г. Казань, тер. Химград, д. 113
+7 (933) 399-44-94
info@watersistems.ru
Система водоподготовки для предприятия ГК "Русагро"
ТАТГЛАВПРОГРЕСС изготовил и подготовил к отгрузке комплекс оборудования водоподготовки для предприятия Группы Компаний "Русагро" - одного из крупнейших агропромышленных холдингов России.
В составе поставленного оборудования применена мембранная установка обратного осмоса, насосное оборудование, трубопроводная обвязка, контрольно-измерительные приборы и автоматизированная система управления.
Этот проект хорошо показывает специфику водоподготовки для агропромышленного комплекса: недостаточно установить отдельный фильтр или мембранный модуль. Необходимо связать технологию очистки, насосное оборудование, КИПиА и автоматику в единую систему, рассчитанную под задачи конкретного предприятия.
О заказчике
Группа Компаний "Русагро" - крупный вертикально интегрированный агропромышленный холдинг. Бизнес группы включает сахарное, масложировое, мясное и сельскохозяйственное направления, а производственные активы расположены в различных регионах России.
Для предприятий такого масштаба вода является частью производственной инфраструктуры. Она может использоваться непосредственно в технологических процессах и одновременно обеспечивать работу вспомогательных инженерных систем.
Почему водоподготовка для АПК требует комплексного подхода
Термин "водоподготовка для агропромышленного предприятия" объединяет разные задачи. Даже в пределах одной площадки требования к воде могут существенно различаться в зависимости от конкретного потребителя.
| Где используется вода | Что учитывается при проектировании |
|---|---|
| Технологические процессы | Требуемый химический и микробиологический состав определяется особенностями конкретного производства и требованиями к технологическому процессу. |
| Котельные и паровые системы | Учитываются требования установленного оборудования к жесткости, солесодержанию и другим параметрам питательной и подпиточной воды. |
| Охлаждение | Оцениваются склонность воды к образованию отложений, коррозионные свойства и режим эксплуатации оборотного контура. |
| Мойка и санитарные операции | Требования зависят от оборудования, объекта мойки и технологических регламентов предприятия. |
| Вспомогательные процессы | Рассчитываются необходимый расход, давление, качество воды и режим потребления каждого контура. |
Поэтому проектирование начинается не с выбора модели установки, а с определения источника воды, состава исходной воды, перечня потребителей и требований каждого из них.
Мембранная установка обратного осмоса в составе комплекса
Один из основных узлов изготовленного оборудования - промышленная установка обратного осмоса. В мембранных элементах поток исходной воды разделяется на пермеат с пониженным содержанием растворенных веществ и концентрат.
На фотографии видны мембранные корпуса, механическая предфильтрация, насосное оборудование, ротаметры, манометры, регулирующая арматура и элементы автоматического управления.
Такая компоновка позволяет объединить основные элементы мембранной ступени на общей раме и подготовить узел к дальнейшему подключению в составе технологической системы предприятия.
Почему перед обратным осмосом важна подготовка исходной воды
Обратный осмос решает задачу снижения содержания растворенных веществ, но мембранная ступень не должна рассматриваться отдельно от всей технологической схемы.
Состав предварительной подготовки выбирается по анализу исходной воды. В зависимости от источника и требуемого режима работы может потребоваться удаление механических примесей, железа, марганца, соединений жесткости и других компонентов, способных влиять на работу мембран.
Одновременно рассчитываются давление, расход, производительность и режим эксплуатации. Это позволяет рассматривать мембранную установку не как самостоятельный аппарат, а как одну из ступеней общей системы водоподготовки.
Для одной производственной площадки могут потребоваться несколько потоков воды с различными параметрами. Поэтому схема очистки и распределения проектируется с учетом водного баланса всего объекта.
Не только очистка: подача воды к потребителям
Получить воду требуемого качества - только часть задачи. Подготовленную воду необходимо передать дальше по технологической схеме с требуемым расходом и давлением. Для этого в состав промышленных систем водоподготовки включается насосное и распределительное оборудование.
При проектировании такого участка учитываются режим потребления, требуемая подача, давление в сети, характеристики трубопроводов и взаимодействие насосов с остальными элементами системы. Если расход воды меняется в течение смены, оборудование должно обеспечивать работу в предусмотренном диапазоне нагрузок.
Насосный узел в составе поставки
В составе изготовленного оборудования предусмотрен отдельный насосный узел на общей металлической раме. На фотографии видны несколько насосных агрегатов, трубопроводная обвязка из нержавеющей стали, запорная арматура и частотные преобразователи.
Частотное регулирование позволяет изменять режим работы электродвигателей без постоянной работы насосов на одной фиксированной частоте вращения. Конкретный алгоритм управления определяется задачей технологического контура и заложенной автоматикой.
Рамное исполнение объединяет насосы, трубопроводы и основные элементы обвязки в готовый технологический узел. Это упрощает последующее размещение оборудования и подключение к коммуникациям объекта.
Какие задачи решает насосное оборудование
Назначение конкретного насосного узла определяется проектной схемой. В системах промышленной водоподготовки насосное оборудование может использоваться для подачи исходной воды, создания необходимого давления перед отдельными ступенями, подачи подготовленной воды из накопительной емкости или распределения ее между потребителями.
Насосы подбираются с учетом расчетной производительности технологического участка и режима потребления воды.
Учитываются сопротивление трубопроводов, высотные отметки, требования оборудования и необходимое давление в точках потребления.
Производственное водопотребление не всегда остается постоянным. Система управления должна учитывать предусмотренные проектом рабочие режимы.
Работа насосов согласовывается с емкостями, мембранными установками, арматурой и другими элементами технологической схемы.
По фотографии можно подтвердить наличие в поставке насосного оборудования, частотных преобразователей и трубопроводной обвязки. Назначение именно этого узла внутри технологической схемы проекта мы не указываем без проектной документации.
Автоматизация промышленной водоподготовки
Чем больше взаимосвязанных узлов входит в систему, тем важнее согласованное управление оборудованием. Насосы, мембранная установка, исполнительная арматура и измерительные приборы должны работать как части одного технологического процесса.
В составе оборудования для проекта ГК "Русагро" предусмотрен шкаф автоматического управления с промышленной панелью оператора.
Контроль оборудования с панели оператора
Панель оператора используется для взаимодействия с системой управления. Через интерфейс оператор получает доступ к предусмотренным проектом режимам работы и контролируемым параметрам оборудования.
На шкафу также установлен промышленный кондуктометр. Такой прибор применяется для измерения удельной электрической проводимости воды - одного из параметров, используемых при контроле работы мембранных систем.
Автоматизация снижает объем постоянных ручных операций и позволяет связать работу отдельных агрегатов последовательностью заданных алгоритмов.
Какие параметры контролируются в системе водоподготовки
Набор измеряемых параметров всегда определяется конкретной технологической схемой. По этой причине нельзя переносить перечень датчиков одной ВПУ на любой другой объект.
В промышленных мембранных системах для управления и диагностики могут использоваться следующие параметры:
| Параметр | Для чего используется |
|---|---|
| Давление | Контроль рабочих режимов насосов, фильтров и мембранных ступеней. |
| Расход | Контроль потоков воды на отдельных участках технологической схемы. |
| Электропроводность | Один из оперативных показателей, позволяющих контролировать изменение содержания растворенных ионных компонентов в воде. |
| Уровень | Используется при работе системы с накопительными и технологическими емкостями, если они предусмотрены проектом. |
| Состояние оборудования | Контроль работы насосов, исполнительных механизмов и аварийных состояний, предусмотренных системой управления. |
Зачем автоматизировать водоподготовку на производстве
Задача автоматизации состоит не только в том, чтобы заменить ручное включение насосов кнопкой на экране. Система должна поддерживать предусмотренную последовательность работы технологических узлов и реагировать на изменение контролируемых параметров.
Например, режим насосного оборудования может зависеть от текущего расхода или давления, а работа отдельных ступеней очистки - от состояния связанных с ними узлов. При возникновении предусмотренного проектом аварийного состояния автоматика должна перевести оборудование в заданный безопасный режим и сообщить оператору о событии.
Насосы, измерительные приборы, мембранные установки и исполнительные механизмы проектируются с учетом общей логики работы комплекса.
Компоновка оборудования перед отправкой на объект
Фотографии проекта показывают еще одну особенность поставки: значительная часть оборудования собрана в отдельные функциональные узлы до отправки заказчику.
Мембранная установка размещена на собственной раме с насосом, мембранными корпусами, расходомерами, манометрами, фильтрами и обвязкой. Насосное оборудование также собрано отдельным модулем с трубопроводами и элементами управления.
Такой подход сокращает объем сборочных операций непосредственно на производственной площадке и позволяет заранее увязать взаимное расположение оборудования, трубопроводов, КИПиА и элементов автоматизации.
Изготовление оборудования перед поставкой на предприятие
Для промышленной системы водоподготовки важно не только подобрать отдельные аппараты, но и объединить их в технологические узлы, которые затем можно подключить к инженерным коммуникациям объекта.
В проекте для ГК "Русагро" часть оборудования была собрана до отправки заказчику. На фотографиях видны готовая мембранная установка, насосный узел, трубопроводная обвязка, шкаф управления, измерительные приборы и другие элементы комплекса.
Подготовка комплекса к транспортировке
После изготовления оборудование было подготовлено к транспортировке на площадку заказчика. Отдельные технологические узлы перевозятся в собранном виде, если это позволяют их габариты и условия доставки.
На объекте такие модули подключаются к предусмотренным проектом трубопроводам, электроснабжению и другим инженерным коммуникациям.
Для крупного промышленного предприятия такой подход позволяет перенести значительную часть сборочных работ с производственной площадки заказчика на этап изготовления оборудования.
Как формируется решение для предприятия АПК
Состав системы водоподготовки нельзя определить только по отрасли предприятия. Два объекта агропромышленного комплекса могут иметь разные источники воды, производительность, технологические процессы и требования к подготовленной воде.
Поэтому исходными данными для проекта становятся параметры конкретной площадки. На их основе определяется технологическая схема, а уже после этого подбираются фильтры, мембранные установки, насосы, емкости, КИПиА и средства автоматизации.
Определяются источник водоснабжения, состав воды и возможные изменения ее параметров в процессе эксплуатации.
Составляется перечень технологических и вспомогательных потребителей, определяется их водопотребление и режим работы.
Для каждого значимого потребителя определяются параметры воды, необходимые для нормального технологического процесса и работы оборудования.
Учитываются средние и пиковые расходы, собственные нужды ВПУ, возможное накопление подготовленной воды и одновременная работа нескольких потребителей.
По совокупности исходных данных определяется последовательность необходимых ступеней обработки воды.
Подбираются основные аппараты, насосное оборудование, трубопроводная обвязка, измерительные приборы и алгоритмы управления.
Один объект может требовать воду разного качества
Для предприятий АПК это особенно существенно. Вода, предназначенная для одного технологического процесса, не обязательно должна иметь те же параметры, что вода для котельной, охлаждения или вспомогательных нужд.
Избыточная очистка всего объема воды может неоправданно увеличивать капитальные и эксплуатационные расходы. Недостаточная подготовка, напротив, способна создавать проблемы уже у конечного потребителя.
| Что определяется | Почему это влияет на проект | Что меняется в системе |
|---|---|---|
| Качество исходной воды | Определяет нагрузку на основные ступени водоподготовки | Предварительная обработка, мембранная схема, реагентное хозяйство |
| Требования потребителей | Разным процессам могут требоваться разные параметры воды | Количество ступеней обработки и точки разделения потоков |
| Расход воды | Влияет на производительность оборудования и диаметры коммуникаций | Типоразмеры оборудования, насосов и трубопроводов |
| Пиковое потребление | Мгновенный расход может отличаться от среднего расхода предприятия | Производительность, накопление воды и режим насосного оборудования |
| Режим производства | Учитывается продолжительность смен, остановки и изменение нагрузки | Алгоритмы управления и режимы работы оборудования |
Обратный осмос применяется там, где он требуется процессу
Наличие установки обратного осмоса в этом проекте не означает, что мембранное обессоливание необходимо для любого агропромышленного предприятия. Решение принимается по составу исходной воды и требованиям конкретного потребителя.
В одних проектах достаточными могут оказаться механическая фильтрация, обезжелезивание или умягчение. В других требуется снижение общего солесодержания, для чего в технологическую схему включается обратный осмос. Возможна и комбинация нескольких методов.
Поэтому состав оборудования определяется анализом воды, требованиями производства и расчетным водопотреблением предприятия.
Что показывает проект для ГК "Русагро"
На примере изготовленного комплекса видно, что промышленная водоподготовка состоит не только из самой технологии очистки. Мембранное оборудование необходимо связать с насосами, трубопроводами, измерительными приборами и системой управления.
В результате формируется единый инженерный комплекс, в котором каждый узел выполняет свою функцию: вода проходит предусмотренные ступени обработки, насосное оборудование обеспечивает необходимые гидравлические режимы, КИПиА контролируют параметры процесса, а автоматика координирует работу оборудования.
Именно такой подход позволяет адаптировать водоподготовку под различные производственные задачи предприятий агропромышленного комплекса.