Автоматизация зданий

Передача данных о расходе в облако в системе водоснабжения на солнечной энергии

Обзор 

Чтобы решить проблему водоснабжения фермерских хозяйств и скота в отдалённых горных районах, Управлению водного хозяйства города Куньмин требовалась надёжная система перекачки с низкими затратами на обслуживание: она должна была не только точно измерять объём воды, но и работать от солнечной энергии и передавать данные в облако по сотовой сети для непрерывного сбора и хранения.

Задачи 

Управление водного хозяйства города Куньмин отвечает за обслуживание нескольких источников воды и водохранилищ в Куньмине и окрестностях. Особенно в отдалённых горных районах системы водоснабжения фермерских хозяйств и скота требуют не только стабильного качества и количества воды, но и решения с возможностью дистанционного мониторинга и управления. Такие районы часто не имеют доступа к электросети, поэтому солнечное энергоснабжение стало единственным жизнеспособным вариантом.

Решение 

Как профессиональный поставщик решений для водного хозяйства, компания «Юньнань Шуйкэ Энвайронментал Текнолоджи» совместно с Управлением водного хозяйства города Куньмин спроектировала солнечную систему водоснабжения на базе системы In-Situ HydroMace XCI со встроенным маломощным магнитометром. Эта система не только работает от солнечной энергии, но и передаёт данные о расходе в реальном времени в облако по сотовой сети, что позволяет управлению вести дистанционный мониторинг и анализ данных. Руководитель проекта компании г-н Ван отметил: «Сочетание системы HydroMace XCI с маломощным магнитометром — одно из самых надёжных решений, которые мы видели. Простой монтаж, стабильный сбор данных, низкие затраты на обслуживание — оно полностью отвечает нашим специфическим требованиям при реализации проектов в отдалённых горных районах».

Результаты 

Компания успешно установила эту солнечную систему водоснабжения. Все данные системы передаются в облако в реальном времени, встроенная батарея способна питать оборудование неделю без солнечного света, а в системе нет движущихся частей, которые могли бы засориться, что обеспечивает её долгосрочную стабильную работу. Это позволило Управлению водного хозяйства города Куньмин более эффективно управлять распределением водных ресурсов и оптимизировать его, а также повысило качество жизни фермеров в отдалённых районах. «Благодаря этой системе мы можем точно контролировать и управлять водными ресурсами и обеспечивать эффективное использование каждой капли воды, — сказала технический специалист Управления водного хозяйства города Куньмин г-жа Чжан. — Это имеет большое значение для содействия устойчивому развитию и охраны окружающей среды». Эта инновационная солнечная система водоснабжения не только решила проблему водоснабжения в отдалённых горных районах Куньмина, но и дала другим похожим регионам успешный опыт, который можно перенять.

Географический контекст

Куньмин расположен в центральной части провинции Юньнань и известен как «город вечной весны» — благодаря тёплому климату и богатым водным ресурсам. Вокруг города много высоких гор и рек, что делает его идеальным местом для развития сельского хозяйства и животноводства. Однако инфраструктура в отдалённых горных районах развита слабо, и солнечные системы водоснабжения принесли этим районам новую надежду.

Точное измерение расхода воды с помощью допплеровского расходомера открытого канала на водоводах крупных ирригационных зон

В городе Чэнду на юго-западе Китая, где основная потребность в воде связана с орошением сельхозугодий, также существовала проблема с механическими приборами. Управление водного хозяйства города Чэнду нашло экономичное и надёжное решение — прибор AgriFlo XCi с доплеровским врезным датчиком скорости. Задача начинается у истока системы Дуцзянъянь: река Цзиньцзян длиной 120 км переносит воду из реки Миньцзян на сельхозугодья Чэндуской равнины. Управление водного хозяйства города Чэнду отвечает за контроль десятков ответвлений, обеспечивая беспрепятственное поступление поливной воды к месту назначения и наличие у операторов каналов информации, необходимой для прогнозирования потребностей на весь вегетационный сезон. Решение. Управление водного хозяйства города Чэнду искало подходящую альтернативу для мониторинга потока воды в подземных трубопроводах (диаметром от 30 см до 1 м). Выбор пал на прибор AgriFlo XCi с доплеровским врезным датчиком скорости. Такой датчик использует непрерывный сигнал и усовершенствованную спектральную доплеровскую технологию, чтобы «видеть» скорость по всему поперечному сечению трубопровода и вычислять истинный средний расход. В настоящее время Управление водного хозяйства города Чэнду установило около 15 приборов AgriFlo Series 3 в нескольких ключевых точках, причём примерно половина из них контролирует три датчика через один шкаф управления. В двух важных точках управления орошением управление добавило карты телеметрического интерфейса с выходом Modbus для интеграции с региональной системой SCADA. ПЛК регулярно опрашивает данные приборов и передаёт их в SCADA, что позволяет специалистам управления вести мониторинг в реальном времени. «Эти точки — места соединения магистрального канала с другими оросительными каналами, и они критически важны для работы ирригационной системы», — говорит технический специалист Управления водного хозяйства города Чэнду г-н Ли. «Теперь мы можем видеть точные данные по этим ключевым точкам в реальном времени, и это очень помогает нам в работе». Результаты. С момента первой установки AgriFlo Управление водного хозяйства города Чэнду не только перешло на новейшую технологию In-Situ MACE, но и добилось стабильной работы системы. Г-н Ли отмечает: «Хотя установка датчиков под землёй — процесс довольно сложный, она снизила зависимость от традиционных пропеллерных расходомеров, которые требуют частого обслуживания на месте. Новая система практически не требует обслуживания и при этом обеспечивает необходимую нам высокую точность измерений». По мере ужесточения требований провинции Сычуань к управлению водными ресурсами Управление водного хозяйства города Чэнду не только выполнило эти нормы, но и стало образцом для всей провинции и страны. Подводя итог, г-н Ли сказал: «Точное измерение и управление водными ресурсами — долгосрочная и важная задача для нашего города, зависящего от развития сельского хозяйства».

Контроль насоса с помощью контроллера массового расхода для оптимизации цвета моющего средства

Дозирование неразбавленных красителей с управлением насосом. Крупнейшие мировые компании, производящие товары для дома, используют жидкие красители (пигменты) для придания цвета своим моющим средствам, средствам для ухода за бельём и чистящим продуктам. Красители высококонцентрированные, поэтому обычно достаточно небольшого количества, чтобы придать конечному продукту нужный цвет. При этом важны два требования. Воспроизводимость: цвет конечного продукта должен быть одинаковым — так же, как каждый флакон духов должен быть одного и того же цвета. Поэтому дозирование цвета всегда должно быть в высшей степени постоянным. Точность: поскольку красители обычно недешёвые, крайне важно точно дозировать краситель.

Как правильно дозировать жидкие красители?

Первое решение, которое приходит в голову, — дозировать краситель с помощью насоса. Однако это не очень точный способ дозирования, по крайней мере для такого применения.

Сочетание насоса с кориолисовым регулятором массового расхода позволяет управлять насосом и тем самым обеспечить более качественное дозирование.

Как работает управление насосом? Насос создаёт объёмный расход, и все характеристики зависят от этого. Точность зависит от свойств жидкости и связана с температурой и давлением. Кроме того, большинство насосов не справляются с колеблющимся противодавлением, поскольку это приводит к проскальзыванию, нестабильности и большим отклонениям расхода. Повысить точность можно, измеряя расход насоса кориолисовым массовым расходомером, так как эти приборы измеряют истинный массовый расход (например, кг/ч, г/ч). Выходной сигнал прибора обычно подаётся на ПИД-регулятор, который корректирует частоту вращения насоса (об/мин). Недостаток этого метода в том, что поток насоса нестабилен, из-за чего выходной сигнал кориолисова расходомера приходится фильтровать, и выходной сигнал становится медленным. Поскольку этот же сигнал используется и как управляющий, реакция и регулирование замедляются.

Управление насосом с помощью кориолисова регулятора массового расхода

Чтобы избежать этого, можно использовать кориолисовый массовый расходомер со встроенным ПИД-регулятором и отдельным управляющим сигналом для регулирования скорости насоса.

Поскольку этот управляющий сигнал отличается от выходного и не подвержен влиянию фильтра, сочетание расходомера и насоса обеспечивает беспрецедентную скорость и стабильность регулирования. При изменении противодавления насос немедленно переводится в более быстрый или более медленный режим, что мгновенно корректирует расход и сохраняет требуемую точность.

Этот метод измерения расхода не зависит от свойств жидкости, поэтому при изменении жидкости не требуется повторная калибровка или коэффициенты пересчёта.

Управление насосом при малых расходах

В примере с дозированием жидких красителей кориолисовые регуляторы массового расхода для (сверх)малых расходов значительно упрощают дозирование неразбавленного красителя. Нет необходимости смешивать краситель с водой, чтобы получить достаточно большой расход. Неразбавленный краситель не только более концентрированный и потому более качественный по сравнению со смесью с водой, но и позволяет экономить воду и предотвращает рост водорослей внутри оборудования.

Измерение и контроль системы подачи охлаждающей воды

В системах охлаждения радиочастотных и полупроводниковых компонентов специальная охлаждающая жидкость на водной основе подаётся от чиллера по различным контурам. 

Такие охлаждающие жидкости дороги, и для круглосуточной работы требуется их точное измерение и контроль.

В процессе непрерывной работы характеристики циркулирующего хладагента (значение pH и электропроводность) изменяются, поэтому его необходимо обрабатывать на главной установке, поддерживая pH и TDS, чтобы дорогая охлаждающая вода могла использоваться повторно.  

Задача состоит в эффективном распределении хладагента от главного чиллера при давлении 16 бар по комбинации подающих и обратных линий с требуемым расходом. 

 Для достижения высокоточного управления система спроектирована и изготовлена из нержавеющей стали марки 316 и оснащена технологическими приборами для измерения температуры, давления и расхода с местной и дистанционной индикацией.

Чтобы удалённая SCADA обеспечивала высокоточное управление, все технологические приборы должны быть установлены на каждом ответвлении и иметь выход для дистанционной передачи. Дополнительными ограничивающими факторами являются потери давления в системе, ограниченное пространство и сложность обеспечения нулевых утечек.

Решение

Широкий ассортимент технологических приборов Doweston отвечает всем требованиям заказчика благодаря высокой точности, компактной конструкции, местной LED-индикации, гибкости монтажа и номинальным потерям давления.

 Для линий различного диаметра были выбраны ультразвуковые расходомеры Doweston. Эти расходомеры отличаются высокой точностью измерений, используют хомутное крепление, работают совместно с ручным задающим клапаном и шаровым краном, а их малые габариты позволяют монтировать их в любом положении, обеспечивая тонкое регулирование и быстрое, удобное обслуживание.

Температурные преобразователи Doweston устанавливаются непосредственно в контуры трубопроводов без защитной гильзы, в местах с минимальной глубиной погружения, обеспечивая мониторинг и дистанционную передачу фактических значений для регистрации.
Преобразователи давления Doweston измеряют точное давление в контурах охлаждения и отвечают требованиям высокоточных измерений.