CHƯƠNG 2 : PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨỤ
2.2.2.1.Hiện trạng nhà máy và yêu cầu thiết kế
2.2. Nội dung nghiên cứu
2.2.2.1.Hiện trạng nhà máy và yêu cầu thiết kế
Một thực trạng ở đa phần các nhà máy sản xuất nước sạch và hệ thống đường ống là các van chủ yếu là van cơ, các động cơ điện chủ yếu được cấp điện từ khởi động từ. Chính vì vậy, để khai thác tính năng điều khiển của hệ SCADA thì phải nâng cấp các thiết bị, máy móc tại hiện trường, nhưng điều này đòi hỏi nguồn vốn lớn. Đây thực sự là một vấn đề khó cho các doanh nghiệp. Nhưng khơng vì thế mà khơng ứng dụng cơng nghệ SCADA, mà xét về nhiều mặt có thể khẳng định: nên ứng dụng cơng nghệ SCADA vào q trình sản xuất và cung cấp nước sạch trước để nâng cao hiệu quả điều hành, quản lý và sau đó sẽ nâng cấp dần thiết bị - máy móc tại hiện trường. Và đây có thể coi (một cách thận trọng) là một phương pháp đi tắt đón đầu, có tác dụng thúc đẩy và thay đổi nhận thức của toàn thể cán bộ kỹ thuật, quản lý trong doanh nghiệp, đẩy nhanh cơng cuộc hiện đại hóa q trình sản xuất.
Với một doanh nghiệp sản xuất và cung cấp nước sạch cấp Cơng ty thì phổ biến có tổ chức gồm: vài xí nghiệp sản xuất và cung cấp nước sạch. Trong mỗi xí nghiệp có một hoặc hai (thường là một) nhà máy sản xuất sản xuất nước sạch. Hệ thống đường ống cấp nước thuộc xí nghiệp. Các cơng ty chuyên ngành nước thường có đặc điểm: các nhà máy sản xuất nước, các phòng chức năng của xí nghiệp và của cơng ty… cách xa nhau (có cơng ty khoảng cách xa nhất lên đến vài chục km), các hệ thống đường ống… thường trải trên một địa bàn rộng lớn. Và một điều hiển nhiên là theo một thể thống nhất thì các phịng chức năng tại cấp Cơng ty, tại xí nghiệp, tại nhà máy và các thiết bị, máy móc… tại hiện trường phải có sự “liên kết” với nhau để thực hiện việc tổ chức sản xuất và cung cấp nước sạch. Việc ứng dụng cơng nghệ SCADA chính là hiện đại hóa sự liên kết này, “xóa nhịa” khoảng cách.
Theo tình hình thực tế của nhà máy nước sạch Phước Nhơn, cần chú ý một số điểm như sau:
- Nhà máy được tính tốn thiết kế theo nhu cầu của địa phương, về cơ bản phần cứng theo một thể thống nhất, tỉ lệ giữa các bể chứa,vật liệu và đường ống phù hợp với quy trình sản xuất, đảm bảo chất lượng nguồn nước. Việc thiết kế, xây
dựng đài nước nhằm tận dụng áp lực nước thay vì phải dùng bơm áp lực cao bơm liên tục để cung cấp cho mạng lưới hộ tiêu dùng.
- Trong nhà máy, các van chủ yếu là van cơ, các động cơ điện chủ yếu được cấp điện từ khởi động từ. Các thông số cần đo như: độ PH, độ đục, lắng cặn…thực hiện theo phương pháp thủ công. Việc pha trộn dung dịch chủ yếu căn cứ vào lưu lượng nước thô và các thông số đo được.
- Hệ thống đường ống là một mạng gồm nhiều đường ống có kích thước khác nhau và mạng này luôn phát triển cùng với mức phát triển các địa chỉ và hộ tiêu dùng nước sạch.Tuy nhiên, nhà máy được xây dựng với dự trù cung cấp đủ nước cho 3 thôn trong xã (hiện tại nhu cầu sử dụng khơng đồng đều nên lượng nước có thể còn để cung cấp cho mạng lưới nước của nhà máy lân cận).
Về cơ bản, nguyên lý hoạt động của hệ SCADA như sau: Từ hiện trường (nơi đặt các thiết bị, máy móc của dây chuyền sản xuất và hệ thống đường ống, trong tương lai là toàn bộ các địa chỉ và hộ tiêu dùng nước) các cảm biến (S) đưa tín hiệu đo: Đến modul vào/ra (I/O) và đến PLC. Thông tin tại PLC được xử lý sơ bộ và truyền lên máy tính chủ, người thao tác có thể tác động đến bất kỳ điểm nào trên hiện trường thông qua các cơ cấu chấp hành (A). Hoạt động của hệ SCADA sẽ đảm bảo:
- Điều khiển tự động ( hoặc bán tự đơng) các thiết bị, máy móc rời rạc và các thiết bị, máy móc q trình liên tục.
- Giám sát tự động liên tục tồn bộ quy trình sản xuất (ở doanh nghiệp cấp nước là quá trình sản xuất của nhà máy và mạng đường ống cung cấp nước sạch).
- Thông báo thông tin đầy đủ về lỗi và trạng thái làm việc của thiết bị, máy móc (ở doanh nghiệp cấp nước chủ yếu là các bơm, van, biến tần).
- Thu thập và lưu trữ dữ liệu những thông tin phục vụ quản lý và điều hành (ở doanh nghiệp cấp nước là những thông tin chính, mức nước bể chứa, áp lực, lưu lượng, chất lượng nước…
- In ấn báo cáo kết quả các dữ liệu giám sát.
- Để nâng cao hiệu quả điều hành quá trình này, cần phải trực quan giám sát liên tục các thông số kỹ thuật sau:
Lượng nước thô khai thác: thông số này liên quan đến phí phải trả về khai thác tài nguyên và là một thông số liên quan đến đánh giá tổn thất nước.
Các thông số đo lường cần giám sát, lưu trữ của quá trình sản xuất và cung cấp nước sạch, gồm: mức nước trong bể nước thô, bể nước sạch, đài nước, các bể thuộc các cơng đoạn của q trình xử lý nước. Hàm lượng clo dư, các áp lực nước trên các đường ống trong nhà máy và các điểm cần thiết trên mạng đường ống cung cấp nước sạch (theo yêu cầu thực tế nhà máy), độ PH, độ đục....
Lượng nước sạch cung cấp: tại đầu ra của nhà máy tổng lượng nước sạch tại các hố và địa chỉ tiêu dùng nước. Thông số này liên quan đến thu tiền nước và việc đánh giá tổn thất nước cũng như hiệu quả sản xuất kinh doanh.
Tình trạng kỹ thuật của các thiết bị, máy móc trong nhà máy, gồm: thông báo trạng thái tức thời chất lượng kỹ thuật, cảnh báo…
Tất cả các thông tin trên cần phải được thể hiện trực quan sinh động trên các màn hình đặt tại các phòng chức năng liên quan đến điều khiển, giám sát, và thu thập dữ liệụ Điều này hoàn toàn được thỏa mãn bởi hệ SCADA với phần mềm chuyên dụng cho ngành nước cũng những thiết bị phần cứng tương thích.
Như vậy, có thể dễ thấy rằng: để đảm bảo can thiệp (tức điều khiển) quá trình sản xuất và cung cấp nước sạch thì các cơ cấu chấp hành (A) phải đảm bảo có tính năng nhận và chấp hành tín hiệu điều khiển. Ví dụ: các van trên đường ống phải là van điện, các động cơ điện phải có các khí cụ hoặc thiết bị cấp nguồn có khả năng nhận tín hiệu điều khiển để đóng, cắt nguồn hoặc thay đổi giá trị (có thể là tần số) nguồn cấp để đảm bảo khởi động - dừng hoặc thay đổi tốc độ.