Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Řízení neutralizace kyselých odpadních vod

Před dvěma lety realizovala společnost Endress+Hauser projekt řízení automatického provozu jednotky neutralizace odpadních vod. Celý projekt byl od návrhu až po jeho realizaci a uvedení do provozu dokončen během šesti měsíců a jednotka již druhým rokem bezproblémově funguje.
 

Proces neutralizace

 
Proces neutralizace odpadních vod je rozdělen do tří funkčních částí – příjem odpadní vody, zpracování odpadní vody a filtrace pevných částí (obr. 1). Na příjmu do jednotky neutralizace odpadních vod je kyselá odpadní voda svážena autocisternami. Obsluha nejprve zvolí pomocí flexibilní hadice příslušný zásobník odpadu (5% kyselá voda, 15% kyselý elektrolyt nebo 15% až 20% kyselina sírová). Řídicí systém hlídá pomocí hladinoměrů v zásobnících odpadů maximální povolenou výšku hladiny. Obsluha má přehled o množství stočeného odpadu prostřednictvím fakturačního měření průtoku.
 
Odpadní voda je dále zpracovávána v neutralizačních jímkách, kam je dopravována čerpadly. Zde je přidáním vápenného mléka neutralizována. Vápenné mléko je dávkováno v závislosti na úrovni kontinuálně měřené hodnoty pH odpadní vody. V neutralizačních jímkách je také aerována odpadní voda. Vzduch je do jímek vháněn kompresory a intenzita aerace je regulována elektricky ovládaným ventilem.
 
Zneutralizovaná voda je z jímek přes uzavírací armatury přečerpávána do posledního technologického bloku. V kalolisech jsou oddělovány pevné části, které jsou v kontejnerech odváženy. Zneutralizovaná voda bez pevných částí je používána pro čisticí účely.
 

Řídicí systém

 
Řídicí systém neutralizace je založen na systémové platformě ControlCare s vizualizačním systémem P View od společnosti Endress+Hauser a na sběrnici Profibus-DP/PA pro připojení měřicích přístrojů. Výrobci čerpadel a ventilů zpravidla tuto sběrnici jako standard nenabízejí, a tyto jednotky jsou proto připojeny přímo do řídicího PLC přes digitální vstupy a výstupy a analogové vstupy.
 
V návrhu bylo zvažováno několik řešení propojení měřicích přístrojů – kromě realizované sběrnice Profibus zejména nejběžnější proudové smyčky. Komunikace po sběrnici Profibus však oproti proudovým smyčkám nabízí podstatnou úsporu rozvodných kabelů, jednodušší uvedení do provozu a správu celého systému.
 
U přístrojů s proudovou smyčkou a digitálním protokolem HART je nutné vždy každý přístroj zvlášť otevřít, rozpojit, načíst aktuální konfiguraci, nastavit nové parametry, zpátky poslat celou konfiguraci do přístroje, připojit přístroj k technologickému zařízení a zakrytovat jej. To je i vzhledem k malé rychlosti protokolu HART zdlouhavý, a proto nákladný proces.
 
Při použití sběrnice Profibus lze všechny přístroje nastavit snadno a rychle z jednoho místa. Dále je možné i během provozu číst z přístrojů nejen jejich jeden standardní výstup, ale i vedlejší měřené veličiny (např. teplotu při měření průtoku), statistické údaje (např. dobu provozu) a aktuální stav přístroje (např. poruchu a typ problému).
 
S ohledem na proudovou spotřebu všech připojených měřicích přístrojů na sběrnici byla navržena topologie Profibus-PA pouze s jedním segmentem. Sběrnice Profibus-PA je koncipována tak, aby vyhověla požadavkům na jiskrovou bezpečnost a zároveň umožňovala přístroje napájet přímo ze sběrnice.
 

Řízení neutralizace

 
Naměřené hodnoty výšky hladin, pH, teplot, průtoků, vodivosti a tlaků jsou po sběrnici Profibus-PA přivedeny do rozváděče (obr. 2), kde jsou vazebním členem převedeny na sběrnici Profibus-DP a zavedeny do řídicího systému. K řízení jsou použity PLC od společnosti Endress+Hauser s moduly analogových a digitálních vstupů a výstupů a modulem Profibus-DP.
 
Celá jednotka je ovládána z PC připojeného k PLC sběrnicí Ethernet. K ovládání i zobrazování dat je využita grafická softwarová aplikace vytvořená ve vývojovém prostředí P View od společnosti Endress+Hauser (obr. 3). V přehledném blokovém schématu s graficky zobrazenými měřicími místy jsou uvedeny aktuálně naměřené hodnoty a odsud jsou také ovládána jednotlivá čerpadla a ventily. Komunikace s měřicími přístroji je zprostředkována ovladači programu FieldCare přes řídicí OPC server společnosti Endress+Hauser. Monitorovat celý systém je možné také vzdáleně přes intranet
nebo internet.
 

Závěr

 
Projekt názorně dokládá možnosti a výhody využití sběrnice Profibus v průmyslové praxi, a byl proto uveden jako referenční projekt v minulém vydání časopisu Profinews (srpen 2009), jejž vydává mezinárodní asociace Profibus and Profinet International. Společnost Endress+Hauser Czech je jedním z členů sdružení Profibus CZ, které je jako národní sdružení členem této mezinárodní asociace.
 
David Slepička,
Endress+Hauser Czech s. r. o.
 
Obr. 1. Zjednodušené blokové schéma jednotky neutralizace odpadních vod
Obr. 2. Rozváděč
Obr. 3. Vizualizace a ovládání na PC