Проект очистительных сооружений переработки бесподстилочного навоза в сельском хозяйстве

Размещено на http://www.allbest.ru/

32

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема: «Проект очистительных сооружений переработки бесподстилочного навоза в сельском хозяйстве»

Введение

В настоящее время как у нас в стране, так и за рубежом имеется множество технологий переработки и использования жидкого навоза. Понятие переработка бесподстилочного (жидкого) навоза включает следующие технологические операции: разделение, обеззараживание и очистка жидкой фракции от взвешенных частиц. После переработки навоз используется в качестве органического удобрения, из него получают кормовые дрожжи, биогаз, жидкое топливо, используют в качестве добавок в корм животным, на навозе выращивают червей, мух, ряску, сальвинию, хлореллу, на гидропонике выращивают зерновые культуры и т.д. Изобилие технологий вызывает различные мнения среди ученых и практиков о применении бесподстилочного навоза. Но все же большинство ученых придерживается единого мнения, что навоз необходимо после переработки использовать в качестве удобрения, так как он не только повышает содержание гумуса в почве, но и существенно улучшает ее физико-химические свойства, увеличивает запас питательных веществ, снижает кислотность, повышает содержание поглощенных оснований, поглотительную способность и буферность, влагоемкость, скважность и водопроницаемость, обогащает почву микрофлорой, усиливает биологическую активность и выделение углекислоты, уменьшает сопротивление при обработке. Для разделения жидкого навоза используют: естественный, механический и термический способы, рис. 1.

При естественном способе разделения выделение твердых частиц происходит за счет силы тяжести и разности плотностей жидкой и твердой фракций в отстойниках, бункере-накопителе или контейнере.

Удаление жидкой фракции дренированием или фильтрованием при механическом способе осуществляется за счет центробежных сил, вибрации, сил тяжести - в гидроциклонах, осадительных и фильтрующих центрифугах, виброгрохотах, вибросите и дуговом сите. В фильтр-прессах, ленточных фильтрах используют избыточное давление или вакуум.

При термическом способе удаление влаги из жидкого навоза происходит в сушилках за счет перепада давлений парциального и водяного пара. Для естественного разделения навоза влажностью более 90% применяют горизонтальные, вертикальные и радиальные отстойники. [2]

Около 50% идентифицированной микрофлоры составляют условно-патогенные и патогенные формы, способные вызывать тяжелые инфекционные заболевания животных и человека. Это доказывает недопустимость использования необезвреженных сточных вод животноводческих комплексов для полива и необходимость разработки высокоэффективных методов подготовки стоков к орошению любых сельскохозяйственных культур. [1]

Рис. 1. Способы разделения жидкого навоза

1. Описание технологического процесса

В технологическом решении для установки предусмотрено семь ступеней очистки из которых вторая и третья ступени объединены в блок грубой очистки (БГО), а ступени с 4 по 7 в блок тонкой очистки (БТО):

1 ступень - секция первичного отстойника и усреднителя - накопителя;

2 ступень - плоскостной биофильтр с жесткой блочной полимерной загрузкой;

3 ступень - вторичный отстойник БГО;

4 ступень - плоскостной биофильтр с мягкой загрузкой из ПЭВ;

5 ступень - вторичный отстойник БТО;

6 ступень - напорный фильтр с загрузкой активированным углем ГАУ;

7 ступень - установка УФ-обеззараживания;

В установке все очистные процессы осуществляются в трех или более блоках контейнерного типа, выполненных в металле и имеющих габаритные размеры, позволяющие их транспортировку автомобильным транспортом.
Секция усреднителя - накопителя представляет собой блок предочистки (первая ступень очистки). Габаритные размеры усреднителя - накопителя (УН) определяются заданной суточной производительностью ОС. УН могут быть оборудованы системами удаления из них осадков взвешенных веществ без вскрытия блока. Блок УН устанавливается на собственном бетонном фундаменте, крепится к закладным деталям этого фундамента. Внутреннее устройство УН организовано в соответствии с требованиями, предъявляемыми к проточным горизонтальным отстойникам.

В таблице 1 приведены основные характеристики различных типоразмеров блоков очистных сооружений, изготавливаемых в заводских условиях.

Таблица 1.

Наименование блока	Минимальный вес блока (кг)	Габаритные размеры (м)	Рабочий объем накопления (м3)
	Вес металлоконструкций	Постоянный вес воды	Общий вес	Длина L	Ширина B	Высота H	Объем Vak
Блок усреднителя-накопителя типоразмера 1	1300	1600	2900	2.2	1.8	1.9	4.1
Блок усреднителя-накопителя типоразмера 2	1800	2400	4200	3.2	1.8	1.9	6.7
Блок усреднителя-накопителя типоразмера 3	2800	5000	7800	4.5	2.3	1.9	13.0
Блок грубой очистки	3500	4500	8000	2.4	2.2	3.0	-
Блок тонкой очистки	2600	4000	6600	2.2	2.2	3.4	-

Работа комплекса применительно к очистке организована следующим образом:

1. Фекалии поступают в приёмный накопитель - усреднитель (УН) через сороулавливающие решетки из нержавеющей стали. В УН погружной фекальный насос осуществляет принудительную рециркуляцию и аэрацию фекалий, а так же подачу фекалий в БГО, обеспечивая при этом перемешивание и измельчение каловых масс.

В установке фекалии отстаиваются в приемном УН не менее 8 часов, что позволяет снизить содержание взвешенных веществ на (70-80)%

2. Секция биофильтра второй ступени очистки в БГО рассчитана на полное биологическое окисление. Внутри секции биофильтра второй ступени очистки помещен блок биозагрузки типа «Каркас», который представляет собой жесткую полимерную загрузку, рекомендованную для использования в качестве биозагрузочного материала. Для обеспечения необходимой дозы растворённого воздуха в сточной воде применена система принудительной аэрации струйного типа (насос с эжектором в УН) и естественной аэрации (разбрызгивающее устройство в секции биофильтра второй ступени очистки БГО).

3. В секцию вторичного отстойника-осветлителя БГО фекалии из биофильтра поступают самотеком. Вторичный отстойник-осветлитель БГО предназначен для выделения отмершей биопленки из биологически очищенной воды. Во вторичном отстойнике могут быть установлены тонкослойные блоки, рассчитанные на удержание взвешенных веществ с гидравлической крупностью более 0.0125 мм/сек. Сбор осветленной воды осуществляется периферическим зубчатым водосбором из нержавеющей стали, в котором происходит дополнительная струйная аэрация воды. Из вторичного отстойника - осветлителя БГО сточные воды поступают в блок тонкой очистки (БТО).

4. Фильтры БТО предназначены для удаления из сточных вод остаточных количеств загрязняющих веществ перед сбросом очищенных сточных вод.

Биофильтр четвертой ступени очистки с загрузкой из ПЭВ (открытая безнапорная конструкция, с загрузкой из плотного слоя полиэфирного волокна). Безнапорный фильтр в БТО одновременно является механическим фильтром, задерживающим остатки взвешенных веществ, и плоскостным биофильтром четвертой ступени очистки с мягкой загрузкой из ПЭВ, то есть сооружением, в котором сточная вода фильтруется через загрузочный материал, покрытый биологической пленкой (биопленкой), образованной колониями микроорганизмов.

5. Из безнапорного биофильтра четвертой ступени очистки вода поступает во вторичный отстойник БТО.

6. Второй фильтр является напорным адсорбера с загрузкой из ГАУ (напорная конструкция с загрузкой из плотного слоя гранулированного активного угля).

7. Между безнапорным и напорным фильтрами после зоны вторичного отстойника БТО устанавливается система УФ-обеззараживания на основе облучения ультрафиолетом [3]

2. Основные требования к АС очистки

1. Интерфейс отдельного рабочего места должен быть удобным и понятным для пользователя

2. Проектируемая система очистки должна удовлетворять санитарно-гигиеническим требованиям и нормам, а также обеспечить санитарно-экологическую безопасность людей и животных.

3. При проектировании и реализации АС необходимо использовать перечень необходимого аппаратного обеспечения в виде контроллеров, датчиков и исполнительных элементов, средств связи указанных отдельно для каждой подсистемы в разделе требования к аппаратному обеспечению.

4. Каждый модуль, реализуемый с помощью автоматизированной системы на ферме должен обеспечивать возможность мониторинга, управления и передачи информации на АРМ.

5. В качестве основного протокола взаимодействия оборудования каждого модуля с другими модулями необходимо использовать протокол Modbus или его модификации для передачи информации с применением Ethernet, RS485 или GSM;

6. АРМ всех модулей должно быть реализовано с помощью программного продукта MasterSCADA

7. Информация со всех модулей должна сохранятся на сервере системы

8. Сервер должен обеспечивать прием информации со всех модулей системы, формирование потока информации на АРМ

9. Каждый модуль системы должен быть снабжен панелью оператора для локального доступа к данным модуля. Панель оператора должна функционировать по внутреннему протоколу каждого модуля.

10. В АС очистки должны быть реализованы следующие АРМ

· АРМ Оператора-наладчика, следящего за протеканием технологических процессов в системе

3. Требования к модулю управления очисткой

Модуль очистки сточных вод должен выполнять следующие функции

1. Регулирование температуры и влажности

2. Анализ температуры окружающей среды

3. Контроль температуры и влажности при подаче животноводческих сточных вод

Данные со всех подсистем должны поступать на сервер, где будет установлена SCADA - система и организованно АРМ оператора следящего за технологическим процессом очистки сточных вод.

Общая схема взаимодействия подсистем модуля представлена на рис. 2

Размещено на http://www.allbest.ru/

32

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2. «Схема алгоритма взаимодействия подсистем»

4. Требования к подсистеме контроля параметров окружающей среды

Общие сведения

Подсистема микроклимата должна обеспечивать функции контроля влажности, температуры.

Требования к подсистеме контроля параметров окружающей среды

Необходимо установить датчики контроля температуры и влажности;

Датчики должен измерять температуру в градусах Цельсия в интервале -10. 50 С⁰ и относительную влажность 0-100% в помещениях животноводческих комплексов.

Датчики температуры должны быть установлены в помещении.

Датчики влажности устанавливаются на входе в систему очистки.

5. Требования к подсистеме защиты от затопления

Наличие на животноводческом комплексе централизованной системы водоснабжения делает актуальной систему контроля протечек.

Подсистема контроля протечек должна решать следующие задачи:

· опрос датчиков протечек, управление запорным оборудованием,

· передача информации на диспетчерский пульт.

В качестве устройств обнаружения протечек необходимо использовать стандартные средства мониторинга состояния помещения.

6. Общие требования к серверной части

Технологический сервер системы должен обеспечивать выполнение следующих требований:

· обеспечение первичной обработки информации, поступающей со всех подсистем;

· формирование по исходным данным производной информации для мониторинга системы управления;

· хранение информации в структурированной виде;

· обеспечение взаимодействия данных различных подсистем;

· представление информации пользователям системы по запросам;

· защита данных от несанкционированного доступа.

· дублированное хранение данных;

· сбор информации с датчиков;

· формирование протокола работы каждой подсистемы и оператора;

· обеспечивать интерфейс для добавления модулей в систему управления (возможность расширения набора представленных функций и задач);

Сервер должен взаимодействовать с АРМ по вычислительной сети.

7. Требования к модулю связи технологического оборудования фабрики

Для организации автоматизированной системы животноводческого комплекса требуется наличие единой сети передачи данных от оборудования на диспетчерский пульт. В качестве такой сети должна выступать витая пара с электрическим интерфейсом RS-485. Наличие единой сети сбора данных позволит повысить оперативность управления комплекса, снизить накладные расходы на его эксплуатацию, а также позволит осуществить грамотное планирование работы.

Задачи единой технологической сети:

· обеспечить съем информации со всех единиц оборудования и передачу ее на диспетчерский пульт,

· обеспечить возможность использования «родного» программного обеспечения для всех единиц оборудования, с целью централизованного изменения параметров этого оборудования.

Для реализации каждой отдельной подсистемы используемое оборудование на животноводческом комплексе должно быть оснащено специализированным интерфейсом, обеспечивающим выдачу основных параметров работы и настройки, а также с возможностью управления основной программы работы оборудования с диспетчерского пульта.

8. Составление и анализ структуры системы автоматизации

Программно-аппаратный комплекс должен состоять из отдельных подсистем. Каждая подсистема направлена на решение конкретных задач автоматизации. Для каждой подсистемы ниже будет указано необходимое для реализации оборудование и программное обеспечение.

Комплекс состоит из следующих модулей:

· Модуль связи технологического оборудования, включая сбор информации с узлов, обмен данными между контроллерами и управление технологическими процессами, протекающими в системе управления;

· Модуль учета и контроля основных потребляемых ресурсов

Каждый модуль является подсистемой в общей архитектуре системы управления

Каждый из представленных модулей должен включать в состав следующие компоненты:

· Перечень необходимого аппаратного обеспечения в виде контроллеров, датчиков и исполнительных элементов

· Протокол взаимодействия оборудования и модулей между собой (Modbus)

· Описание требуемых функций и решаемых задач

· Описание структуры автоматизированных рабочих мест для работы с каждым из модулем на базе SCADA системы (Master Scada).

Доступ к функциям программного обеспечения должен быть ограничен правами пользователей.

Кроме этого программно-аппаратный комплекс должен включать в себя руководство по эксплуатации и справку. Комплекс должен обладать простотой при монтаже, инсталляции и эксплуатации, а так же возможность модернизации (обновления).

Система состоит из двух уровней:

1. Верхний (диспетчерский пункт) - АРМ (компьютер, подключенный к сети Internet через сервер). На сервере установлена программа «Сервер обмена с приборами». На АРМ диспетчера установлена Master SCADA, которая через сервер подключается к серверу обмена с приборами.

2. Нижний уровень (насосы) - контроллеры WinCon (IСР DAS), обеспечивающие автоматическое управление работой оборудования, обмен информацией с верхним уровнем, связь с приборами учёта.

9. Выбор аппаратных и программных средств

Измерительный преобразователь влажности и температуры ДВ2ТС

· Преобразователь может быть использован для измерения относительной влажности и температуры воздуха в жилых, складских и производственных помещениях.

· В состав преобразователя входят измерительный преобразователь влажности и температуры ДВ2ТС с цифровым выходным сигналом по двухпроводному интерфейсу µForLan, протоколу ModBus и преобразователь интерфейса µForLan - RS-485.

· Преобразователь интерфейса закрепляется на вертикальной поверхности двумя винтами и подключается к измерительной системе.

· Измерительный преобразователь ДВ2ТС вкручивается в преобразователь интерфейса. Такая компоновка существенно облегчает обслуживание измерительной системы, позволяя оперативно снимать и возвращать на место измерительные преобразователи для поверки или перед санитарной обработкой контролируемого объекта.

Основные технические характеристики
Габаритные размеры, мм
корпуса преобразователя, мм	35x50x73
Масса преобразователя, кг	не более 0,3
Диапазон измерения температуры
для исполнения 1Т, °С	0…+60
для исполнения 2Т, °С	-20…+60
для исполнения 3Т, °С	-40…+60
Предел допускаемой основной абсолютной погрешности измерения относительной влажности
исполнение 1П, %	±2
исполнение 2П, %	±1
исполнение 3П в диапазоне относительной влажности
от 0 до 10% (П - показания преобразователя), %	±(0,075+0,0925П)
от 10 до 50%, %	±(0,5+0,05П)
от 50 до 98%, %	±3
(П - показания преобразователя)
Предел допускаемой основной абсолютной погрешности измерения относительной влажности при изменении температуры на 10 °С
исполнение 1П, 2П%	±1
исполнение 3П в диапазоне отн. влажности
в диапазоне от 0 до 10%, %	±(0,05+0,045П)
в диапазоне от 10 до 50%, %	±(0,5+0,01П)
в диапазоне от 50 до 98%, %	±1
Предел допускаемой абсолютной погрешности измерения температуры:
в диапазоне от -40 до 0 °С, °С	±1
в диапазоне от 0 до 60 °С, °С	±0,5
Постоянная времени при скорости обдува преобразователя не менее 1 м/с
по относительной влажности, мин	не более 1
по температуре, мин	не более 2
Напряжение питания преобразователя, В	6…15
Потребляемый ток без электрической нагрузки на выходе, мА	не более 2

При выборе датчика следует учесть диапазон измеряемой температуры. Выбираем датчик ДВ2ТС-3Т-2П, так как у такого исполнения рабочий диапазон больше. [5]

Фекальный насос ЦМФ 160-10

Погружной моноблочный центробежный электронасос ЦМФ160-10 предназначен для откачивания фекальной жидкости, плотностью до 1100 кг/м3, содержащих механические примеси (солома, кормовые отходы и т.п.) до 6% по объёму, длиной не более 100 мм, а толщиной не более 30 мм.

Электронасос используется в качестве средства для откачки сточных вод из канализационных колодцев, подвалов, сборников и т.п., а также для работы в специально приспособленных канализационных колодцах, включенных в системы канализации.

Электронасос не предназначен для перекачивания жидкостей во взрыво- и пожароопасных условиях.

Климатическое исполнение и категория размещения электронасоса - У по ГОСТ 15150-69. [6]

Технические характеристики

Потребляемая мощность	12 кВт
Частота вращения	3000 об/мин
Потребляемый ток	23.5 А
КПД	73%
Масса	140 кг
Подача	160 м?/ч
Напор	10 м
Подпор	не менее 0.7 м
Высота	800 мм
Максимальный поперечный размер	490 мм
Условный проход шланга	100 мм
Присоединительный диаметр для патрубка отверстия	133 мм
Размер отверстий для резьб	М 10-6Н

Насос подачи и циркуляции жидкости FL 100

Насос FL 100

* подача: до 190 м³/ч, с 2-х полюсным двигателем, 330 м³/ч с 4-х полюсным двигателем;

* напор: до 89 м с 2-х полюсным двигателем, (35 м, с 4-х полюсным двигателем);

* максимальная температура перекачиваемой жидкости:

- от -10 °C до +130 °C;

* максимальное рабочее давление:

-13 бар

* рабочее колесо из нержавеющей стали AISI 316L, сварка с использованием лазерной технологии, до типоразмера 80-160. При большем типоразмере используется рабочее колесо из чугуна;

* упорные кольца из нержавеющей стали AISI 316L на передней и задней пластинах рабочего колеса, которые компенсируют истирание рабочего колеса, что обеспечивает максимально высокое значение КПД и простую замену;

* торцевое уплотнение, соответствует стандарту EN 12756 (ранее DIN 24960), смазывается за счет рециркуляции перекачиваемой жидкости через камеру;

* паз для фиксирующей шпонки торцевого уплотнения;

* воздухоспускной клапан;

* ответные фланцы предоставляются по запросу.

Электродвигатель

* трехфазный, асинхронный с короткозамкнутым ротором, закрытой конструкции, с внешней вентиляцией;

* Степень защиты: IP55;

* Класс изоляции F;

* характеристики насоса соответствуют стандарту EN 60034-1;

* максимальная температура окружающей среды: 40 °C;

* стандартное напряжение:

* 220-240 В, частота 50 Гц, при мощности до 1.5 кВт имеется встроенная защита от перегрузок с автоматическим повторным включением перезапуском. При большей мощности защита от перегрузок обеспечивается пользователем

* Двигатели ESPA для наружного использования по значениям КПД относятся ко 2 классу энергоэффективности; [6]

Насос ХN-300

* Подача:

- до 240 м³/ч, 2-х полюсный,

- до 130 м³/ч, 4-х полюсный;

* Напор:

- до 110 м, 2-х полюсный,

- до 23 м, 4-х полюсный;

* Температура перекачиваемой жидкости, стандартное исполнение:

от -20 до +120 °C. Специальные модели поставляются по запросу;

Электродвигатель

* Класс защиты IP55;

* Класс изоляции - F;

* Максимальная температура окружающей среды: 40 °C. Для других условий окружающей среды требуется корректировка мощности двигателя;

*Защита от перегрузки обеспечивается пользователем;

* Отверстия для слива конденсатана всех двигателях;

* Стандартное напряжение:

- Однофазный двигатель:

220-240 В, 50 Гц;

- Трехфазный двигатель:

- 220-240/380-415 В, 50 Гц для двигателей мощностью до 3 кВт;

- 380-415/660-690 В, 50 Гц

- 4-х полюсные версии до 7,5 кВт (включительно);

- 2-х полюсные версии до 22 кВт (включительно).

После сравнения двух серий двигателя выбираем насос FL 100, так как он имеет более высокую производительность, а по остальным параметрам двигатели очень сходны. [6]

Установки УФ-обеззараживания HydroTech UF UVD 320/6

Обеззараживающий эффект установки обеспечивается бактерицидным действием ультрафиолетового (УФ) излучения. УФ-лучи, испускаемые ртутно-кварцевой лампой, имеют длину волны 254 нанометра (253,7 нм), вызывают разрушение или дезактивацию ДНК и РНК микроорганизмов (которые являются главной составляющей всех организмов), препятствуя их жизнедеятельности и размножению на генетическом уровне.

Стандартная комплектация установки УФ-обеззараживания:

· корпус установки УФ-обеззараживания;

· кварцевый чехол с уф-лампой;

· электрический шкаф;

· датчик интенсивности облучения

Технические данные

Модель	Произв-ть, Q, м3/час	Присоед. размеры, вход / выход, мм	Эл. мощность, Вт	Доза излучения и тип лампы, мДж/см2 НД/ВД
UVD 320/6	205	150	600	32-40-60, НД/ВД
UVD 320/8	230	150	800	32-40-60, НД/ВД
UVD 320/12	400	200	1200	32-40-60, НД/ВД

Выбираем установку UVD 320/6, так как по сравнению с UVD 320/8 и UVD 320/12 потребляет меньше мощности, более приемлема в ценовом сравнении. [7]

Ультразвуковой расходомер DMTF-В1

Принцип действия основан на корреляционной дискриминации времени прохождения случайными, например, турбулентными флуктуациями, взвешенными частицами, расстояния между двумя ультразвуковыми преобразователями, расположенными на трубопроводе.

Основные технические характеристики:

Особенности:

* Низкая цена.

* Высокая точность измерений, погрешность не более 1%.

* Компактный дизайн

* Широкий диапазон диаметров труб: от 12 до 4570 мм.

* Самоадаптирующаяся технология автоматически настраивают датчик на материал трубы.

* Отображает скорость, расход, суммарный расход потока.

* Двунаправленный, регистрирует потоки в любых направлениях.

* Выходы 4…20 мА, импульсный, реле, RS232, RS485, HART, ModBUS, опция «LOGGER» с программным обеспечение под Windows.

* Идеально для большинства жидкостей с содержанием твердых включений

* Питание 110В/220В/24В [8]

Выбор сделан в пользу расходомера DMTF-В1 по тому, что на рынке приборов мало корреляционных расходомеров с поддержкой Modbus.

Щит управления ШУ-К-9103

Щит управления предназначен для автоматического и ручного управления всеми механизмами канализационных насосных станций (КНС) различных конфигураций. Обязательным компонентом щита является устройство плавного пуска (УПП). Основные независимые системы:

- система поддержания уровня в емкости для стоков;

- система контроля уровня в приямке;

Щит обеспечивает выполнение следующих задач:

- наполнение и опустошение емкости для стоков;

- плавный пуск и плавный останов двигателей;

- измерение и контроль фазных токов двигателя в процессе пуска и работы двигателя. При выходе значений токов за допустимые пределы двигатель останавливается;

- контроль уровня воды в приемке;

- учет времени наработки насосов и контролируемая выработка ресурса агрегатов.

- предоставление информации верхнему уровню АСУ по интерфейсу RS-485.

Технические характеристики

Номинальное напряжение главной цепи	400 В
Частота	50 Гц
Номинальное напряжение цепей управления (с питанием по схеме фаза-нуль от главной цепи)	220 В, 50 Гц
Номинальный ток главной цепи силовая коммутационная аппаратура отечественного производства	до 1600 А
Номинальный ток главной цепи силовая коммутационная аппаратура Schneider Electric	до 1600 А
Исполнение по виду обслуживания	Одностороннее или двустороннее
Исполнение по виду подвода кабеля	Сверху или снизу
Аппаратура управления	Программируемый контроллер
Интерфейс (протокол) передачи данных	RS-485 (Modbus)
Степень защиты щита по ГОСТ 14254-96	IP54, IP31

Тип щита	Типовой индекс	Ном. ток, А	Габариты	Габариты	Габариты
			Высота	Ширина	Глубина
ШУ-К-9103	38S. 40S	63. 100	2200	600	600

Аппаратное обеспечению АРМ:

ПК Aquarius на базе процессора Intel Pentium IV 3000 ГГц, оперативная память не менее 1024 Мб, видео-карта 128 Мб на чипсете ATI, жесткий диск не менее 120 Гб, сетевая карта 1000 Мбит/с, наличие не менее 6 COM-портов либо 5 PCI-слотов для подключения контроллеров дополнительных COM-портов;

Жидкокристаллические мониторы диагональю не менее 17»;

Источники бесперебойного питания APC емкостью не менее 3000 ВА;

Операционная система Windows Server 2003;

Кроме этого программно-аппаратный комплекс должен включать в себя руководство по эксплуатации и справку. Комплекс должен обладать простотой при инсталляции и при эксплуатации, а так же возможность модернизации (обновления).

Сервер IS-1U-SYS6

Комплекс, который устанавливается на компьютер, и отделяет вашу сеть от Интернет, контролируя все информационные потоки и осуществляя учет трафика между сетью и Интернет

Технические характеристики:

* Набор системной логики: Intel 5000P

* Процессор: до двух Intel Xeon Е5310

* Объем ОЗУ: 2 Гбайт

* Жесткий диск: SATA300/SAS (до четырех дисков горячей замены)

* Порты: RS-485; 2 x PS/2; VGA; 2 x RJ-45

* Оптический привод: DVD-ROM

* Видеоадаптер: ATI ES1000, 16 Мбайт

* Источник питания: резервированный, 700 Ватт

* Габариты В?Ш?Г: 43?444?686 мм, форм-фактор при установке в стойку - 1U

* Температурный режим: -20…50?С (работа), -30…60?С (хранение)

* Влажность: 10-95% при 40?С (работа), 10-95% при 40?С (хранение)

* Вибрации (5-500 Гц): 1G (работа), 2G (хранение)

* Ударостойкость: 10G в течение 11 мс (работа), 30G (хранение)

При сравнении сервера IS-1U-SYS6 и IS-1U-SYS10 выяснилось, что сервер IS-1U-SYS6 имеет порт Modbus в отличии от IS-1U-SYS10 при сходных технических характеристиках

Контроллер WinCon-8000

WinCon сохраняет аппаратную преемственность и полностью совместим со всеми модулями ввода-вывода. Операционная система реального времени Windows CE.NET. Она позволяет программировать WinCon, используя Visual Basic.NET, Visual C#, Embedded Visual C++, а также современные SCADA-системы.

Основные характеристики:

* Процессор Intel StrongARM, 206 МГц

* SDRAM: 64 Мб

* Flash память: 32 Мб

* Встроенный сторожевой таймер

* Часы реального времени

* Встроенный видеоконтроллер с разрешением

до 1024 х 768 х 16

* 2 порта PS/2: клавиатура и мышь

* 1 порт USB 1.1

* 1 порт Ethernet 10-BaseT

* 1 слот Compact Flash

* 3 или 7 слотов расширения для модулей ввода-вывода

* Последовательные порты RS-232 и RS-485

* Рабочая температура от -25 °C до +75 °C [11]

GSM/GPRS-модем FASTRACK M1306B

Общие технические характеристики

· Двухдиапазонный GSM/GPRS-модем (EGSM 900/1800 МГц)

· Класс 4 (2 Вт@ 900 МГц)

· Класс 1 (1 Вт@ 1800 МГц)

· GPRS Класс 10

· Напряжение питания: 5,5-32 В

· Потребляемый ток:

§ в рабочем режиме (GSM 900@ 12 В) 110 мА

§ в рабочем режиме (GSM 1800@ 12 В) 800 мА

§ в режиме ожидания 18 мА

· Размеры: 73 x 54 x 25 мм

· Вес: 82 г.

· Рабочая температура - 20…55 °C

· Температура хранения - 25…70 °C

· Передача данных - прием - до 7.2 Mbps; - передача - до 384 Kbps [11]

Датчик уровня USonicR

Уровнемер USonic-R используют ультразвуковой принцип измерения, что позволяет с высокой точностью измерять уровень, объём и расход продукта в резервуарах, уровень и расход продукта в открытых каналах. Использование принципа ультразвуковой дальнометрии и система автоматической температурной компенсации гарантируют высокую надёжность измерений при изменении температуры, плотности, электрических свойств и вязкости продукта. Интеллектуальная система AutoProfiling исключает влияние ложных отражённых сигналов, что позволяет эффективно проводить измерения в резервуарах сложной формы и резервуарах с перемешиванием. Ультразвуковой уровнемер с широкими возможностями формирования выходных сигналов. Уровнемер USonic-R имеют токовый выход с кодовым сигналом по протоколу Modbus. Кроме того, он оснащён 6 программируемыми SPDT реле, которые могут использоваться для сигнализации достижения предельного уровня или сигнализации отказа чувствительного элемента. Также уровнемер USonic-R опционально может быть оснащен модулем обмена данными по протоколу Ethernet.



Технические характеристики уровнемеров серии Usonic
	USonic	USonic-R
Электронный блок
Технология	Ультразвуковая	Ультразвуковая
Число каналов измерения	1	2
Настройка	Экранное меню	Экранное меню
Диапазон измерений	0.3…9.1 м	0.3…9.1 м
Разрешение	3 мм	3 мм
Точность	±0,15% от шкалы или 5 мм	±0,15% от шкалы или 5 мм
Температура окружающей среды	(-40 °С to 70 °C)	(-40 °С to 70 °C)
Индикация	2х-строчный (по 7-знаков) LCD дисплей	2х-строчный (10 и 7 знаков) LCD дисплей
Питание	19…30 постоянного тока	240 переменного тока 24 постоянного тока
Выходной сигнал	4…20MA+HART	4…20MA+ModBusRTU, 6 назначаемых реле (SPDT) Ethernet (Опция)
Корпус	Пластик или алюминиевый сплав	Пластик, армированный стекловолокном
Класс защиты от окружающей среды	NEMA4X/IP-65	NEMA4X/IP-66
Рабочая температура	-40 °С…+70СС	-40 °С…+70СС
Рабочее давление	3.4 bar	3.4 bar

Из представленных моделей выбираем USonic-R, так как он поддерживает Modbus. [15]

Регуляторы давления АРТ-85

Регулятор предназначен для автоматического поддержания заданного давления. Регулятор является устройством, использующим непосредственно энергию рабочей среды для обеспечения своего функционирования. Клапан регулятора при отсутствии давления рабочей среды «нормально закрыт».

Технические характеристики

Условный диаметр Ду, мм	65-300
Температура рабочей среды, оС	-20…150 оС
Ду, мм	65	80	100	125	150	300
Диапазон настройки давления на выходе регулятора, МПа (кгс/см2)	0,05…1,2 (0,5…12)
Коэффициент условной пропускной способности, Кvy, м3/ч	50	80	125	190	280	420
Зона пропорциональности,% от верхнего предела настройки	Не более 2,5
Зона нечувствительности, % от верхнего предела настройки	Не более 4
Постоянная времени, с	Не более 16
Минимальный перепад давления на клапанной тарели*, МПа	0,06 (0,6)	0,05 (0,5)	0,03 (0,3)

Выбираем регулятор АРТ-85 с Ду=300 мм[14]

Цифровой датчики давления ТЖИУ406М-100

Основные преимущества датчика нового поколения ТЖИУ406М-100 - это повышенная стойкость к перегрузкам, возможность получения выходного сигнала в цифровом формате, расширенная возможность перенастройки диапазонов измерения, самодиагностика датчика в фоновом режиме, возможность дистанционного управления, наличие жидкокристаллического индикатора.

Основные технические характеристики:

· Диапазон измеряемых давлений: от 0-0,04 кПа до 0-100,0 МПа

· Основная погрешность: ±0,1; ± 0,15; ± 0,25; ± 0,5%

· Выходной сигнал: токовый сигнал 4-20 мА с цифровым сигналом на базе НАRT-протокола или цифровой сигнал по протоколу Modbus

· Исполнения: невзрывозащищенное, взрывозащищенное (взрывонепроницаемая оболочка)

· Диапазон рабочих температур: -60…+80?С

· Наличие встроенного фильтра подавления помех в выходном сигнале

· Датчик имеет блок грозозащиты

· Степень защиты от воздействия пыли и воды IP65

· Самодиагностика в фоновом режиме, позволяющая фиксировать неисправность датчика в реальном времени [14]

Приборы используемые в производстве

Название	Количество
Преобразователь измерительный температуры и влажности ДВ2ТС	1
Фекальный насос ЦМФ 160-10	2
Насос подачи и циркуляции жидкости FL 100	2
Установки УФ-обеззараживания HydroTech UF UVD 320/6	1
Ультразвуковой расходомер DMTF-В1	2
Щит управления ШУ-К-9103	1
Сервер IS-1U-SYS6	1
Контроллер WinCon-8000	1
GSM/GPRS-модем FASTRACK M1306B	4
Датчик уровня USonicR	4
Регуляторы давления АРТ-85	6
Датчики давления ТЖИУ406М-100	6

Основное программное обеспечение

Программное обеспечение Micro TRACE MODE 6 GSM/GPRS+

Превращает WinCon-8000 в полноценный телемеханический контроллер (RTU) или устройство сбора и передачи данных (УСПД) для систем АИИС КУЭ. В Micro TRACE MODE встроены драйверы УСО ICP/DAS, Advantech, протокол Modbus, а также драйверы счетчиков электрической энергии. Обмен данными с этими устройствами можно осуществлять как локально - через RS 232/485, так и удаленно, через модем или GSM-модем. Мощный вычислитель, программируемый на любом из 5-и языков программирования стандарта МЭК 61131/3, позволяет использовать WinCon c Micro TRACE MODE в качестве управляющего контроллера для управления распределенными объектами. Micro TRACE MODE 6 спроектирована с целью обеспечения максимальной надежности создаваемых систем АСУТП. В программу встроены функции горячего резервирования наиболее важных элементов системы: горячее резервирование плат ввода / вывода, модулей удаленного УСО; горячее резервирование средств коммуникаций между контроллером и операторскими станциями (сеть, RS-232/485); горячее резервирование контроллеров.

MasterSCADA

Вертикально-интегрированная объектноориентированная SCADA и Softlogic система визуальной разработки систем промышленной автоматики реализована на наиболее современной платформе Microsoft.NET. MasterSCADA полностью совместима с любыми контроллерами и приборами благодаря поддержке стандартов OPC DA, HDA, A&E, а также поддержке исполнения программ на большинстве из присутствующих на рынке контроллеров с открытой архитектурой. Комплекс мер повышения надежности разработки и функционирования, многоуровневый контроль прав доступа, «горячий» рестарт. Резервирование операторских станций и контроллеров. Детальная диагностика функционирования системы.
Автоматическое восстановление после сбоя UNDO/REDO (откат / восстановление) на весь сеанс редактирования проекта.

· Единая среда разработки АСУ ТП

· Раздельное конфигурирование структуры АСУ ТП и логической структуры объекта

· Открытость и следование стандартам

· Интуитивная легкость освоения

· Мощная трехмерная графика и мультимедиа

· Неограниченная гибкость вычислительных возможностей

· Объектный подход

· Бесплатные инструментальная SCADA-система, система на 32 точки и учебник

· Галерея мнемосхем с объектов

· Мaster SCADA в картинках [13]

10. Методика расчета

Исследование динамики упругого элемента датчика давления рабочей среды, расположенного на торцевой боковой стенках трубопровода.

Рис. 3. Трубопровод с элементом на боковой стенке

На рис. 3: 1 - двигатель, 2 - трубопровод, 3 - датчик, 4 - рабочая среда, 5 - пластина (упругий элемент).

Созданный численно-аналитический метод решения задачи включает следующие этапы:

1. Построение модели

Предлагаемая математическая модель определяется следующими равнениями и граничными условиями:

Здесь (1.1) - уравнение Лапласа, описывающее движение рабочей среды в трубопроводе; (1.2) - (1.4) - условия непротекания; условие (1.5) задает закон изменения давления на входе в трубопровод; (1.6) - уравнение динамики пластины; y x, - декартовы координаты, t - время; - потенциал скорости среды; - прогиб упругого элемента; P~ - давление рабочей среды в трубопроводе в состоянии покоя; ? - плотность среды; - закон распределения давления среды в сечении x=x₀; - распределенная внешняя нагрузка, действующая на упругий элемент; x₀, y₀- продольный и поперечный размеры трубопровода; a, b - координаты концов упругого элемента; M, D - погонная масса и изгибная жесткость пластины; N - сжимающее (растягивающее) пластину усилие; ? - коэффициент внутреннего демпфирования; ? и ? - коэффициенты демпфирования и жесткости основания; нижние индексы t, y, x обозначают частные производные по t y x, точка - частную производную по t.

2. Сведение задачи к исследованию уравнения для функции деформации упругого элемента на основе метода Фурье

Потенциал скорости, описывающий движение среды, представим функцией, являющейся решением уравнения Лапласа (1.1)

В результате подстановки (1.7) в условия (1.3), (1.4) получим невязку

Из условия ортогональности невязки к системе функций

следует

После подстановки (1.7) в условие (1.5) и аналогичной ортогонализации невязки следует

Из системы уравнений (1.10), (1.12) находим



После подстановки (1.14) - (1.16) в (1.6) получим уравнение, связывающее закон

изменения давления рабочей среды на входе в трубопровод и

функцию прогиба упругого элемента датчика, расположенного в сечении x=0:

где оператор определяется, согласно (1.6), выражением

[16]

Определения влажности отстоя

Для определения влажности отстоя фракции при разделении свиного навоза влажностью 92… 98,9% в отстойниках получены следующие уравнения Wот = a1 (Wи - 90%)+b1, Wот = a2 (Wи - 90%) + b2, где a и b - коэффициенты, a1 = 0,16… 0,19; b1 = 98,25… 98,6; a2 = 0,01… 0,28; b2 = 88,26… 89,47; Wи - влажность исходного навоза, % [1]

Фильтрование

Твердую фазу жидкого навоза нельзя отнести даже условно по размерам частиц к суспензиям, так как размеры частиц имеют колебания от коллоидов до грубых, поэтому чаще всего жидкий навоз называют грубой смесью.

Разделение неоднородных систем является гидромеханическим процессом, который осуществляется, в основном, осаждением, фильтрованием

Основная закономерность фильтрования, выражающая соотношение движущей силы и силы сопротивления, записывается в виде закона Дарси w = k (Н / l) = H (1/R), где w - скорость фильтрации; k - коэффициент фильтрации, характеризующий проницаемость и равен 1/R; R - сопротивление фильтрации; Н - разность напоров в начале и конце участка; l - длина участка.

При этом выявлено, что объем фильтрата, получаемый за малый промежуток времени с единицы поверхности фильтра, прямо пропорционален вязкости фильтрата и общему сопротивлению осадка и фильтровальной перегородки. В дифференциальной форме это выражение имеет вид w = dVф / Sd? = ?Р / (µ (RОС + Rф)], где V - объем фильтрата, м3; S - поверхность фильтрования, м2; ? - продолжительность фильтрования, с; ?Р - разность давлений. Па; µ - динамическая вязкость, Па ? с; Rос - сопротивление осадка, м-1; Rф - сопротивление фильтровальной перегородки, м-1. [1]

Учитывая пропорциональность объемов осадка и фильтрата, отношение объема осадка к объему фильтрата обычно обозначают через Х0

Вместе с тем объем осадка будет равен Х0V или hS. Тогда толщина слоя осадка будет равна h, = X0 (Vф/S). Сопротивление осадка

Выразится Rос = r0h, = r0х, (Vф/S), где r0 - удельное сопротивление слоя осадка, м2. [1]

Список используемой литературы

контроль затопление очистка автоматизация

1. Бадмаев Юрий Цырендоржиевич «Интенсивная технология переработки навозных стоков.», АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2. Капустин В.П. `Обоснование способов и средств переработки бесподстилочного навоза», Тамбов: Изд-во Тамб.гос. техн. ун-та, 2002. 80 с.

3. http://www.hidroaudit.ru

4. Воронов Ю.В., Яковлев С.В. Водоотведение и очистка сточных вод / Учебник для вузов: - М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2006 - 704

5. http://www.mmgam.ru

6. http://www.prom-water.ru

7. http://www.hte.ru

8. http://www.dynameters.ru

9. http://www.kazan-electro.ru

10. http://www.indusystems.ru

11. http://www.icn.ru

12. http://www.adastra.ru

13. http://www.masterscada.ru

14. http://www.kombit.ru

15. http://www.arkonnpo.ru

Размещено на Allbest.ru