök felé kiadott alapjelek analógjelek, a működtetések vagy parancsok digitális jelek. A jeleket fogadó és kiadó folyamat közeli PLC moduláris beépítésű. Az áramellátást biztosító tápegység, a központi egység(CPU) és a felsőszintű kapcsolatok megvalósítását szolgáló MODEM minden berendezésben megtalálható. A jelek fogadását, kiadását intéző folyamatperiféria egységek is moduláris felépítésűek. Számuk a jelek száma által meghatározott. A gyakorlatban a mérések és a jelzések száma több, mint a kimeneti jelek száma. A különböző funkcionális egységeket az ún. bus-rendszer kapcsolja össze.

Antenna

~220 V

Digitális ki

Analóg ki D/A

Bus

Digitális be

Analóg be A/D

MODEM

CPU

Tápegység

URH rádió

Kábelezés

10-7. ábra A PLC modurális felépítése A különböző jeladóktól érkező és a jelfogadókhoz távozó jelek villamos vezetékeit a sorkapocs felületre kötjük be. Új jelek bekötése a még ki nem használt helyek betöltésével valósulhat meg. Tömeges jelbővülés esetén új blokkok beillesztésére van szükség. A 10-7. ábra a bővítés lehetőségét is mutatja.

10.6 Folyamatjelek azonosítása A jelek azonosítása a bekötés helye, illetve annak sorszáma alapján történik. Analóg csatorna

Digitális csatorna

M = mérés Mxx,yyy

J = jelzés

xx = Állomásszám (PLC-szám)

Jxx,yyy

Kimenet ek

Bemenetek

yyy = alcím (sorszám)


Kxx,yyy

K = kézi bevitelű csatorna xx = Állomásszám vagy kézi adatok csoportja yyy = alcím (sorszám)

Sxx,yyy

S = számított csatorna xx = Állomásszám vagy számítások csoportja yyy = alcím (sorszám)

Axx,yyy

xx = Állomásszám (PLC-szám)

A = alapjel xx = Állomásszám (PLC-szám)

7 / 23

Txx,yyy

T = távműködtetés xx = Állomásszám (PLC-szám)

Víztechnológiai folyamatok irányítása yyy = alcím (sorszám)


10-8. táblázat Folyamatjelek azonosítása A jeltípusok közül tekintsük a méréseket. Az Mxx,yyy struktúrájú mérési azonosító inkább a számítógép számára érthető. Az adatleíró táblában a mérés hosszú nevének megadásával a használatos elnevezést rögzíthetjük. A többi jeltípus esetén is hasonló az eljárás (lásd 10-8. ) Az analóg bemeneti csatornák forrásukat és előállításukat tekintve tovább tagozódnak. A mérések mellett  

kézi csatornák és számított csatornák

definiálására is sor kerül. Ezek azonosítása a mérésekhez hasonló. A kézi csatornák olyan „mérések” amelyeket nem távadó mér. Ezeket a rendszer tudomására a tasztatúrán át történő beírásokkal hozzuk. A kézi bevitelű adatok tulajdonképpen méréspótlók, annak érdekében, hogy a teljes körű feldolgozás megvalósulhasson. A kézi adatok keletkezése időben eltérő lehet: N (napvégi): pl. lehullott csapadék mennyisége H (havi): pl. villanyszámlák adatai, E (éves): pl. tervadatok. A számított csatornák feldolgozott jelek, belső számítási műveletek eredményei. Azonosításuk szerkezete az előbbiekkel hasonló. Számítást valamely mérési, kézi és számítási csatornával lehet végezni. A számítások kötött sorrendben hajtódnak végre. Az elvégzendő számítások fajtáját, azok módját és egyben a végrehajtás sorrendiségét leírótáblában adhatók meg Az analóg jeleket a jellegüknél fogva két csoportba sorolhatjuk:  extenzív mennyiségek, amelyek integrálásuk (összegzésük) után is fizikai jelentést tulajdonítunk, pl.: Q, térfogatáram [m3/h] V, Vízszállítás, [m3 egy adott időegység alatt] P, vill. telj. [kW] W, Villamos munka, [kWh]  intenzív mennyiségek, amelyeknek gradiense van, amelyek átlagolhatók, pl.: p, nyomás [m] pátl, átlagnyomás, [m, egy adott időszakra nézve] pH [-] pH átl kémhatás Annak érdekében, hogy a feldolgozások az időben helyesen történhessenek meg az analóg csatornákhoz (mérési számított és kézi) az ún. belépési szint fogalmát szokás hozzárendelni. A belepési szintek az alábbiak lehetnek:  pillanatérték  félórás (vagy órás) adat  napi adat  havi adat  éves adat Egy adat egy adott belépési szinten kerül a folyamatirányító rendszer adatbázisába és innen automatikusan állnak elő a jövőbeli adatok: azaz, ha egy érték napi szinten kerül a rendszerbe, akkor annak automatikusan képződik havi és éves adata is, míg a félórás és pillanat érték adata nem létező.

félórás (órás) adat napvégi adat havi adat éves adat 10-9. táblázat Adatok és belépési szintek

8 / 23

év végén

hó végén

napvégén

félóránként (óránként)

ADAT mérési pillanat érték

mérési ciklusonként

Belépés (adat keletkezése)

Víztechnológiai folyamatok irányítása Éves belépési szintű adat nagyon ritka, ilyen lehetnek pl. az éves víztermelési terv vagy energia-lekötés adatai. Az extenzív mennyiségek esetén a feldolgozás összegzést jelent, az intenzív mennyiséget átlagoljuk. Az összegzés és átlagolás egy adott időalapra vonatkozik. Az adatok automatikus előállítása minden analóg csatornára vonatkozik. Ez a mechanizmus biztosítja, hogy nem kell adathiánnyal számolni. Egy nagy rendszeren számos távadó műszer működik. A mérőműszerek hibás működésével reálisan számolni kell. Ez esetben nem áll rendelkezésre mérési adat, azt ideiglenesen pótolni kell. A pótlást vagy szoftveres módon vagy kezelői segédlettel oldjuk meg, alaposan mérlegelve pótolt érték nagyságát. A pótlásra a méréskiesés valós idejében, a történések azonnali reakciójaként kerül sor. Az üzemi körülmények mérlegelésével így mindig a lehetőség szerinti legpontosabb értékkel helyettesíthetjük a kiesett mérést. A pótlásra a mérőkör megjavításáig van szükség. A tártartalmak ma már szinte korlátlan mértékben állnak rendelkezésre, ennek ellenére érdemes a szüntelenül képződő adatoknak korlátot állítani. A belépési szintek által szabályozott módon a rendszeren mindig elérhetőnek kell lennie az alábbi adatoknak. Adatok Pillanat értékek Félórásadatok Napvégi adatok Hóvégi adatok Éves adatok

Időtartam ½ évig 1 évig mindvégig mindvégig mindvégig

10-10. táblázat Adatok és belépési szintek Az időtartam lejárta után az adatok csak az archívumban érhetők el. A számított csatornák matematikai úton képzett belső jelek. A jelzések logikai feldolgozása inkább a sorrendi vezérlések programozásakor jellemző. A központi jelfeldolgozásnál a mérési értékek határérték túllépése tekinthető belső jelképzésnek. Az üzemi tartomány alsó és felső határértékének túllépése üzemzavarra utal, a vészjelzések értelmezése jeltípusonként változó, a hihetőségi határérték átlépése a mérőműszer hibáját valószínűsíti. Mérési érték

Alsó vészjelzés Üzemi alsó határ

Üzemi tartomány

Üzemi felső határ Felső vészjelzés Hihetőségi felső határ (lehetetlen érték)

10-11. ábra Mérések határértékei A határérték túllépések eseményüzenetek. Diszpécseri nyugtázásuk kötelező.

10.7 Megjelenítések 10.7.1

Technológiai sémaképek

A technológiai sémaképek talán a leglátványosabb elemei a megjelenítéseknek. Mindig valamilyen sematikus rajzon kerülnek ábrázolásra a folyamat felől érkező aktív információk. A hidraulikai kapcsolási rajzok „vizes” technológia megjelenítésére szolgálnak. A megjelenő rajzok általában nem méretarányosak, nem térképhelyesek csupán a kapcsolódásokat mutatják. Fordítsunk gondot arra, hogy a mérés helye (pl. zár előtt vagy zár után) egyértelmű legyen. Egy üzemzavar megítélésénél döntő lehet, ha pontosan tudjuk az információ keletkezés egzakt helyét. Fontos továbbá, hogy a kép könnyen áttekinthető legyen, kerülendők a felesleges „szépészeti” elemek.

9 / 23


10-12. ábra Hidraulikus technológiai sémakép Általában ezeken a képeken kerülnek elhelyezésre a távműködtetés elemei is, hisz itt mérlegelhető leginkább a kiadandó parancs következménye. A könnyebb áttekinthetőség érdekében érdemes ugyanannak a rendszernek villamos energiaellátását külön feldolgozni. E célra a villamos egyvonalas kapcsolási rajzok kiválóan alkalmasak. Említést érdemel, hogy minden olyan információ is helyet kaphat a technológia sémaképen, ami az üzemet befolyásolja. Az Elektromos Művek felé hibabejelentésünk pontosabb lehet, ha ismerjük a csatlakozási azonosítót.

10-13. ábra Villamos technológiai sémakép A képeken látható feldolgozások ugyanarra a technológiai elemre vonatkoznak. Az eltérő háttérszín konzekvensen figyelmezteti az esetleg fáradt diszpécsert, hogy éppen milyen tematikát néz. Ezek talán lényegtelen elemnek tűnhet, de erről igazán nyilatkozni az tud, aki már szolgált egy bonyolult rendszer diszpécsereként.

10 / 23

Víztechnológiai folyamatok irányítása 10.7.2

Egyéb grafikus feldolgozások

Nyomásvonalak (nyomásfelületek) Nagyon hasznos grafikon eszköz a szint és nyomás adatok összevetésére alkalmas nyomásvonal. Itt nem időbeli összehasonlításról van szó, hanem az abszolút értékek (vonatkozási szint + mérési érték) közös ábrázolásáról. A nyomásvonal a zóna nyomásfelületének egy adott vonal melletti metszete. A kép mondandójának megfejtéséhez hely és rendszer ismeretre van szükség.

10-14. ábra Nyomásvonal A képen a „pálcika” alsó felét a domborzat adja, amihez a mérési érték adódik hozzá. A különböző helyekhez tartozó mérési értékek természetesen időben összetartozó értékek. Ez lehetőséget ad az időbeli változások szemléltetésére is. A diagram vízszintes tengelyén relatív távolságokat találunk. Gépegységek jelleggörbéi A gépházi gépegységek kiválasztása tervezési feladat. Új gépek esetén a katalógus jelleggörbék jó támpontul szolgálnak. Az üzemeltetés során azonban szükség van a gépek jelleggörbéinek rendszeres kimérésére, hogy kopásokat, járókerék lapáttöréseket időben észrevegyünk. Két jelleggörbe mérés közötti időszakban a folyamatirányítási rendszeren is figyeljük a munkapontok alakulását. Ennek legelterjedtebb módja, hogy a rendszeren nyilvántartjuk a gépegységek aktuális jelleggörbéit (új gépeknél ez a gyári jelleggörbe, régieknél a kimért jelleggörbe). Megjelenítéskor felrajzolásra kerülnek ezek a görbék és ugyanebbe a mezőbe berajzolásra kerül a mérések alapján meghatározott munkapont is.

11 / 23


Mért, vagy katalógus (legalább 3 pontos) jelleggörbe

H

Affin parabolák segítségével átszámolt görbék

Hmért

no n < no

Qmért

Q

10-15. ábra Gépegység jelleggörbék és munkapont Így folyamatában vagyunk képesek észrevenni a gépegységek munkapont elvándorlásait, ami nem feltétlenül a gépegység hibája, hanem tervezési hiba, vagy az időközben megváltozott üzemállapothoz való alkalmatlanság, vagyis felhívja a figyelmet arra, hogy elgondolkodjunk, érdemes-e beavatkozni. 10.7.3

Eseménynapló

A folyamat felügyelet és -irányítás valós időben zajlik. A történéseket egymásutániságukban rögzítjük. Erre szolgál az eseménynapló, amely egy folyamatirányító rendszer eszköztárában a legtipikusabb elemek közé tartozik.

10-16. ábra Eseménynapló (szűrhető lista) Az esemény naplót a rendszer automatikusan állítja elő, annak tartalmát az üzemirányító diszpécser nem módosíthatja. Az eseménynapló segítségével az ok-okozati összefüggéseket állapítjuk meg.

12 / 23

Víztechnológiai folyamatok irányítása Az eseménynapló egy sora egy történésnek felel meg. Az azonosító, a dátum és időpont, a hely valamint a történés (a változás) megjelölése mellett az esemény minősítése a legfontosabb mező. Az események egy része tájékoztató jellegű, másik részük nyugtázandó. A nyugtázást követően azt is megköveteljük, hogy a diszpécser rögzítse – ugyancsak az eseménynaplóban – a tett intézkedést. Szokás az eseménynapló két legutolsó sorát, minden képre feltenni, hogy képváltás nélkül is értesüljön a diszpécser a legújabb történésről. Ha egy esemény információnak vész- vagy zavarjelzés minősítése van, úgy a képernyőn a nyugtázásig az érintett elem villogtatásával és külön hangjelzéssel is élünk. A sématáblát aktívvá is az esemény információk alapján tesszük. A kijelzések villogtatása és hangjelző duda alkalmazása is mind a probléma jelentőségének megítélésében segíti a diszpécsert. Az eseménynapló tulajdonképpen az a felület, ahol a diszpécseri feladatok közvetlenül jelentkeznek. Nagyon leegyszerűsítve az események lekezelésével a tulajdonképpeni irányítást valósítjuk meg. Lehet az eseményeket egyetlen naplóban is gyűjteni. Ilyenkor szűrési eszközökkel történik a szétválasztás. Előnyös, ha az általános eszköz mellett, kész leválogatások is léteznek. Ilyenek lehetnek pl.:     

10.7.4

Nyugtázatlan események. Behatolások, feszültség kimaradások (tematikus elválasztások). Határérték túllépések (Analóg jelváltozásokra vonatkozó listák). Zavarjelzések, vészjelzések. Kiadott távműködtetések.

Analóg jelek idősorai

Idősoros feldolgozása analóg csatornáknak lehet, függetlenül attól, hogy primer mérésről vagy számított csatornáról van-e szó. Az időbeli lefutás megmutatása mellett a változónak önmagával való összevetése az eltéréseket szemlélteti. A tanuló algoritmusok ilyen típusú összevetéseken alapulnak.

10-17. ábra Ugyanazon változó időbeli alakulásainak összevetése Az ok-okozati összefüggések kiderítésében nagyon előnyös, ha különböző analógcsatornák görbemenetét együtt láthatjuk. Különböző analóg értékek összehasonlítása természetesen csak azonos időalap (pillanat, félórás, napi, havi, éves) mellett történhet, ha a belépési szinten átléptünk. A mértékegység különbözőségek itt nem jelentenek problémát. A %-ra normált megjelenítés helyett inkább alkalmazzunk többfajta skálázást az y-tengelyen.

13 / 23


10-18. ábra Különböző változók időbeli alakulásainak összehasonlítása A mozgatható szálkereszt pozíciójának megfelelően kívánság a konkrét mérési érték digitális megjelentetése is. Az „analóg összevetés” funkció természeten csak korrelációba hozható értékek együttszerepeltetése mellett értelmes. Az eszközt azonban érdemes bármely analóg idősor összehasonlítására megalkotni. A folyamatirányító rendszeren keletkező információk a tárolóeszközt folyamatosan töltik. A hosszú távú adatmegőrzés érdekében adatarchiválásra kerül sor. A már archivált adatok újbóli elérése csak betöltés után valósulhat meg. Az így aktivált idősorok ugyanúgy címezhetőek, mint a rendszeren lévők, miáltal időben távoli adatok közti összevetés is megvalósulhat. 10.7.5

Listák, táblázatok

Nemcsak a grafikai feldolgozások segíthetik a munkát, a tisztánlátást.

10-19. ábra Listák A célirányos kigyűjtés, mint pl. a képen látható „Víztárolók víztartaléka” felborult vízháztartás esetén segít eldönteni a leghatékonyabb beavatkozást. Ebben a munkában az a döntő, hogy igyekezzünk a nehézségek áthidalására tudatosan kihasználni a teljes rendszer rendelkezésre álló víztartalékát úgy, hogy a hierarchikusan egymásra épülő zónák egymás esélyeit nem rontsák.

14 / 23

Víztechnológiai folyamatok irányítása A táblázatok egy speciális formája a szerkesztett tabló.. Ilyenkor fejléc mellett oldallécünk is van. A szerkesztett tablók inkább nyomtatásra szánt „sűrítetett” kigyűjtések, amelyeket a felső vezetők áttekintő informálása céljából készítünk. A tömörség abban is megnyilvánul, hogy a tablók általában csak egyetlen lapból állnak 10.7.6

Részletes jelinformációk

Hibakeresési és karbantartási műveleteknél gyakran van szükség részletes mérőköri információkra. Ezeket a képeket akár méréseket feldolgozó táblázatokból, akár a méréseket ábrázoló technológiai sémaképekből elérhetjük.

10-20. ábra Egyedi adatok Erről a képről informálja a diszpécser az irányítástechnikai karbantartót a mérőköri azonosítóról, a beállított határértékekről, a méréshatárról, stb. Ezek a képek tipikusan paraméteres képek. Számosságuk a mérések, jelzések, számított paraméterek, kiadható parancsok számosságával azonos.

10.8 Támogató segédeszközök SCADA rendszereket szállító cégek üzletpolitikájában gyakran csak a szűken vett alkalmazás kiszállítása szerepel. Az üzembe helyezés pillanatától követően a változások igénye előbb-utóbb felmerül. A kisebb módosítások végrehajtása a felhasználó kezében kell legyen, aSCADA rendszert szállító fejlesztőket csak nagyobb, strukturális módosítási igények esetén kelljen igénybe venni. Az ún. képgeneráló és az adatbázis karbantartó eszközök a szállítási terjedelem részei. 10.8.1

Képgeneráló eszköz

A technológiai folyamat a tervezéskori állapothoz képest gyakran változik. A változásokat az időközben megváltozott körülmények, igények generálják, de újítások, ésszerűsítések is lehetnek a módosítások okozói. Ennek megfelelően módosulniuk kell a folyamatirányító rendszeren a technológiai sémaképeknek. A kisebb javítások kiegészítések átvezetését a rendszergazdának SCADA programon egyszerű eszközökkel át kell tudni vezetnie. 10.8.2

Adatbázis karbantartó, bővítő eszközök

A méréstechnika folyamatos fejlődésével magával hozza, hogy ugyanazon jellemző mérésére más eszköz kerül beépítésre, amelynek paraméterei mások. Az sem tekinthető abnormálisnak, ha a új mérés vagy jel kerül felkötésre. Ezeket a kisebb mértékű változásoknak az adatbázist érintően vonzatai vannak. A karbantartó és bővítő eszközök használata a SCADA rendszergazda feladata.

15 / 23


10.9 Az üzemirányítással kapcsolatos feladatok csoportjai Technológia folyamatirányítás alatt az adott folyamat – esetünkben a vízellátás folyamata – üzemvitelét és felügyeletét értjük, amelyet a műszakban dolgozó kezelők automatikus berendezések segítségével látnak el. Mindezt a kitűzött termelési és termelékenységi célok elérése érdekében tesszük. A tömör meghatározás mögött a következő részfeladatokat találjuk:      

az üzem felügyelete az üzem dokumentálása, folyamatparaméterek archiválása a szükséges beavatkozások végrehajtása az üzemmenet megtervezése, vezetése az üzemi tapasztalatok értékelése az üzem optimalizálása

Amikor ezekről a feladatokról beszélünk, akkor mindig diszpécserközpontra (vezénylőteremre) és valamilyen számítástechnikai eszközre is gondolunk. A térben rendkívül kiterjedt technológia korszerű üzemirányítása csakis telemechanikai eszközök segítségével képzelhető el. Számítógépes folyamatirányítási rendszer azonban csak bizonyos feltételek teljesülése esetén vezethető be. A folyamatot alkalmassá kell tenni gépi mérésadatgyűjtésre és a beavatkozások távirányítható megvalósítására. Szükség van arra is, hogy üzemtani ismereteinket algoritmizálható formában tudjuk megfogalmazni. Szokás az üzemirányításnál jelentkező feladatokat az ún. eseménytér segítségével rendszerezni. 

Az időbeliség szempontjából előkészítési, operatív és utólagos kiértékelő fázisokat különböztetünk meg. Az előkészítő feladatok közé soroljuk a fogyasztás prognózis elkészítését, a menetrend előállítását, beavatkozások hatásainak előzetes szimulálását, valamint az ütemtervek összeállítását, egyeztetését. Az operatív feladatokat a szolgálatos diszpécserek végzik. Folyamatosan figyelik a rendszert, a normális üzemmenettől való eltérés esetén beavatkoznak. A folytonos üzemmenet miatt a felügyeletnek is folytonosnak kell lennie, azaz a diszpécserek munkarendje műszakos munkarend. Az események utólagos kiértékelésére a legtöbb esetben üzemzavarok kapcsán kerül sor. A történéseket pontosan rögzítő eseménynapló alapján okulhatunk az elkövetett hibából, megállapítható a kezelőszemélyzet esetleges mulasztása.



A cél tekintetében üzembiztonsági és gazdaságossági feladatcsoportokat különböztethetünk meg. A folyamatirányítás elsődleges célja, hogy az üzembiztonság messzemenő figyelembevételével a gazdasági, gazdaságossági elvárások teljesüljenek. A feladat célfüggvénye az üzemi költségek minimalizálását írja elő. A költségfüggvény szélsőértékének keresése a folyamatoptimalizálás témaköréhez tartozik. Az üzembiztonság ezen optimalizálási feladat megfogalmazásában a peremfeltételek megadásában ölt testet. A rendszerek globális optimumát megtalálni nem egyszerű feladat. A rendszer bonyolultsága, összetettsége indokolja, hogy részfeladatokat definiáljunk és a részrendszerek optimumának keresése révén érjünk célt.



A feladatok tervezése a folyamatok, a víztermelés és vízelosztás, illetve szennyvízelvezetés és szennyvíztisztítás felosztások mentén szokásos.

A fenti felosztásnak inkább csak elvi jelentősége van. A továbbiakban, technológiai összefüggések mentén fogalmazzuk meg az irányítási feladatokat, algoritmusokat.

11 ESETTANULMÁNYOK 11.1 Terhelésszétosztás kútcsoportok között 11.1.1

A szállítási feladat

A terheléselosztás a kútcsoportok között a holtidő és a szívómedence hiánya adottságok miatt egy tipikus ún. szállítási feladat, amelynek blokkvázlatát az alábbi ábra mutatja:

16 / 23


1

2 gyűjtővezeték

Q(t) qi(t) n

i

Kútcsoportok: 1, 2, …, i, …,n

11-1. ábra A szállítási feladat A termelési igény, Q(t) kielégítését a kútcsoportoktól várjuk. A szívómedence hiánya miatt minden időpillanatban annyi vizet kell kitermelni amennyi az igény, azonban a holtidő miatt a „megrendeléseket” már korábban kell feladni. Matematikai eszközökkel a feladat a következő formalizmussal írható le: A kútcsoportok a jelentkező vízigényt együtt fedik le: n

 i 1

qi (t  i )  Q(t) ,

 t  re

A holtidővel való eltolás az optimalizálási feladatot nem befolyásolja, csak az eredményt az időben a holtidőnek megfelelően kútcsoportonként el kell csúsztatni. A feltétel tehát a holtidő mentes esetre a következő n

 i 1

qi (t)  Q(t) ,

 t  re

egyenlőségi feltétel

Az i-edik kútcsoport teljesítő képessége nem lehet zérusnál kisebb és nem lehet nagyobb, mint az őt alkotó kutak kapacitásának összege, azaz a kútcsoport kapacitásánál: T

 t 1

qi (t)  q max,i

egyenlőtlenségi feltétel

Kiköthető továbbá a

0  qi (t)

nemnegativitási feltétel

amelynek természetesen fizikai értelme van. Általában az optimalizáció költségfüggvény minimalizálást jelenti T

J t 0

n

 i 1

qi (t) ci (t)  min

célfüggvény

amikoris a költségek arányosak a megtermelt vízzel. Kúthidraulikai és vízminőségi szempontból azonban optimális üzemnek az felel meg, ha minden kútcsoport az igény „előállításakor” a legkisebb terhelés mellett üzemel, azaz minden kútcsoport egyidejűleg kiveszi részét a munkából. Ezt ci (t)  1 választásával érhetjük el. [2] Jelölések:

qi (t) i ci (t) q max, i

az i.-k kútcsoporttól várt termelés (a feladat ismeretlenje)

Q(t) J i  1,..., n t  1, ... , 24

termelési igény (menetrend)

a kútcsoport holtideje (időbeli távolság) fajl. költség kútcsoport napi kapacitás célfüggvény kútcsoportok darabszáma idő, (időlépés)

17 / 23

Víztechnológiai folyamatok irányítása Adatok, eredmények táblázatos elrendezésben: Kútcsoport

Kapacitás

Holtidő

elvárt termelés



qmax

max i

1 2 … … N

…

-1

0

1

…

2

…

24

# # # # # Menetrend

&

11-2. táblázat Adatok és eredmények A feladat mérete: kútcsoportok száma: 19 időlépés 1 óra, összesen 24 óra. Átírva a feladatot a szokásos jelölésekre: n

 i 1 T

 t 1

qi (t)  Q(t) ,

n



 t  re

i 1 T



qi (t)  q max,i

t 1

0  qi (t) T

J t 0

qi,t  Qt ,

t  1, ... , T

qi,t  q nax, i

i  1, ... , n

qi,t  0 n

 i 1

T

n

t 1

i 1

 

qi (t) ci (t)  min

qi,t ci,t  min

A szállítási feladat esetünkben [3] alapján: 1 1 1 1 qmax,1

1 1 1 1 qmax,2

1 1 1 1 qmax,3

1 1 1 1 …

1 1 1 1 qmax,n

Q1 Q2 … Q24

és a hozzátartozó szimplex tábla:

c1,t

q1,n 1 0 0 0 0 0 0 1 1

q2,1 0 1 0 0 1 0 0 0 1

… 0 1 0 0 0 0 1 0 …

q2,2 0 1 0 0 0 1 0 0 1

q2,n 0 1 0 0 0 0 0 1 1

0 0 1 0 1 0 0 0 1

0 0 1 0 0 1 0 0 1

Q1 Q2 … Q24 qmax,1 qmax,2 … qmax,n

= AE (T, n*T)

Menetre nd

u1 u2 … u24 v1 v2 … vn Z

t2 … 1 0 0 0 0 0 1 0 …

q1,2 1 0 0 0 0 1 0 0 1

≤ A (n, n*T)

Kútcsop ort kap.

t1 q1,1 1 0 0 0 1 0 0 0 1

c2,t 11-3. táblázat A szimplex tábla

A folyamatirányítási rendszerben ezt az optimalizálási feladatot kell rendszeres időközönként (naponta) megoldani, ill. megváltozott termelőrendszeri vízigény menetrend esetén újraszámolni.

18 / 23

Víztechnológiai folyamatok irányítása 11.1.2

A matematikai megoldás

Használt eszközök: MATLAB linprog függvény [4] Input adatok: Kútcsoport napi rendelkezésre állókapacitások (n elemű vektor) A termelőrendszertől megkívánt vízigény: menetrend (T elemű vektor) Az optimalizálási eredmény: Kútcsoportokra lebontott órás igény (T*n elemű mátrix) idősorai

11-4. ábra Menetrend A valósidejű kútcsoport menetrendet: a lebontott órás igények i -vel való eltolásával kapjuk. Azaz soronként az kútcsoport görbemenete a holtidejének megfelelő mértékben balra tolódik,

11-5. ábra Korrigált menetrend Az ábrák vízszintes tengelye az idő, míg függőleges tengelyén a kútcsoportoktól elvárt vízmennyiség, ill. azok szabályozási alapjele ábrázolt.

11.2 Kútcsoport üzemirányítása 11.2.1

Technológiai megfontolások

Egy vízbázis megcsapolására általában nem egy, hanem több kutat is építünk. A kutak összességét kútcsoportnak hívjuk. Réteghidraulikai ismeretekből tudható, hogy az adott területről kiaknázható vízmennyiség akkor lesz a

19 / 23

Víztechnológiai folyamatok irányítása legnagyobb, ha kutak üzemét összehangoljuk, azaz ha azok nem egymástó a vizet elorozva, hanem azonos depresszióval dolgoznak. A kutakat egy folyó partszakaszán létesítve ez a feltétel a partszakasz egyenletes terhelését is jeleneti. Az egyenletes terhelés egyben azt is jelenti, hogy a kútcsoporttal megfogalmazott növekvő igényből minden kút azonos mértékben vesz részt. Terhelés ennek megfelelően csak kis mértékben növekszik. A kút önmagában csupán egy műtárgy, amely lehetővé teszi a vízadó réteg megcsapolását. A parti szűrés során a vízminőség a mederkapcsolati rétegben kialakuló szűrési sebességtől függ, Ha ez a sebesség nagy, akkor a biológia tápanyaglebontás hatékonysága csökken. A vízminőség garantálása tekintetében a kialakuló réteg sebesség másrészről nem lehet nagyobb az apróbb szemcséjű szűrőréteg részecskék elmozdítását okozó sebességnél. A vízadó réteg optimális kiaknázhatósága és a vízminőség alakulása is a rétegben kialakuló sebesség egyenletességét, adott körülmények között alacsony értéken való tartását követeli. Korábban a partszakaszon megépített kutakat szifonvezetékekkel kötötték össze. Szivattyúzás csak az ún. kútaknából történt.

Vákuumszivattyú

Gyűjtőakna

Csőkutak

Szifonvezeték

Búvárszivattyú

Gyűjtővezeték felé

11-6. ábra Szifonált csőkutak A szivattyús gőzgépes hajtásának időszakából származik ez a megoldás, amikoris a kutankénti egyedi vízkiemelés nem jöhetett szóba. Ezzel a megoldással a partszakasz egyenletes terhelése - mintegy melléktermékként - hidraulikai úton valósult meg. Az aknától távolabbi kutakban a szifonvezeték ellenállása mértékében némileg magasabb lesz, gyakorlatilag azonban a kutakban a vízszint azonos. Nagyobb egységteljesítményű kutak – csáposkutak – megépítésével a vízkiemelés módja is megváltozik. Az egyedi szivattyúzás kerül előtérbe. A kút önálló szereplővé válik, amely számos az üzemeltetés helyességét felvető problémát hordoz magában. Felmerül a kutak energia optimális üzemeltetésének kérdése ugyanúgy, mint a vízminőség szempontjából a jó kutak huzamosabb idejű járatásának szempontja a kútirányításban. 11.2.2

Megvalósítás

A parti szűrés hatásmechanizmusának feltérképezése vezetett oda, hogy felülbíráljuk a korábbi álláspontot és visszatérjünk a szifonálással automatikusan megvalósuló, egyenletes partszakaszterhelést megvalósító megoldáshoz. Nem feladva az egyedi vízkiemelést megvalósító elrendezéseket, a csáposkutak üzemének összehangolását más eszközökkel kell megoldani, a technológiai folyamatirányítás eszközével A búvárszivattyúk hajtására kizárólag indukciós aszinkron motorokat használunk, ezért a folytonos és veszteségmentes terhelésváltoztatást frekvenciaváltók beépítésével oldjuk meg. Az elektronikus eszközökkel megvalósított szabályozást az alábbi ábra mutatja.

20 / 23

Víztechnológiai folyamatok irányítása Kút_n PLC szabályozó fmax PI

-

Qn FV

Sziv. Kút

HSkút,abs

fmin HSD

-

Kút_2 PLC szabályozó fmax PI

-

Q2 FV

Sziv. Kút HSkút,abs

fmin HSD

-

Alközponti számítógép Kút_1 PLC szabályozó

szabályozó

fmax

Qmax

Qkcs

PI

Qmin

PI

meredekségkorlát

Q1 FV

Sziv. Kút

HSkút,abs

fmin HSD

-

HD folyó, abs

+ összegzés

11-7. ábra Irányítási feladatok a kútban és alközpontban Az alközpont a középközponttól kapott térfogatáram igényt tekinti alapjelnek, amelyből egy depresszió értéket állít elő a kutak számára alapjelként. A kútcsoporttal szemben támasztott vízigény Qkcs ha a kutak által megtermelt vízzel – összegzett térfogatáramok

Q

i

– azonos, nincs beavatkozás. A 11-2. ábrán a kaszkád

felépítésű szabályozás külső köre testesíti meg ezt a kívánalmat. Eltérés esetén a PI szabályozás logikájának meglelő módon a belső kör HSD nevű alapjele képződik. A kutakban a depressziót a

HSD  HD folyó, abs  HSkút , abs különbség adja. A különbségképzésnél az abszolút szintekből kell kiindulni. A depresszió mértékének azonossága jelenti az egyenletes partszakasz leívást. A belső ugyancsak PI szabályozási körben az alapjel minden kútra egyaránt vonatkozik. Beavatkozás a búvárszivattyút hajtó motor fordulatszámának megváltoztatása érdekében eltérés esetén történik. A beavatkozó szerv a búvárszivattyúk motorjait hajtó frekvenciaváltó, FV. A frekvencia változtatása révén a fordulatszám módosítása fokozatmentesen lehetséges. A csáposkutakban általában több szivattyú üzemel. Ha a szabályozott egység eléri a szabályozási tartomány határát, úgy a terhelés további növekedése esetén a még álló gépegység hozzákapcsolása valósul meg. A kút szabályozási tartományának felső határétékének elérése után a kút tovább már nem terhelhető. A terhelés csökkentése esetén a szabályozott gép és vele a kút lekapcsolásra kerül. A szabályozási tartomány alsóhatárértékét energetikai meggondoláshoz kötjük. Érdemi térfogatárammal nem rendelkező gépet kikapcsoljuk.

11.3 Csatornahálózat üzemirányítása 11.3.1

A feladat megfogalmazása

Háztartásokban –WC-ben, fürdőszobában, a konyhában - keletkező „hulladékot” vízöblítéssel távolítjuk el. A szennyvíz elvezetésről beszélünk, holott ebben a vízzel történő szállítási folyamatban, a víznek csak logisztikai feladat jut. Feladatának megvalósítása során – elsősorban a beoldódások révén – a víz elszennyeződik, használt

21 / 23

Víztechnológiai folyamatok irányítása vízzé válik. Ha a szennyvíztisztítása helyett annak hasznosításáról beszélünk, úgy az egyet jelent az elszállításra kerülő iszap hasznosításával. E megállapításnál közömbös, hogy a teljes iszapmennyiséget rothasztással biogázzá alakítjuk, szárítás után elégetjük, vagy komposztálással mezőgazdasági céllal hasznosítjuk. A hulladék keletkezésének pillanatától a szerves anyag lebontásának folyamata már elindul. Az iszap kimerülése már a csatornában megindul. Az eleven iszapos technológiában az iszap a biofilmhordozó szerepét játssza és e tevékenysége során maga is bomlik, kimerül. A hasznosítás akkor lesz a leghatékonyabb, ha az iszap szükségszerű kimerülését akadályozzuk. A csatornahálózatban a tartózkodási idő minimalizálásával érhetjük el ezt a célt. A szennyvíz telepen belül a teljes iszapmennyiség leválasztásából következik, hogy a visszamaradó fáradt víz megtisztításánál külső biofilmhordozó felület alkalmazására van szükség. A tartózkodási idő minimalizálása nem pusztán üzemtani feladat. A csatornahálózat tervezésekor, a vezeték méretek, a lejtések meghatározásakor is hatással lehetünk a tartózkodási idő mértékére. A lefolyás időviszonyaira az öblítés során alkalmazott víz mennyisége is hatással van. Különbség van a túl kevés, vagy túl sok víz használatában. A tartózkodási idő nagysága összefüggésben van a csatornák szaghatásával is. Kisebb a szaghatás, ha a lebomló anyag minél előbb a szennyvíztelepen van. 11.3.2

Kivitelezés

A vázolt bonyolult és összetett optimalizálási feladatban a folyamatirányítás eszközeivel csak a szennyvízátemelők szivattyúinak működésére lehetünk hatással. A többnyire fa struktúrájú csatornahálózatban az összehangolt működtetésnek nagyon egyszerű algoritmusa van: a megérkező vizet azonnal továbbítani. Alsópáhok

Sármellék

Zalavár faluvég Ady u.

AR/4 Dózsa Gy. u.

ZV/2 Kossuth u.

kocsma

AR/5 szennyvizt.

AR/6 Égenföld

Keszthely

AR/7 Víztorony

ZV/3 Petőfi u.

SZV/3

SZV/1 Petőfi u.

AR/1 közbenső NB/1 Pálikafőző

SZV/2 Kossuth u.

AR/2régi Rogner

NB/3 Autóbusz ford.

Cserszegto maj

AE/1 Tikeri tó

AE/5

AE/4

Gyenesdi ás

BR/5 BR/6 Arany J. Vasút u. u.

Gázcse retelep

BR/3 BR/4 Madách u.

BR/2/b Gyenesi Stand

Hercegi gépház

BR/8 Erzsébet- Szennyví forrás z telep

BR/7 Malom u.

Stand

Úttröszt

AE/3

Rezi

Toldi u.

Kazin czy BR/2 új

AE/2

AE/6 Vonyarc vashegy

BajcsyZs. u.

Madách u. RR 1

FA/2 Fő út

Cs/2

Cs/1

Cs/3

Szabadst rand BR/2 régi

Keszthel y

F/2 Zrínyi u.

Zrínyi út

Büki út

Libás kikötő

Szennyvíztisztító

Zalaköszv ényes F/4 FA/1 Rákóczi u. Patakpart F/3 Cédrus Felsőpáho köz k

AR/3 Kolping

CR/2 H1 Vízműtel ep

VA/1 VA/2 Gázfogadó Sportpálya

NB/4 Temető

NB/5 Jókai u.

Nemesbü k

CR/ 1

Vindornyaf ok

Karmacs

KA/0 NB/2 Templo m

Hévíz

AR/2 új Rogner

Szentgyörgyv ár

Keszthelyi u.

Balatong yörök

BR/10 BR/9 Böngér Szépkilát Böngér ó DRV BR/11 Sporttele Kunép p

BR/4/a Diási strand

11-8. ábra A fa struktúrájú szennyvízelvezetés A szennyvízátemelőt működtető PLC ezt a feladatot szintvezérléssel oldja meg.

22 / 23

Balatone derics

BR/12 Camping

EA/1 Ady u. Strand

EA/2 Kossuth u.

Nemsvita

NV/1 Sportpál ya

NV/2 Temető


12 IRODALOMJEGYZÉK, HIVATKOZÁSOK [1] Máttyus S. nyomán: Vízellátás General Press, Budapest, 2008. [2] Tolnai, B.: Chapters from the topic of biological filtration and application (Fejezetek a biológiai szűrés témaköréből és alkalmazás) Conference Proceedings, Heft 84, p 171-196. 4th International Symposium „Re-Water Braunschweig” Technische Universität Braunschweig, Institut für Siedlungswasserwirtschaft Braunschweig, 06.-07. 11. 2013. [3] ELTE TTK A szállítási feladat megoldása Kézirat, 1992. [4] MATLAB matematikai programcsomag [5] Tolnai, B.: SCADA megjelenítések és adatfeldolgozások víziközművekben kézirat, Budapest, 2008. [6] Tolnai, B.: Irányítástechnika ppt, szakmérnöki képzés IV. félév. Eötvös József Főiskola, Baja 2011..

23 / 23

Víztechnológiai folyamatok irányítása

Recommend Documents