Каталог товаров
  • Главная
  • Статьи
  • Инновационный контроллер для управления процессами водоочистки

Инновационный контроллер для управления процессами водоочистки

22 Июн 2018

Суперматик SM – инновационный отечественный контроллер для управления процессами водоочистки.

Изделия торговой марки AquaMatic производства концерна Pentair давно представлены на рынке  России и широко применяются в области промышленной водоподготовки.

Большой неожиданностью для поставщиков и потребителей этого оборудования стала информация о том, что данная продукция исключается из ассортимента концерна по причине смены собственника — компании производителя АquaMatic и прекращения его сотрудничества в составе группы Pentair.

Система AquaMatic включают в себя управляющие контроллеры и  исполнительные устройства — диафрагменные клапаны.  И если для замены клапанов на рынке представлено несколько вариантов  приемлемого качества, то предлагаемые к замене контроллеры по своему исполнению и техническим характеристикам явно не соответсвуют современным требованиям.

В связи с этим в феврале 2016 года специалистами компании  Акватрол было принято решение о разработке собственного контроллера для управления потоками жидкостей и газов в процессах водоподготовки. Работа была выполнена, а её результаты представлены на выставке Aquatherm 2017 в виде первых образцов контроллера Суперматик, тогда же начато серийное производство контроллеров нескольких модификаций Суперматик SM  для управления установками напорной фильтрации на основе засыпных фильтров.

 

Конструктивные особенности

Контроллер Суперматик хотя и опирается на опыт, накопленный при использовании контроллеров AquaMatic, имеет ряд принципиальных отличий от последнего.

Прежде всего, в системе AquaMatic для реализации всего разнообразия технологических схем требуется значительное количество типов контроллеров. Перестройка контроллера под другую технологическую схему невозможна. Это вынуждает поставщика иметь на складе несколько вариантов контроллера, а потребителя ограничивает в возможности изменить или модернизировать систему водоочистки.

Были проанализированы технологические схемы установок, практически реализуемые на базе засыпных напорных фильтров, в результате все их разнообразие удалось свести к 5 базовым вариантам.

Все варианты базовых схем для различного количества фильтров могут быть реализованы в одном контроллере Суперматик при помощи предварительных установок, выполненных поставщиком оборудования или потребителем на месте использования. Всего доступен 21 вариант установок. Этого удалось достичь за счет того, что основу «исполнительной» части контроллера Суперматик составляет блок пневмораспределителей, и каждая линия управления  имеет отдельный пневмораспределитель. Включаться/выключаться они могут в произвольной последовательности и абсолютно независимо.

Это существенное отличие отечественного продукта от контроллера AquaMatic, где используется так называемый стейджер — сложный многоходовой поворотный пилотный клапан с приводом от маломощного двигателя с редуктором.

Алгоритм переключений стейджера жестко задан конфигурацией внутреннего коммутирующего элемента, так называемой «таблетки» — тефлоновой шайбы с многочисленными каналами определенной конфигурации. Существуют пространственные ограничения на выполнение каналов «таблетки» — они не могут иметь произвольную форму. Это, в свою очередь, предполагает использование только заданного типа арматуры на определенных позициях технологической схемы – или только нормально открытого, или только нормально закрытого типа. В результате при использовании наиболее употребительных схем в отсутствие управляющего сигнала (например, при выходе из строя контроллера, падения давления в линии управляющей среды и т.д.) происходит отключение потребителя от воды. Это может быть критически важно, например, при пожаре.

Контроллер Суперматик, напротив, при нештатной ситуации — выходе из строя самого контроллера, при пропадании питающего напряжения, отсутствия давления воздуха и т.д. — переводит клапаны установки в режим «Сервис», то есть обеспечивает водоснабжение без перебоев.

Применение в конструкции пневмораспределителей обеспечивает еще одно важное преимущество контроллера Суперматик – высокую надежность и ремонтопригодность. Ресурс применяемых пневмораспределителей составляет 25 миллионов циклов. Их производство давно отработано, они выпускаются огромными тиражами и широко представлены на рынке вплоть до отдаленных регионов. Замена их на месте не составит большого труда и затрат. При выходе из строя стейджера в подавляющем большинстве случаев он должен быть заменен целиком. Ремонт в этом случае составит значительную часть от цены устройства и потребует времени на доставку деталей к месту ремонта.

Использование в новом контроллере пневмораспределителей однозначно предполагает управление запорной арматурой сжатым воздухом, хотя контроллер AquaMatic допускает использование в качестве «управляющей среды» как воздуха, так и воды. При внимательном рассмотрении вопроса это «достоинство» оказывается иллюзорным. Во-первых, использование для управления диафрагменными клапанами неподготовленной (исходной) воды нежелательно, так как может привести к засорению каналов стейджера (они имеют диаметр менее 1 мм). А использование очищенной воды (после фильтров) сможет привести к сбою в работе диафрагменных клапанов, так как давление воды после фильтров всегда меньше, чем давление исходной воды.

Проблема решается использованием очищенной воды с коррекцией давления в сторону повышения при помощи узла, состоящего из водяного насоса (аналогичному используемому в бытовых системах обратного осмоса), монтажной рамы, реле давления и маломерного мембранного бака. Но стоимость такого узла коррекции давления воды будет по цене соизмерима с маломощным компрессором, обеспечивающим сжатым воздухом работу контроллера Суперматик.

Также, использование в качестве управляющей среды воды предполагает наличие с обеих сторон мембраны несжимаемой среды.  Это значительно повышает возможность возникновения гидроударов, ведет к повышенной нагрузке на клапаны, и, как результат, может вызвать ускоренный выход их из строя. В случае применения воздуха переключение происходит мягко и плавно, гидроудары «автоматически» демпфируются.

 

Программирование

Контроллер Суперматик имеет интуитивно понятный русскоязычный интерфейс двухуровневого программирования: меню конфигурирования контроллера под имеющуюся установку и меню задания параметров регенерации. Первое используется обычно однократно при запуске фильтрационной установки в работу или после проведения ее глубокой реконструкции. При конфигурировании задаются главные параметры установки – тип технологической схемы; количество фильтров в установке; текущее время; параметры водосчётчика, если он есть; алгоритм обработки сигнала регенерации в зависимости от состояния внешних датчиков. Меню параметров регенерации используется для оперативного управления технологическим процессом. Через него могут быть заданы: способ инициализации регенерации (по времени, объему, внешним сигналом), продолжительность стадий регенерации, время начала регенерации, частота регенерации, объем воды до регенерации. Меню конфигурирования и меню параметров регенерации построены таким образом, что делают невозможным задание некорректного сочетания параметров, то есть упрощают программирование и исключают ошибки. В основном водоочистные установки работают в автоматическом режиме по заранее заданной программе, но возможно и полностью ручное управление: запуск регенерации, приостановка любой из стадий, ускоренный переход к следующей стадии и т.д.

Это особенно важно при проведении пусконаладочных и регламентных работ. При отключении питающего напряжения в энергонезависимой памяти контроллера сохраняются все установленные параметры системы (текущее время, тип технологической схемы, количество фильтров, источник сигнала регенерации,  время начала регенерации и кратность ее проведения, настройки по стадиям регенерации, цена импульса водосчетчика, объем очищенной воды, после которого начнется регенерация и т.д.) Часы реального времени повышенной точности обеспечивают ход в течение не менее 4 лет от встроенного элемента питания. Функция «Бизнес пароль», которая позволяет защитить контроллер от несанкционированного доступа.

 

Совместимость с запорной арматурой

Для коммутации потоков жидкости и газов в настоящее время используется большое разнообразие запорной арматуры и приводов для нее. Как было указано выше, изначально контроллеры были ориентированы на совместное использование с диафрагменными клапанами. Однако использование пневморасределителей позволило существенно расширить совместимость контроллера с запорной арматурой. Контроллеры Суперматик способны работать со всеми типами запорной арматуры, широко представленными на рынке: с диафрагменными клапанами, с шаровыми кранами и поворотными затворами с приводом от пневмоцилиндров, как одностороннего, так и двустороннего действия. Для управления пневматическими исполнительными устройствами двустороннего действия используются пневмораспределители 5-2. Применение таких пневмораспределителей позволяет «инвертировать» пневматический сигнал, что дает возможность применять в любой позиции технологической схемы клапан произвольного типа, как нормально открытый, так и нормально закрытый. Контроллер Суперматик так же позволяет осуществить непосредственное релейное управление реверсивным электроприводом запорной арматуры. В этом случае пневматическая часть в устройстве отсутствует.

 

Модификации

В настоящее время контроллеры Суперматик для управления установками напорной фильтрации на основе засыпных фильтров производится в трех стандартных вариантах, отличающиеся в основном количеством выходных линий управления: SM-16, SM-8, SM-5.

Они имеют, соответственно, 16, 8 и 5 линий управления. Контроллеры SM-16 построены на базе 5-2 распределителей, и SM-8 выпускаются как на базе 5-2, так и 3-2 распределителей, SM-5 – только с 3-2 распределителями. Контроллеры обеспечивают работу по всем заявленным технологическим схемам, позволяют инвертировать управляющие пневматические (если применены пневмораспределители соответствующего типа) и электрические сигналы. Совместно с контролерами возможно использование любых типов исполнительной арматуры с пневматическим управлением. В остальном контроллеры идентичны.

 


Технологические схемы

Под заказ возможна поставка контролеров в произвольной комплектации: с количеством независимых управляющих линий от 4 до 16 (до 32 линий для 5-2 распределителей), с применением 3-2 или 5-2 пневмораспределителей, с платой промежуточных реле для управления электроприводом (в вариантах на 8 или 16 подключаемых электродвигателей) или без такой платы. Возможно предварительное программирование контроллеров под конкретную установку.

Технологические схемы не имеют особенностей и соответствуют широко применяемым в водоподготовке вариантам. Ниже приведены возможности контроллеров Суперматик стандартных модификаций для реализации таких схем.

 

С момента начала производства в эксплуатации находятся около сорока контроллеров Суперматик. В настоящее время ведутся монтажные и пуско-наладочные работы на станции водоподготовки для ВЗУ микрорайон Южный, г. Домодедово, производительностью до 320 м³/час.

Контроллеры Супематик SM включены в инвестиционный проект ГК «Росатом» «Организация производства автономных комплексов по водоочистке и водоподготовке контейнерного и/или блочно-модульного типа». Проект реализуется совместно АО «ВНИИХТ» и АО «НИФХИ им. Л.Я. Карпова» под управлением АО «Наука и Инновации».

Освоение серийного производства контроллеров управления потоками Суперматик тесно интегрируется с планами правительства Российской Федерации в области импортозамещения. С момента заказа продукции импортного производства до поступления её на склад проходило не менее 2,5 – 3 месяцев. Стандартные изделия Суперматик имеются на складе компании Акватрол, время изготовления  приборов по специальным требованиям заказчика составляет 3-4 недели. Сроки производства и поставки контроллеров не зависят от санкционных решений зарубежных правительств. Качество изделия подтверждено сертификатом соответствия.

Ю.Б. Хохряков, кандидат химических наук, главный технолог компании Акватрол.

Компания АКВАТРОЛ является эксклюзивным дилером компании Wave Cyber на территории РФ и стран СНГ