Кейс: автоматизация и диспетчеризация водяной скважины
Владельцы водяных скважин все чаще прибегают к автоматизации и диспетчеризации систем водоснабжения. Это позволяет повысить эффективность процесса добычи и транспортировки воды, снизить затраты электроэнергии, добиться улучшения качества и надежности подачи воды потребителям.
Немного теории: как устроена скважина и что предполагает ее автоматизация и диспетчеризация
Водяная скважина представляет собой отверстие в толще земли глубиной от нескольких десятков до нескольких сотен метров. На определенной глубине с помощью троса с жесткой сцепкой закреплен специальный скважинный насос цилиндрической формы с электродвигателем. Его задача — качать воду и подавать на поверхность до потребителя. Над оголовком скважины обычно монтируют киоск или домик, иногда используют подземный кессон или несколько бетонных колец.
Для питания электродвигателя насоса в непосредственной близости от оголовка скважины устанавливают автомат и счетчик — это минимальный набор оборудования для организации холодного водоснабжения (ХВС).
Автоматизация скважины предполагает монтаж приборов и оборудования, контролирующих работу водоснабжения без участия человека. Речь идет об установке преобразователя частоты (ПЧ), который будет изменять производительность насоса в зависимости от задания, полученного от какого-либо датчика. Чаще всего ПЧ настроен для работы с датчиком давления, но также может работать по расходу.
Принцип работы связки «ПЧ + датчик давления» прост: если давление падает, датчик подает сигнал, и ПЧ повышает производительность насоса, если давление растет — снижает.

Преобразователь частоты играет ключевую роль. Он обеспечивает плавный, безударный пуск насоса, останов, поддержание контролируемого параметра в требуемом диапазоне, весь комплекс защит электродвигателя, в том числе от бросков напряжения питающей электросети.
При кратковременном отключении электропитания ПЧ за счет своих заряженных емкостей, выбега двигателя и автоподхвата «вытягивает» работу насоса без остановки. В случае какой-либо нештатной ситуации ПЧ сообщает о конкретной причине неисправности, если нет возможности продолжить работу — штатно останавливает насос и «называет» причину.
Диспетчеризация скважины предполагает контроль за работой автоматизированной скважины в режиме реального времени с помощью программных средств, а также дистанционное внесение изменений в настройки ПЧ.
В последнее время предприятия, которые занимаются ХВС, по разным причинам отказываются от эксплуатации водонапорных башен в пользу автоматизации водяных скважин. Когда накапливается некоторое количество автоматизированных скважин, появляется задача контролировать работу всего каскада — то есть нужна диспетчеризация, которую легко можно организовать средствами АИИС «Элдис». Система предлагает множество возможностей:
- контроль работы насосов;
- контроль потребления электроэнергии насосами;
- контроль поддерживаемого параметра: давление, расход воды и других, производительности каждой скважины и каскада;
- контроль параметров электродвигателей насосов: фазная и линейная потребляемая мощность, потребляемый ток, входное напряжение, выходная частота и др.;
- контроль параметра среды в магистралях;
- дистанционная корректировка задания конкретной скважине и всему каскаду;
- дистанционная корректировка настроек ПЧ;
- выборочный или полный дистанционный пуск/остановка;
- дистанционная диагностика встроенными средствами ПЧ электродвигателя насоса, датчика, определение причины неисправности, АВР;
- планирование, распределение нагрузки;
- контроль потребления поставляемого ресурса конечным потребителем;
- соотношение поставки-потребления ресурса;
- определение потерь с использованием средств и алгоритмов АИИС «Элдис»;
- отображение работы оборудования на мнемосхеме (визуализация);
- оповещение заинтересованных лиц об изменениях в работе оборудования.
Непосредственно кейс: ситуация клиента и поставленные задачи
К нам обратилось руководство санатория «Красный холм», который расположен на берегу Волги недалеко от Ярославля. Санаторий находится в лесопарковой зоне в экологически чистом районе. Сюда для оздоровительного отдыха и лечения приезжают гости со всей Ярославской области, соседних областей и отдаленных уголков страны.
На территории санатория расположены основной корпус с номерами для гостей, финские коттеджи с собственными кухнями, лечебный корпус с процедурными кабинетами, а также ресторан, лобби-бар, бассейн, комплекс саун, пруд для рыбалки. Для водоснабжения всех этих объектов организовано пять скважин, есть водонапорная башня.
Для повышения эффективности водоснабжения клиент поставил задачи:
- автоматизировать насосные станции водоснабжения двух скважин;
- внедрить систему диспетчеризации водоснабжения для удаленного контроля с ПК и смартфона.
Остальные скважины планировалось использовать на номинале для поставки воды в водонапорную башню для резерва.
Работу по автоматизации и диспетчеризации холодного водоснабжения выполняли специалисты ООО «ПроМис», г. Ярославль.
Предложенное решение
Для клиента было важно, чтобы вода в номерах и процедурных шла плавно, без бросков. Для этого необходимо контролировать давление воды на выходе из скважины. Поэтому для автоматизации скважин было решено использовать связку преобразователь частот + датчик давления.
Оборудование, предложенное для автоматизации скважины:
- Преобразователь частоты ЭИН-ПЧ057-ХХ-400-УХЛ4-IP20-Н с интерфейсом на русском языке производства ООО «Электротекс», г. Орел.
- Датчик давления с аналоговым выходом 4..20 мА или 0..10 В.
Оборудование для диспетчеризации скважины:
- модем EL-31-01 в комплекте с БП и антенной производства АО «Элдис», г. Старая Русса;
- АИИС «Элдис».
Этапы реализации проекта
- По запросу подрядчика специалисты службы технической поддержки АО «Элдис» добавили ПЧ «Электротекс» в перечень средств управления, чтобы пользователь мог с ним работать.
- Комплекс приборов насос-ПЧ-модем протестировали в котельной и убедились в удобстве использования функционала АИИС «Элдис».
- Установили преобразователи частоты и датчики давления для автоматизации холодного водоснабжения.
- Добавили объекты и оборудование в АИИС «Элдис».
- Создали мнемосхему, на которой отображаются уставки ПЧ, которые можно менять.
- С помощью виджетов настроили Главный экран для отображения основных параметров работы: выходной частоты (производительности, с которой работает насос), потребляемого двигателем тока, давления воды и др.


Отображение данных о скважине в санатории «Красный холм» на Главном экране АИИС «Элдис» на ПК
Использовать систему диспетчеризации водоснабжения клиент может также на мобильном устройстве: смартфоне или планшете. Техносхема специально создана в таком виде, чтобы обе скважины помещались на экране смартфона.

Техносхема и виджеты для контроля основных параметров работы насоса на экране смартфона
- Настроили push-уведомления и сообщения на электронную почту с информированием о нештатных ситуациях. Если при стандартном режиме работы вдруг случится повышение тока или при отсутствии большого водоразбора упадет давление, система сообщит об этом. Первая ситуация говорит о нештатной ситуации с наосом, вторая — о том, что трубопровод негерметичен.
Теперь, чтобы замерить ток, не нужно идти к скважине с измерительными клещами, вся исчерпывающая информация — на экране смартфона. Это позволяет в том числе решить кадровый вопрос: сократить до минимума обслуживающий скважины персонал.
Достигнутые результаты
Поставленные клиентом задачи по автоматизации и диспетчеризации водоснабжения выполнены в полном объеме. Удалось реализовать:
- удаленный мониторинг работы;
- дистанционную настройку всего оборудования, установленного на скважинах;
- получение аналитики для быстрого принятия решений;
- рассылку оповещений о нештатных ситуациях;
- возможность для оптимизации кадров.
По желанию клиента дополнительно может быть установлен расходомер для контроля расхода ресурса и получения информации о состоянии скважины. Этот прибор позволит определить, когда скважина окажется на пределе, и нужно будет расконсервировать или начать бурить другую.
Построенная для санатория система диспетчеризации водоснабжения позволяет главному инженеру всегда быть в курсе событий, происходящих на скважинах. Просто посмотрев на экран смартфона, можно сделать выводы о том, как работает насос, нет ли утечек, с каким напором подается вода. В случае неполадок сразу понятно, в чем причина. Слесарю не придется идти искать проблему — нужно будет просто устранить известное «зло».
Заключение
Благодаря гибкости, удобству и простоте использования, АИИС «Элдис» отлично подходит для решения задач по автоматизации и диспетчеризации водяных скважин. Удачный опыт реализации проекта в санатории «Красный холм» позволил ООО «ПромИС» расширить портфель предлагаемых услуг и получить заявки на диспетчеризацию скважин в других санаториях и на подобных объектах.