50 styczeń/luty  2016  www.forum-eksploatatora.pl

Pom

py i

pom

pow

nie

Energooszczędna eksploatacja ujęć głębinowych w ZWiK Myszków

W 2014 roku w  ZWiK Myszków rozpoczęto nową inwestycję na

ujęciu im. Prymasa Kard. Stefana Wy-szyńskiego, polegającą na wykonaniu nowej studni [2] oraz unowocześnieniu technologii uzdatniania wody. Zamie-rzeniem było wprowadzenie najnow-szych rozwiązań, zarówno w technologii uzdatniania wody jak i w optymalizacji zarządzania eksploatacją ujęć. Głównym celem rozpoczynających się prac było podniesienie jakości dostarczanej do miasta wody oraz maksymalne podno-szenie sprawności energetycznej w ukła-dach pompowych studni ujęciowych, zapewniające minimalizację kosztów energii przy wydobyciu wody. Dodat-kowo, postawiono na wysoką niezawod-ność pracy układów pompowych pomp głębinowych oraz na aktywne śledzenie diagnostyki ich eksploatacji. Uwzględ-niając powyższe wymagania i założenia zdecydowano się na wdrożenie aktu-alnie najnowszego w kraju i za granicą systemu SPMSYSTEM (SPM – Submersi-ble Pumps Managment). System ten wy-korzystuje modele matematyczne od-zwierciedlające wzajemne przenikanie się zagadnień z dziedzin: hydrogeologii, techniki pompowej, hydromechaniki, elektrotechniki, techniki systemów i au-tomatyki. SPMSYSTEM jest unikalnym rozwiązaniem w tym zakresie.

1. Budowai funkcjonowaniesystemuw ZWiKMyszków

Po szczegółowej analizie potrzeb w ZWiK Myszków przyjęto konfigura-cję budowy systemu uwzględniającą za-

Ryszard WoszczykZakład Wodosiągów i Kanalizacji Myszków Sp. z o.o.

Energooszczędna eksploatacja ujęć głębinowych w ZWiK MyszkówWspółczesnaeksploatacjaukładówpompowychpompgłębinowychukierunkowanajestgłównienaenergooszczędnewydobyciewodynaujęciachorazprzekazaniejejdostacjiuzdatniania(SUW).Zagadnienieoszczędnościenergiiprzekładasięnaoptymalizacjębudowyukładówpompowych,ichwłaściweopomiarowanieorazprowadzenieoptymalnegozarządzaniaeksploatacjąwrazz od-powiednimmonitoringiemi sterowaniem[1].

równo przewidywane efekty w oszczęd-ności energii jak i koszty wdrożenia sys-temu. SPMSYSTEM posiada modułowo rozbudowywane poziomy oprogramo-wań SoftSPM oraz systemowe zesta-wy oprzyrządowania i opomiarowania studni SPM. Finalnie zdecydowano, że dla obiektów rozmieszczonych w tere-nie, oprzyrządowanie i opomiarowanie skonfigurowane będzie wg następujące-go zakresu:

• Zbiorniki: – Osińska Góra – zestaw SPMBASE, – Pamowa – zestaw SPMBASE.

• Studnie: – Wyszyńskiego – zestaw SPMOPT, – Pamowa 1 – zestaw SPMBASE, – Pamowa 2 – zestaw – SPMBASE.

Wybrano też poziom oprogramowa-nia do zarządzania, monitoringu oraz sterowania – SoftSPMBASIC z  wersją

Rys.1.SchematoprogramowaniaSoftSPMBASIC

51www.forum-eksploatatora.pl  styczeń/luty  2016

Energooszczędna eksploatacja ujęć głębinowych w ZWiK MyszkówPom

py i pompow

nie

zlokalizowaną na serwerze ZWiK Myszków. Rys. 1 przedstawia schemat strukturalny tego oprogramowania.

Trzeba wiedzieć, że wzajemna kom-patybilność oprogramowania SoftSPM oraz opomiarowania układów pompo-wych studni SPM, umożliwia prak-tycznie dowolne konfigurowanie budo-wy systemu przez każdego użytkow-nika. SPMSYSTEM można optymalnie skonfigurować dla użytkownika kilku czy też kilkudziesięciu lub kilkuset studni, niezależnie czy będą to studnie ujęciowe, czy też np. odwadniające.

Wdrażanie SPMSYSTEM wykony-wano etapami i uwzględniano też po-trzebę skoordynowanego zastąpienia pracującego starego systemu SEGAP jego następcą. Całość prac wykony-wano etapami, tak więc po wdrożeniu SPMSYSTEM na ujęciu „Wyszyńskiego” i zbiorniku „Osińska Góra”, przystąpio-no do wdrożenia na ujęciu „Palmowa”.

Po zainstalowaniu opomiarowania na dwóch studniach ujęcia „Palmowa” oraz na zbiorniku (fot. 2) system uruchomio-no i modele matematyczne ocen wyka-zały złą ocenę pracy studni Palmowa 2.

Na studni tej ocena pracy agrega-tu pompowego wykazała niedosta-teczną sprawność układu pompowego i w związku z  tym zwiększoną ener-gochłonność. Dodatkowo, urządzenie diagnostyki elektronicznej poprzednio wdrożonego systemu SEGAP, wska-zywało na pojawienie się pierwszych uszkodzeń w  głębinowym agregacie pompowym. Dokładniejszych ocen nie można było wykonać, gdyż w  studni nie była zainstalowana zintegrowana sonda pomiarów ciśnień. Podjęto decy-zję o wymianie pompy i po wykorzysta-niu kreatora doboru pompy głębinowej znajdującego się w  oprogramowaniu SoftSPMBASIC dobrano pompę z rezer-wy ZWiK Myszków, którą zabudowano

w  miejsce poprzedniej, uszkodzonej (fot.  3,  4). Finałem prac związanych z wymianą pompy na studni Palmowa 2 było uruchomienie systemu i sprawdze-nie oceny pracy nowo zmontowane-go układu pompowego. Wyniki ocen, rzeczywistego stan pracy układu pom-powego studni wypadły pozytywnie. Stałe ukierunkowanie na prowadzenie energooszczędnej eksploatacji ujęć jest zasadniczą cechą wdrożonego systemu.

W SPMSYSTEM zarządzanie eksplo-atacją pomp i  ujęć głębinowych pro-wadzone jest z poziomu posiadanego oprogramowania SoftSPM, które skon-figurowane jest w ten sposób, by już na etapie pierwszego wglądu na pracę sys-temu, a więc na mapie zbiorczej, można było odczytać wyniki ocen pracy obiek-tów oraz aktualny stan eksploatacji (por. str. 45, rys. 7). Zadanie to realizowane jest w ten sposób, że lokalizacja studni przedstawiana jest w postaci tzw. łezki, której kolor zabarwienia otoczki wska-zuje na stan pracy studni – kolor zielony oznacza pracę pompy głębinowej, kolor czerwony oznacza wyłączenie pracy agregatu pompowego.

Stan załączenia pompy głębinowej po-twierdzany jest też napisem ON lub OFF. Dodatkowo wewnętrzny kolor okręgu w otoczce wskazuje na wynik oceny ener-gochłonności pracy układu pompowego pompy głębinowej wg zasady: – kolor zielony oznacza eksploatację

optymalną, – kolor żółty wskazuje na pracę w ob-

szarze granicznym, – kolor czerwony oznacza eksploatację

nieopłacalną.

Dla odzwierciedlenia trybu stero-wania pracą studni we wnętrzu okręgu zamieszczona jest litera A – dla pracy w systemie automatycznym lub R – dla pracy ze sterowaniem ręcznym.

Na mapie pokazano również umiej-scowienie zbiorników. Podobnie jak dla studni położenie zbiorników zaznaczo-ne jest również w postaci łezki, z tym, że otoczka jest koloru niebieskiego. Ko-lor wewnętrznego okręgu wskazuje na aktualny stan napełnienia zbiornika: – kolor zielony oznacza optymalne

wypełnienie zbiornika, – kolor żółty wskazuje wartość po-

łożenia poziomu wody w obszarze granicznym,

– kolor czerwony oznacza alarmowe położenie wody w zbiorniku.

Dodatkowo, dla szybkiej anal i-zy, pod łezką studni, w  prostokącie

Fot.1.Zmodernizowaneujęcieim.PrymasaKard.StefanaWyszyńskiego

Fot.2.OpomiarowanieSPMSYSTEMnaujęciu„Palmowa”

52 styczeń/luty  2016  www.forum-eksploatatora.pl

Energooszczędna eksploatacja ujęć głębinowych w ZWiK MyszkówPo

mpy

i po

mpo

wni

e

o kolorze stanu pracy pompy, podana jest aktualna wartość wydajności pom-py, natomiast tuż nad nim godzina wykonanego pomiaru. Dla zbiornika w ten sam sposób podana jest wartość położenia zwierciadła wody.

Użytkownik, praktycznie po pierw-szym spojrzeniu na mapę rozmiesz-czenia obiektów, szybko orientuje się w stanie eksploatacji systemu. W przy-padku zaistnienia stanów alarmowych, zarówno w pracy pomp jak i zbiorni-ków, na mapie zamieszczane są odpo-wiednie oznaczenia i opisy w kolorze czerwonym. Dla ilustracji poziomów wartości zasięgów sieci GSM w punk-tach lokalizacji obiektów, wizualizowa-ne są odpowiednie wskazania odzwier-ciedlające te wartości.

W SPMSYSTEM zastosowano tzw. rozproszony system sterowania [3],

tzn. że sterownik zbiornika bezpo-średnio załącza lub wyłącza przypisaną mu studnię i  jednocześnie informuje system o  stanie pracy. W  przypadku ewentualnych problemów, sterowanie przejmuje system nadrzędny i, gdy trze-ba, informuje centrum dyspozytorskie o komplikacjach. Taki system sterownia i nadzoru eksploatacji doskonale spraw-dza się w praktyce i znacznie zwiększa niezawodność pracy całego systemu.

Zagadnienia energooszczędnej eks-ploatacji ujęć sprowadzają się do: – prawidłowego doboru pomp do rze-

czywistych i prognozowanych para-metrów pracy układów pompowych studni;

– stałej, systemowej oceny energo-chłonności eksploatacji układów pompowych;

– systemowej diagnostyki pracy głębi-nowych agregatów pompowych oraz rurociągów wraz z armaturą;

– śledzenia zmian charakterystyk hy-draulicznych i hydrogeologicznych studni i ujęcia;

– systemowego ustawienia indywidu-alnych algorytmów sterowania ukła-dami pompowymi;

– właściwego wykorzystywania i usta-wiania poziomów wody w zbior nikach.

Przykładem może być powiększenie zakresu poziomów w zbiorniku Osiń-ska Góra i wprowadzenie tzw. nocne-go piętrzenia wody przy niskiej cenie energii elektrycznej oraz wykorzystanie poziomu dla zasilania miasta Myszkowa w okresie wyższej ceny za energię i krót-kiego podpiętrzenia poziomu w okresie tzw. południowej doliny energetycznej. Fot.3-4.Praceprzywymianiepompyorazmontażuunikalnej,dedykowanejsondypomiarówciśnieńSGP-21

Rys.2Stanpracyzbiornikaorazjegoparametryzwiązanezesterowaniem,tj.poziomyostrzegawcze,awaryjne,przypisanedosterowaniastudnie,stanpracystudniitp.

53www.forum-eksploatatora.pl  styczeń/luty  2016

Energooszczędna eksploatacja ujęć głębinowych w ZWiK MyszkówPom

pyipompow

nie•Reklam

a

Taki system pracy zbiornika obniżył jednostkowy koszt za energię elektrycz-ną na ujęciu im Prymasa Kard. Stefana Wyszyńskiego o ok. 10%.

2.Podsumowanie

Jak wspomniano, w  SPMSYSTEM występują trzy wersje oprogramowa-nia oraz trzy wersje oprzyrządowania i opomiarowania studni. Taka struk-tura budowy systemu umożliwiła opty-malny wybór wersji oprogramowania – SoftSPMBASIC oraz dobór dwóch wa-riantów oprzyrządowania i opomiaro-wania studni i zbiorników – SPMBASE oraz SPMOPT. Możliwość dowolnej konfiguracji SPMSYSTEM zdecydowa-nie obniżyła koszty inwestycji i, trzeba również podkreślić, że wyeliminowano w ten sposób niepotrzebne koszty wy-konania drogich projektów.

Ponad roczna eksploatacja ujęć wy-kazała poprawność w  funkcjonowa-niu systemu i optymalizacji pracy ujęć. Można stwierdzić, że trafnie wybrano konfigurację systemu. Należy dodać, że dodatkowo obniżyły się koszty utrzy-mania łączności w sterowaniu i monito-ringu w sieci GSM, do 79 złmiesiąc za cały SPMSYSTEM.

Trzeba też podkreślić niezawod-ną pracę dedykowanych zestawów

Rys.3.Zmianypoziomuw zbiornikupodczasdwóchdnieksploatacji

opomiarowania i  oprzyrządowania studni oraz zbiorników – SPM produk-cji Aplisens S.A.

3.Literatura

[1] Strączyńsk i M., Wąsowsk i J., Zator-ski P.: Systemowe zarządzanie, monitoring oraz sterowanie w  eksploatacji pomp i  ujęć

głębinowych – SPMSYSTEM. Forum Eksplo-atatora nr 3, maj-czerwiec 2015.

[2] Strączyński M., Woszczyk R., Zatorski P.: Najnowsze technologie w zarządzaniu oraz sterowaniu eksploatacją pomp i  ujęć głębi-nowych – system SoftSPM, część I: Budowa systemu. Technologia Wody, nr 4(36), lipiec--sierpień 2014.

[3] SPMSYSTEM, Opis systemu PL. http://soft-spm.com.

Zapraszamy na Seminarium Szkoleniowo-Promocyjne

Energooszczędna, systemowa eksploatacja ujęć i pomp głębinowych

Seminarium kierowane jest do Przedsiębiorstw i Zakładów Wodociągowych, ich zarządów i pionów technicznych, Gmin oraz Starostw posiadających własne ujęcia wód wgłębnych,

Wodociągów Wiejskich i Spółek wodnych. Także dla Kopalń Odkrywkowych i Zakładów Górniczych.

W ramach Seminarium przedstawione będą merytoryczne podstawy prowadzenia optymalnej energetycznie i racjonalnej technologicznie eksploatacji głębinowych ujęć wód. Zaprezentowane będą współcześnie najnowsze

rozwiązania systemowe gwarantujące uzyskiwanie wysokich sprawności energetycznych eksploatowanych układów pompowych pomp głębinowych – SPMsystem; nowoczesne, dedykowane opomiarowania układów pompowych

studni ujęciowych oraz systemy przekazu danych i sterowania; a także najnowsze technologie informatyczne wraz z prezentacją działania Chmury SoftSPM, stanowiącej najnowszą, globalną technologię w sterowaniu pracą ujęć

wód wgłębnych. W ramach wyjazdu na ujęcia ZWiK Myszków uczestnicy zapoznają się z funkcjonującymi obiektami objętymi systemem energooszczędnego zarządzania i sterowania eksploatacją ujęć – SPMsystem.

Przedstawiony zostanie tzw. elastyczny systemem finansowania dostępu do rozwiązań umożliwiających szybkie uzyskiwanie efektów wynikających z oszczędności energii. Każdy z uczestników otrzyma

materiały opisujące budowę i działanie systemu, najnowsze artykuły z zakresu poruszanych tematów oraz książkę „Podręcznik Eksploatacji Pomp w Wodociągach i Kanalizacji”

Partner techniczny: APLISENS S.A.  •  Patronat: Wydawnictwo Seidel-Przywecki Sp. z o.o.Organizator: MAST Bełchatów  •  Gospodarz: Burmistrz Miasta Myszków, ZWiK Myszków Sp. z o.o.

Miejsce: Zamek Bobolice •  Termin: 5-06 kwietnia 2016 r.Koszt uczestnictwa: 395,00 zł netto  •  Ilość miejsc ograniczona: do 35 osób – decyduje kolejność zgłoszeń

Informacje i zgłoszenia: MAST Dr Marian Strączyński, Zawady 20P, 97-400 Bełchatów, tel. 601 292 632 • e-mail: mast@mast.com.pl • www.softspm.com