Modernizácia Úpravne vody Podsúľová

Celý projekt modernizácie od spracovania ponuky, vyhotovenia projektovej dokumentácie, rekonštrukcie starej budovy až po inštaláciu a oživenie strojno-technologickej aj elektro časti, ako aj záručný a pozáručný servis v Úpravni vody Podsúľová zabezpečovala spoločnosť ARAD Slovakia, s. r. o., z Košíc. Systém zberu a prenosu informácií a nasadenie systému SCADA InTouch pre VVS, a. s., (pre všetky závody vrátane Rožňavy, do ktorého patrí aj objekt ÚV Podsúľová) zabezpečovala spoločnosť Protelcont, spol. s r. o., zo Senca.

Úpravňa vody Podsúľová

Úpravňa vody Podsúľová slúži na úpravu vody z povrchového vodárenského zdroja Súľovský potok na zásobovanie Rožňavského skupinového vodovodu pitnou vodou. Voda zo Súľovského potoka je na ďalšie spracovanie vedená cez privádzač vybudovaný paralelne s pôvodným korytom k odbernému objektu, ktorý zahŕňa sedimentačný kanál a doskové hradenie. Vo vnútri murovanej budovy odberného objektu vody je v spodnej časti inštalovaný na prívodnom potrubí vtokový kôš vybaveným samočistiacim mechanizmom. Sedimentačný kanál odberného objektu a vtokový kôš slúžia na odstránenie hrubých nečistôt (hrubšie suspendované látky, piesok, rozložené lístie a zachytené nečistoty plávajúce na povrchu hladiny).

Proces čistenia vtokového koša je riadený jednoduchým riadiacim systémom s možnosťou voľby prepínania režimov, v rámci ktorých možno nastaviť časový interval čistenia. Jednotlivé režimy sa spúšťajú v závislosti od čistoty prichádzajúcej vody. Režimy možno spúšťať automaticky alebo manuálne, pričom tie sa spolu s prevádzkovými stavmi zobrazujú na malom lokálnom operátorskom displeji. V prípade potreby a záujmu zo strany VVS, a. s., je vnútri miestneho rozvádzača už zrealizovaná príprava aj na diaľkový prenos signálov cez GSM bránu. Samočistiaci kôš spolu s príslušným riadiacim systémom dodala spoločnosť ARAD Slovakia, s. r. o.

Prevádzka úpravne

Po rekonštrukcii budovy, ktorá v rámci pôvodnej úpravne vody slúžila prevažne na skladové priestory, sa začalo s inštaláciou modernej technológie úpravy vody. Na vstupe do budovy úpravne vody prichádza z odberného objektu čiastočne upravená voda potrubím s priemerom DN200. Potrubie sa rozdeľuje na potrubie obtoku úpravne vody, do ktorého sa automaticky odvádza prichádzajúca voda v prípade vysokého zákalu na vstupe, ktorý sa kontinuálne meria zákalomerom. Hodnoty zákalu sú prenášané cez zbernicu do riadiaceho systému tvoreného dvomi PLC Simatic S7- 200, ktorý riadi obtokovanie úpravne vody. V čase realizácie reportáže (október 2013, pozn. red.) bola maximálna hodnota zákalu surovej vody nastavená na 20 NTU.

V blízkej budúcnosti sa však z dôvodu optimalizácie plynulého zásobovania Rožňavského skupinového vodovodu pitnou vodou vyrobenou na ÚV Podsúľová plánuje zvýšenie prípustnej hodnoty zákalu surovej vody na 30 NTU. Nad uvedené hodnoty zákalu nie je voda zo Súľovského potoka upravovaná  a úpravňa je obtokovaná. Obtokovanie úpravne je prevádzkované aj v prípade, že v akumulačnej nádrži upravenej vody dosiahla hladina maximálnu prípustnú hodnotu,aby voda v potrubiach nestála  a zabezpečil sa trvalý prietok.

Ak zákal surovej vody nepresahuje prednastavenú maximálnu hodnotu, voda preteká ďalej cez prietokomer - fakturačné meradlo, ktorého dodávateľom bola priamo VVS, a. s., na dve systémové čerpadlá so striedavým chodom, ktoré dopravujú surovú vodu na technológiu.  Prvý filtračný stupeň tzv. predfiltrácia alebo hrubá filtrácia pozostáva z automatického sitového filtra. V blízkom čase sa plánuje rekonštrukcia tejto technológie, aby sa zvýšila hodnota zákalu surovej vody. Pranie, t. j. čistenie filtra sa uskutočňuje priamo počas filtrácie. Nečistoty sa hromadia na vnútornej strane sita, na vstupe a výstupe  z filtra sa meria tlak pomocou diferenčného snímača tlaku  a na základe rozdielu týchto dvoch údajov sa v prípade prekročenia nastavenej hodnoty 0,5 bar spustí čistenie filtra. Otvorí sa vypúšťací ventil, ktorý vytvorí podtlak na dýzach umiestnených vnútri sita. Motor s prevodovkou umiestnený na vrchu filtra slúži na vertikálny pohyb dýz vnútri sita, ktoré pri pohybe smerom hore aj dole prečistia približne za desať sekúnd (celý plášť sita).

Nečistoty sú následne vypustené cez ventil do odpadového potrubia a vracajú sa do potoka. Po skončení čistenia sita sa tlakový rozdiel ustáli a pokračuje proces filtrácie. Riadiaci systém má možnosť riadiť pranie filtra v troch režimoch:

  1. na základe tlakovej straty,
  2. na základe prednastaveného času - aktuálne je to hodnota každých 6 hodín,
  3. manuálne čistenie spustené obsluhou.

Z prvého filtračného stupňa prechádza voda ďalej cez statický mixér. Ten slúži na premiešanie upravovanej vody s koagulantom, ktorý je dávkovaný len v čase vysokého zákalu surovej vody. Dávka koagulantu je riadená PLC na základe hodnoty zákalu surovej vody. Kvôli optimalizácii koagulácie boli predpripravené 3 miesta dávkovania koagulantu: na prívodnom potrubí do ÚV, pred a za sitovým filtrom.

Po pridaní koagulantu prichádza voda do hlavného filtračného stupňa (obr. 6) tvoreného kazetovým filtrom s filtračným stupňom 2 µm. Takýto vysoký filtračný stupeň zabezpečí trvale veľmi vysokú kvalitu upravenej vody so zákalom pod 1 NTU. Druhý filtračný stupeň slúži na finálnu úpravu kvality vody tak, aby spĺňala požiadavky stanovené legislatívou. Opäť ide o plnoautomatický filter. Pred hlavným filtračným stupňom a za ním sa pomocou snímačov tlaku merajú hodnoty tlaku, ktoré sú posielané do nadradeného PLC systému.

Na základe ich vyhodnotenia dochádza k spúšťaniu prania. Voda vstupuje do filtra, vnútri ktorého sa nachádzajú štyri samostatné zásobníky po 36 radov mikrovláknových kaziet. Pranie filtra je automatické, ale nevykonáva sa počas filtrácie. Pri praní sa musí zastaviť prívod vody na vstupe a odtok na výstupe z úpravne. Pranie je zabezpečené tlakovou vodou zo zásobnej nádrže pracej vody, ktorá je napájaná upravenou vodou pred dezinfekciou. Pri praní sa spúšťa pracie čerpadlo, ktoré je súčasťou hlavného filtračného stupňa. Čerpadlo vytvorí požadovaný tlak vody na piest, na ktorom sa nachádzajú štyri páry dýz. Dýzy s tlakovou vodou postupne prechádzajú každý rad kaziet a oplachujú kazety z oboch strán.

Nečistoty z povrchu kaziet sa odstraňujú tlakom vody a vypúšťajú opäť do odpadového potrubia. Celý proces prania trvá približne pätnásť minút. Podobne ako pri prvom filtračnom stupni, aj tu možno spustiť pranie na základe rovnakých spúšťacích podmienok.

Upravená voda z hlavného filtračného stupňa prechádza cez meranie zákalu. Priemerne sa hodnota zákalu pohybuje na úrovni 0,2 NTU, čo je hlboko pod hodnotou 1 NTU stanovenú legislatívou. Následne voda prechádza cez indukčný prietokomer, ktorý stanovuje hodnotu prietoku upravenej vody. Pre presnejšiu reguláciu prietoku vody cez úpravňu sú na výstupe za hlavným filtračným stupňom umiestnené dva elektrické regulačné ventily riadené hlavným PLC v závislosti od hodnôt zákalu nameraných na vstupe a výstupe úpravne. Ak je hodnota zákalu na vstupe nižšia ako stanovená hodnota, prietok cez úpravňu je maximálny (86 m3/hod.). Ak hodnota zákalu vody na vstupe do úpravne začína naberať trend smerujúci  k prekročeniu požadovanej hodnoty 1 NTU, prietok vody cez úpravňu sa reguluje. Takto riadený proces úpravy vody zabezpečí ýrobu bezpečnej pitnej vody vyhovujúcej kvality po celý čas úpravy vody.

Do upravenej vody je do potrubia pred akumulačnou nádržou dávkovaný roztok chlórnanu sodného, ktorý slúži ako dezinfekcia vody. Dávkovanie roztoku chlórnanu sodného je automaticky regulované na základe kontinuálne meraných hodnôt koncentrácie voľného chlóru v upravenej vode. V akumulačnej nádrži sa výška hladiny sníma pomocou ultrazvukových snímačov. V prípade naplnenia nádrže sa úpravňa automaticky odstaví. Voda z akumulačnej nádrže odteká gravitačne k spotrebiteľom.

Diaľkový prenos údajov

Projekt prenosu údajov do Rožňavy a ich následné spracovanie  a vizualizáciu v systéme SCADA zabezpečovala spoločnosť Protelcont, spol. s r. o., s asistenciou firmy ARAD Slovakia, s. r. o. Prenos údajov s ÚV Podsúľová do nadradeného dispečingu v Rožňave je zabezpečené prostredníctvom rádiového spojenia a cez internet. Údaje o výške hladiny v akumulačnej nádrži sa prenášajú rádiovým spojením. Internetové spojenie z UV Podsúľová je realizované prostredníctvom wi-fi antény a smerovačov až na dispečing do Rožňavy, pričom na prenos údajov sa využíva protokol Modbus TCP/IP Keďže miestnu automatiku na úrovni PLC zabezpečovala firma ARAD Slovakia,  s. r. o., v spolupráci s ich zahraničnými partnerskými firmami, všetky dáta odosielané na dispečing boli vzájomne odkonzultované.

Identifikácia technického personálu

Technický obslužný personál, ktorý má právo prístupu do objektov VVS, a. s., je vybavený RFID dátovým nosičom. Na RFID nosiči je uložené jedinečné 64-bitové číslo, ktoré je do PLC odoslané po priložení čipu k čítačke. PLC následne vyhodnotí autorizáciu vstupu do objektu, resp. možnosť riadenia technológie. Ak nie je priložený RFID čip uložený v zozname, čiže autorizácia bude negatívna, po nastavenom čase dôjde k signalizácii vlámania do objektu na dispečingu a priamo na objekte bude tento stav signalizovaný 120 dB sirénou. Autorizácia, resp. editácia čipov prebieha priamo  z dispečingu cez aplikáciu v riadiacom systéme InTouch, kde dispečer určuje komu a kam pridelí povolenia; tie sa následne cez rádiovú sieť automaticky synchronizujú s PLC.

Dispečing VVS, a. s. - závod Rožňava

Informácie z ÚV Podsúľová prichádzajú na dispečing v Rožňave tunelom v internete (real time spojenie), ako aj bezdrôtovým rádiovým prenosom (udalostný systém prenosu dát). Tu sú v rozvádzači inštalované GSM moduly, ktoré sa využívajú pre nižšiu spoľahlivosť prenosu skôr ako záložné techniky prenosu. Na primárnu komunikáciu sa používajú rádiové moduly. Ak z niektorého objektu nemožno zabezpečiť priame rádiové spojenie na dispečing, spraví sa presmerovanie na najbližšiu možnú stanicu, a tak sa postupne signál prenesie až na dispečing. Kvôli ochrane pred ničivými účinkami blesku sú v rozvádzači nainštalované prepäťové ochrany.

Na dispečingu VVS, a.s. - závod Rožňava má operátor nainštalovaný na pracovnej stanici (4-jadrový procesor Intel Xeon, 3,3 GHz, 8GB RAM, 2x HDD Raid pole) systém SCADA InTouch, verziu 2012 od spoločnosti Wonderware/Invensys. Všetky zbierané údaje sa spracúvajú v databáze Microsoft SQL, pričom zadania na databázu sú generované prostredníctvom komponentu ActiveX od spoločnosti Wonderware/Invensys. Dispečer má zobrazené jednotlivé objekty patriace do závodu Rožňava, pričom po kliknutí na ktorýkoľvek objekt sa môže podrobnejšie pozrieť na konkrétnu technologickú schému, resp.  z tejto schémy priamo riadiť technológiu (napr. otvárať/zatvárať servoventily či spúšťať čerpadlá). Z ÚV Podsúľová sa posiela do závodu v Rožňave okolo 120 veličín, no zo všetkých vodárenských objektov pripojených do závodu v Rožňave je to okolo 4 000,  z ktorých väčšina je digitálnych.

Prehľadne usporiadaná vizualizácia technologických prvkov Úpravne vody Podsúľová umožňuje operátorovi nielen sledovať aktuálny stav všetkých dôležitých parametrov a stavov, ale aj zadávať požadované zmeny procesných veličín, potvrdzovať a riešiť alarmové hlásenia či sledovať trendy jednotlivých analógových veličín, ktoré možno v rôznych formát vyexportovať a uložiť na ďalšie požitie.

K dispozícii je dynamické zobrazovanie s možnosťou zmeny rozsahov a pod. Prostredníctvom prehľadnej a jednotnej grafiky má operátor k dispozícii informácie o tom, v akých stavoch sa motory, čerpadlá či ventily nachádzajú. Systém umožňuje sledovať vstupy do objektov na základe spomínanej RFID technológie, ale aj neoprávnené vstupy ako vlámanie a pod., no súčasne je trvale monitorovaný aj stav hlavnej komunikačnej siete a všetkých redundantných (gprs, ethernetovej) sietí.

Komunikácia dispečingu s jednotlivými objektmi prebieha udalostným spôsobom - ak dôjde k nejakej udalosti, stanica automaticky odošle všetky dáta na dispečing. Okrem toho komunikácia prebieha periodicky v intervale vopred nastavenom na dispečingu, no dispečer si tiež môže kedykoľvek komunikáciu s ktorýmkoľvek objektom vyžiadať kliknutím na príslušné tlačidlo v dispečerskej aplikácii.

Z prijatých dát sa alarmové stavy ihneď zobrazia na príslušnej obrazovke, ktorú nemožno prehliadnuť. Všetky prijaté dáta a činnosť dispečera sa zaznamenávajú do servera SQL s príslušnými časovými hlavičkami, menom prihlásenej obsluhy a tiež dĺžkou trvania prís-lušných alarmov po ich ukončení. Obsluha je na základe prijatých dát zaznamenaných v trendoch schopná analyzovať prevádzku, vyhodnocovať a lokalizovať straty vznikajúce na potrubných trasách. Tiež môže z uložených dát z vodomerov pripojených do systému analyzovať pomer výroby a odberu a strát.

Ďakujeme spoločnosti KKS, a. s., za možnosť realizácie reportáže a Martinovi Zabreckému zo spoločnosti ARAD Slovakia, s. r. o., Milošovi Adamemu a Jurajovi Sebokovi zo spoločnosti PROTELCONT, spol. s. r o., za poskytnuté odborné informácie.