Tematy

Sterowanie - inteligentne i efektywne

Na terenie oczyszczalni ścieków występują obszary zagrożone i niezagrożone wybuchem. WAGO-I/O-SYSTEM 750 umożliwia efektywne sterowanie urządzeniami w obu obszarach.

Budowa i eksploatacja oczyszczalni ścieków obwarowana jest rozmaitymi regulacjami i przepisami, określającymi niezbędne wymogi. Dla projektantów i operatorów oznacza to, że możliwości wyboru inteligentnego systemu sterowania, będącego w stanie obsługiwać zarówno aplikacje standardowe jak i specyficzne, znacznie się zawężają.

Reakcja chemiczna może wystąpić w każdej chwili

Jedno jest pewne: nie sposób z góry określić składu ścieków, doprowadzanych do oczyszczalni. Na skutek awarii lub nieuprawnionych ingerencji, w każdej chwili może dojść do zanieczyszczeń, powstania łatwopalnych mieszanek czy reakcji chemicznych, powodujących wydzielanie się gazów – a to kwalifikowane jest jako atmosfera wybuchowa. Zdarza się, że do kanalizacji trafiają łatwopalne ciecze takie jak np. benzyna, które ze względu na swoją niewielką gęstość unoszą się na powierzchni. Te substancje szybko ulegają rozcieńczeniu i w zależności od stężenia, tworzą mieszankę szkodliwą dla zdrowia lub wręcz wybuchową. Ponieważ powstające przy tym opary są często cięższe od powietrza, gromadzą się one automatycznie w najniższym punkcie sieci kanalizacyjnej. Z tego względu także sieć kanalizacyjna, podobnie jak połączone z nią obiekty, takie jak zasobniki ścieków, kanały kanalizacyjne czy przepompownie, klasyfikowane są jako strefa 1 lub 2.

Prawidłowa klasyfikacja stref

To, co dotyczy sieci kanalizacyjnej, dotyczy także obiektów wchodzących w skład oczyszczalni ścieków. Należą do nich przepompownia i zlewnia, których zadaniem jest doprowadzanie ścieków bezpośrednio do oczyszczalni. Jeśli są to obiekty zamknięte, muszą zostać sklasyfikowane jako strefa 1. Wymóg ten dotyczy także obiektów otwartych, które nie są wyposażone w odpowiednią wentylację. Także tam może powstać mieszanka wybuchowa, na przykład w efekcie wydzielania się gazu ze ścieków: fekalia, stanowiące znaczną część ścieków, powodują powstawanie gazów gnilnych. Gaz gnilny jest tylko nieznacznie lżejszy od powietrza, nie zbiera się więc w górnych warstwach pomieszczeń i obiektów, lecz miesza się z powietrzem. Dokładnego składu powstającej w ten sposób mieszanki nie sposób określić – także dlatego, że stały ruch ścieków tworzy coraz to nowe zawirowania powietrza i powoduje ciągłe wahania stopnia koncentracji gazu.

Duża koncentracja biogazów

Duża koncentracja biogazów może występować w zlewni ścieków, gdzie zatrzymywane są osady o różnej frakcji, na przykład gałęzie, tekstylia i artykuły higieniczne. Pod względem występowania zagrożenia, obszar ten podzielony jest na strefę 1 i graniczące z nią strefy 2. Podział ten dotyczy także zbiorników retencyjnych ścieków. Procesy beztlenowego rozkładu, zachodzące w osadniku gnilnym oczyszczalni ścieków, wykorzystywane są do pozyskiwania biogazów. Biogazy zamieniane są w elektrowniach blokowych na prąd i ciepło. Mają pozytywny wpływ na bilans energetyczny oczyszczali ścieków. Wszystkie obszary procesu – od zagęstnika osadów po osadnik gnilny – są w ramach oceny zagrożenia określane również jako strefa 1 i 2. To samo dotyczy terenów wokół osadników gnilnych i zbiorników gazu.

Automatyka i sterowanie z zachowaniem norm

Projektowanie i eksploatacja obiektów hydrotechnicznych wymaga nie tylko uwzględnienia odpowiednich metod konstrukcyjnych, ograniczających niebezpieczeństwo eksplozji, lecz także dostosowania do obowiązujących norm i przepisów takich jak ATEX, IECEx czy BetrSichV. W myśl tych regulacji, operatorzy oczyszczalni ścieków zobowiązani są do opracowania dla swojej instalacji Dokumentu Zabezpieczenia Przed Wybuchem. W dokumencie tym opisane są wyznaczone strefy zagrożenia wybuchem, oraz szczegółowe środki ochrony. Praktyczne wskazówki dotyczące realizacji tego wymogu na terenie Niemiec zawiera DWA Merkblatt 217 (DWA-M 217) „Explosionsschutz für abwassertechnische Anlagen“ (lipiec 2014). Te normy i aprobaty dotyczą także instalacji elektrycznej na terenie oczyszczalni ścieków, w tym także wyposażenia szaf sterowniczych.

Dwie strefy – jeden system

Z reguły projektanci i operatorzy dążą do maksymalnej redukcji liczby zastosowanych komponentów i systemów. Nie bez powodu: złożone wymagania, stawiane systemom sterowania w oczyszczalni ścieków, dotyczą także nakładów, które projektanci i operatorzy powinni przewidzieć w swoich działaniach inżynierskich. W związku z tym preferują produkty, stosowane nie tylko w standardowych rozwiązaniach, lecz także do aplikacji specjalnych, na przykład do obszarów lub warunków środowiskowych typowych dla oczyszczalni ścieków, czyli miejsc, gdzie stale występuje atmosfera agresywna i korozyjna.

Łatwa rozbudowa instalacji

WAGO-I/O-SYSTEM 750 został skonstruowany tak, aby nie trzeba było stosować osobnych systemów dla strefy iskrobezpiecznej i nieiskrobezpiecznej: dzięki konstrukcyjnym niuansom system jest zróżnicowany i wszechstronny, przy równoczesnym zachowaniu założonego standardu. Bogata oferta, obejmująca ponad 500 modułów funkcyjnych, pozwala na podłączanie po stronie obiektowej rozmaitych czujników i przesyłanie do dyspozytorni różnych typów sygnałów analogowych i dwustanowych przez TCP/IP. System I/O WAGO umożliwia ponadto zdalne monitorowanie zakłóceń, pomiar stanów przepełnienia zbiorników retencyjnych, lub sterowanie dopływem ścieków do oczyszczalni. Oprócz niezależności od typu sieci obiektowej i zastosowania otwartych interfejsów dla techniki pomiarowej i integracji poszczególnych instalacji, standardem jest także komunikacja HART. Wszechstronność w zakresie komunikacji umożliwia także rozbudowę instalacji w przyszłości.

Mniej pracy dla projektantów i operatorów

Koncepcja budowy modularnej oferowana przez WAGO, umożliwia projektantom tworzenie aplikacji w obszarach iskrobepiecznych i nieiskrobezpiecznych, optymalnych pod względem cenowym i funkcjonalnym, bez konieczności programowania. Operatorzy instalacji mogą realizować także rozwiązania specjalne, jak na przykład częściowy pomiar energii połączony z zapisywaniem wszystkich danych procesowych, przy użyciu komponentów wchodzących w skład jednego systemu automatyki. Dzięki temu możliwy jest zarówno monitoring ściśle określonych wartości, jak i system zarządzania, obejmujący dane historyczne. Programistów zainteresują na pewno oferowane przez WAGO udogodnienia, w postaci bezpłatnych bibliotek funkcyjnych dla aplikacji techniki procesowej i gospodarki wodnej.

Autor: Kay Miller