CC BY
30
АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕРВИСНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ СИСТЕМ
ОЧИСТКИ ВОДЫ А.В. Панков, П.В. Зелюкин
В данной работе рассмотрено создание аналитической подсистемы информационно-аналитической системы техноцентра «Системы очистки воды», одной из задач которой является формирование эффективного графика сервисного обслуживания системы очитки воды.
Введение
В данной работе рассматривается аналитическая подсистема информационно-аналитической системы техноцентра «Системы очистки воды», решающая задачу обеспечения оперативного мониторинга состояния качества воды с подбором эффективной конфигурации системы очистки воды, обеспечивающей необходимый уровень качества воды с последующей организацией планирования сервисного обслуживания.
Организация планирования сервисного обслуживания заключается в предоставлении оптимального графика эксплуатации системы, в соответствии с которым производительность системы остается на должном уровне при удовлетворяющем заказчика качестве воды, что подтверждается соответствующими лабораторными исследованиями. Для реализации поставленной задачи используются данные о поведении системы в процессе эксплуатации. В процессе эксплуатации ведется регулярный лабораторный контроль качества воды по различным показателям и технический контроль поведения системы как гидравлической. Организация сервисного обслуживания осуществляется на основании двух критериев: качество воды и производительность системы. Как только достигается критический уровень по одному из этих критериев, возникает необходимость в проведении сервисного обслуживания [ 1] /
Итак, для реализации задачи организации сервисного обслуживания системы очистки воды необходимо выполнить следующие шаги:
• ввод данных, полученных в результате эксплуатации системы очистки воды;
• анализ данных, полученных в результате эксплуатации системы очистки воды;
• вывод итоговых рекомендаций по составлению оптимального графика эксплуатации системы очистки воды.
Сервисное обслуживание системы очистки воды
Как было отмечено выше, одним из критериев, на основании которого происходит формирование графика сервисного обслуживания, является качество воды. Отслеживание этого параметра происходит на основе данных лабораторных исследований воды, которые проводятся регулярно в процессе эксплуатации. Также возможно отслеживания этого критерия по показаниям счетчика прошедшей воды, при наличии в базе данных соответствующих протоколов исследований качества воды (по конкретным ступеням в конкретных регионах).
Большую трудность вызывает отслеживание второго критерия - производительности системы. Это вызвано рядом объективных причин:
• хаотично изменяющееся давление на входе системы, обусловленное несовершенством действующих в нашей стране водопроводных систем [2];
• неравномерность снижения производительности разных ступеней, когда значительное снижение производительности одной из ступеней влияет на производительность всей системы, при этом заменять, либо регенерировать нужно лишь эту единственную ступень, а не всю систему целиком;
• неравномерность изменения состава поступающей воды, что, в свою очередь, обусловлено сезонностью некоторых загрязнений, а так же рядом других причин, не зависящих от поставщика систем очистки воды [3].
Ввод данных, полученных в результате эксплуатации системы очистки воды, происходит в соответствующем окне программы, где и заполняется форма полученных эксплуатационных данных от пользователя системы очистки воды. Эта форма имеет следующие поля:
• дата - вводится дата снятия измерения;
• показания счетчика - записываются показания счетчика общего количества пропущенной воды на момент измерения;
• время протекания 10 литров воды - записывается производительность системы, т.е. количество воды, пропущенной через систему за единицу времени, снятая с соответствующего прибора (секундомер);
• давление на входе (выходе) /-ой ступени - записываются данные, снятые с /-го манометра.
Математическая модель
Анализ данных, полученных в результате эксплуатации системы очистки воды, происходит с использованием математической модели, которая разрабатывалась для многоступенчатой системы очистки воды. В частном случае система состоит из 3-х ступеней механической очистки воды и одной ступени ультрафиолетовой обработки воды.
Рис.1. Гидравлическая схема четырехступенчатой системы очистки воды
Математическая модель разработана для оценки текущего состояния системы очистки воды как гидравлической. Производительность системы очистки является функцией внутреннего сопротивления гидравлической системы и давления на входе системы [3]. Сопротивление не измеряется, а оценивается через измерение падения давления.
Суммарное падение давления на ступенях системы очистки воды равно
п
ХР - Р/ = АР, + АР/+1 + АР+2 ,
/=1
где АР, = Рвх. - Р2 , АР/+1 = Р2 - Рз , АР,+2 = Рз - Р4 , при / = 1, Р; , АР1+1 , АР;+2 - падение давления на /-ой ступени; Рвх - значение действующего давления на входе системы очистки воды.
Контрольные приборы - манометры, которые используются в реальных эксплуатируемых системах, являются больше индикаторами, чем измерительными приборами, и имеют большие ошибки (большой разброс от прибора к прибору) и нестабильность
показаний во времени. В этой части математической модели осуществляется коррекция показаний манометра по формуле
P*i = Poi * (1- (( P3i - P3l) / P31),
*
где Р i - значение откорректированного давления на входе i й ступени при открытом кране системы; PQi - значение давления на входе I-ой ступени при открытом кране системы; P^ - значение давления на входе i-ой ступени при закрытом кране системы; P^ -значение давления на входе системы при закрытом кране. В формуле приняты допущения:
• значение давления, измеряемое на входе системы манометром №1, является величиной истинной;
• рассчитанная относительная погрешность в данный момент времени остается постоянной;
Aj = P3i — P3l;
а} = Aj / P31 = (P3i - P31) / P31; P*i = Poi * (1 - aj),
Aj - абсолютная ошибка j-го измерения; aj - относительная погрешность j-го измерения.
Особенность данных, полученных в процессе эксплуатации, состоит в том, что система работает не в стационарном режиме с точки зрения давления на входе, т.е. давление в водопроводной сети меняется случайным образом. Поэтому было принято решение о необходимости приведения действующего давления на входе и производительности к постоянному давлению на входе системы по формуле [2] P'*i= Poi * (PH / Pol),
где P' i - значение приведенного давления к величине нормирующего давления; Poi -значение давления на входе i-ой ступени при открытом кране системы; Pн - значение нормирующего давления; PQl - значение давления на входе системы при открытом кране.
Далее следует оценка текущего состояния системы на экспериментальных данных. Аналитическая подсистема позволяет обработать несколько объектов.
Вывод итоговых рекомендаций по составлению оптимального графика эксплуатации системы очистки воды производится специалистом техноцентра на основе графиков, построенных в результате обработки информации, полученной от пользователя системы. На графиках представлены результаты обработки данных при изменении давления на входе. На этих же графиках представлены зависимости, приведенные к постоянному давлению на входе системы очистки воды.
Заключение
В работе описана аналитическая подсистема информационно-аналитической системы, которая позволяет, кроме выполнения функции подбора системы очистки воды, еще и автоматизировать составление графика сервисного обслуживания, в результате выполнения которого заказчик получит возможность пользоваться системой очистки воды, удовлетворяющей его по качеству и производительности. Внедрение этой разработки может послужить улучшению качества воды, и, как следствие, состояния здоровья населения, а также уменьшить последствия воздействия вредных экологических факторов. Параллельно с этим однозначно облегчается работа оператора, задачей которого является поддержание качества и производительности подобранной системы.
Литература
1. Саймон Д. Программирование в Excel. СПб: Диалектика, 2002.
2. Горев А., Макашарипов С., Ахаян Р. Эффективная работа с СУБД. СПб: Питер, 1997.
3. http://www.geizer.ru.
