Aktuální vydání

celé číslo

08

2019

MSV 2019 v Brně

celé číslo

Monitorování provozu čerpacích stanic odpadních vod

Firma zabývající se zpracováním masných výrobků uvažuje o vybudování nové moderní čističky odpadních vod. Vzhledem k dennímu množství vyprodukovaných odpadních vod půjde o velkou investici. K návrhu takovéto čističky odpadních vod bylo nutné získat maximum informací, ale údaje od zákazníka byly nedostatečné a neověřené.
 
Před vypracováním návrhu nové čerpací stanice bylo třeba vycházet z pravdivých údajů o provozu současné čističky. Nejrychlejším způsobem, jak získat skutečné údaje bez zásahu do řídicího systému čističky, bylo připojení modemu eWON na PLC Simatic S7-300 s následným nastavením sběru a archivace vybraných hodnot proměnných z PLC do vnitřní paměti modemu eWON. Veškeré odpadní vody ze závodu přitékají do dvou akumulačních nádrží, odkud jsou dále přečerpávány do původní čističky odpadních vod. Kromě celkového denního objemu odpadní vody bylo dále zapotřebí znát hodnoty pH, minimální a maximální přítoky, výšku hladin v akumulačních nádržích, motohodiny jednotlivých čerpadel atd.
 
Byl použit modem eWON, zakoupený ve společnosti FOXON, s. r. o. Pro získání co nejpřesnějších údajů pro další zpracování byla perioda ukládání měřených dat nastavena na jednu minutu. Zákazník se nachází téměř 200 km od firmy zpracovávající návrh, a proto byla pro přenos dat mezi ní a modemem eWON využita služba mobilního operátora UMTS 3G. Pro získání požadovaných informací stačilo nainstalovat modem eWON (obr. 1) na několik dní do rozváděče, poté ho pracovníci firmy vzali zpět. Celá instalace spočívá v připojení napájecího napětí 24 V DC, antény GSM 3G, připojovacího kabelu MPI mezi PLC a modemem a vložení karty SIM mobilního operátora. Výsledkem bylo získání kompletních informací o provozu čističky odpadních vod.
 
Na obr. 3 je graf, který zobrazuje modem eWON ve webovém prohlížeči. Jde o polohu hladiny v jedné z nádrží. Uživatel se k modemu připojí místně nebo na dálku, vybere sledované hodnoty a zvolí časový úsek, který má být na grafu zobrazen. Z grafu je možné vyčíst, že nádrž v jednom okamžiku při jejím čištění v servisním režimu byla vyčerpána až na dno. Proto byla výška hladiny téměř nulová. Při velkém množství dotékající vody byla výška hladiny maximálně 110 cm. Maximální výška hladiny akumulační nádrže je 160 cm.
 
Každá čerpací stanice původní čističky má tři čerpadla (obr. 2), která se kaskádovitě zapínají podle výšky hladiny. Bylo zjištěno, že během delšího sledovaného období bylo možné požadované výšky hladiny snadno dosáhnout činností jen jednoho čerpadla. Tudíž při rekonstrukci není vůbec nutné používat tři čerpadla, jak je tomu v současnosti – úplně postačuje
jedno čerpadlo hlavní a druhé záložní pro případ poruchy hlavního čerpadla.
 
Graf na obr. 4 souhrnně zobrazuje výšky hladin a celkové množství přečerpaných odpadních vod (v m3). Na první pohled je zřejmé, jak nerovnoměrný je vstupní přítok do čerpacích stanic. Klíčové bylo získat obraz o přítocích během dne. Velká nerovnoměrnost by měla velký vliv na provoz nové čističky. Z grafů je patrné, že právě to denně nastává. V době mezi 10. a 16. hodinou je nárůst přítoku až několikanásobný, zatímco v ranních a večerních hodinách je hluboko pod průměrem (obr. 5). Obrovskou výhodou je, že firma byla schopna tento negativní faktor řešit již před realizací, což je mnohem levnější, než začít s řešením až po vyrobení a spuštění nové čističky. V případě, že by spoléhala pouze na údaje od zákazníka, který udával jen průměrný průtok, znamenalo by to následně velký problém.
 
Druhým klíčovým faktorem, který bylo třeba sledovat, byla nerovnoměrnost přítoku v jednotlivých dnech. Čerpací stanice byla sledována sedm dní, aby bylo možné vzájemně porovnat situaci v různých dnech týdne. V neděli byl maximální dosažený přítok 6,3 m3/h, v pondělí však dosahoval více než 20 m3/h. Za tuto dobu stály služby mobilního operátora spojené s přenosem dat přibližně 50 korun.
 

Závěr

 
Z údajů nasbíraných pomocí modemu eWON bylo zjištěno, že při rekonstrukci budou stačit dvě čerpadla místo původních tří. Celkem se tedy na každé čerpací stanici ušetří jedno čerpadlo, což představuje finanční úsporu přibližně 70 000 korun v jedné čerpací stanici. Modem eWON je velmi efektivní nástroj k monitorování provozu zařízení, sběru dat a jejich vyhodnocení. Umožnil vzdálený přístup k PLC Simatic S7-300 prostředenictvím sítě UMTS 3G a firmě dal možnost vybírat si hodnoty, které budou sledovány a archivovány.
 
Peter Helma,
AQUAFLOT spol. s r. o.
 
Obr. 1. Modem eWON
Obr. 2. Trojice čerpadel v čerpací stanici
Obr. 3. Poloha hladiny v první akumulační nádrži
Obr. 4. Společný graf výšky hladiny a množství přečerpaných vod: červená – totalizér pro flotátor č. 1 (m3), zelená – totalizér pro flotátor č. 2 (m3), modrá – výška hladiny v akumulační nádrži N1 (cm), fialová – výška hladiny v akumulační nádrži N2 (cm)
Obr. 5. Nárůst přítoku v době mezi 10. a 16. hodinou