نگهداری از آب باران ذخیره شده در مخازن مخصوص

استفاده از کنترل خودگردان در اتوماسیون نگهداری ازآب باران ذخیره شده در مخازن مخصوص :

مقدمه:

در کشور آلمان ازمخازن ذخیره آب باران استفاده میشود. این مخازن برای آن تعبیه شده اند که هنگام بارش شدید باران ، از ورود ناگهانی آب باران به شبکه فاضلاب ودر نتیجه طغیان فاضلاب جلوگیری شود.

طغیان فاضلاب و جاری شدن آن در معابر همواره در امر عبور و مرور ایجاد اختلال کرده و نیز از نظر بهداشتی،شهرداری ها را با مشکلات فراوانی روبرو می کند (مانند: جاری شدن آب باران در معابر و تونل متروی تهران در سالهای اخیر)

کنترل اتوماتیک این مخازن با استفاده از طریق انرژی های مختلف (شبکه برق،سیستمهای انرژی خورشیدی ،باطری...)بصورت خودگردان از اهمیت بسزایی برخوردار و در طراحی شبکه های فاضلاب شهرهای بزرگ توصیه میشود.

توضیح:منظور از کنترل خودگران سیستمی است که بدون نیاز به اتصال به شبکه برق سنتی متعارف ،بتواند با کسب انرژی های نو از قبیل انرژی خورشیدی ،انرژی باد و... وظیفه کنترل،ارسال و دریافت اطلاعات را انجام دهد.

1)معرفی:

استفاده از انرژی با راندمان بالا و کاهش هزینه ها،عملیات متمرکز و غیرمتمرکز در کنار وابستگی های اجتماعی بحث روز دنیا هستند. هنگام انجام طراحی های اتوماسیون فرایند،همیشه عنوان میشود که تکنولوژی های پیشرفته در مقایسه با سیستم های دستی (بخاطر وجود تکنولوژی پیشرفته)به سرمایه گذاری بالایی نیاز است.

ولی باید توجه داشت که لازم است سرمایه گزاری بصورت دراز مدت و با در نظر گرفتن هدف کاهش هزینه های عملیاتی برای کل سیکل (Lowering of life cycle costs LCC) دیده شود. در این صورت مشخص خواهد شد که سرمایه گذاری اولیه بالا،از طریق کاهش هزینه های عملیاتی سرشکن خواهد شد.

ارزیابی مالی سرمایه گذاری اولیه بصورت کوتاه مدت،بدون در نظر گرفتن LCC  و صرفا از طریق مقایسه تکنولوژی های مختلف می تواند نتایج غلطی را نشان دهد.

همچنین اضافه بر شرایط عمومی فوق الذکر،باید به نکات و نیاز های خاص نیز توجه کرد(مانند بار مالی اتوماسیون تجهیزات مستقر در بخشهای decentralized  نصب شده در نقاط دور و فاقد دسترسی به انرژیهای دائم و متغارف و سپس ارسال/ دریافت داده های مورد نیاز بین این بخش ها با واحد مرکزی)

2)استفاده از انرژی خودگردان در اتوماسیون مخازن ذخیره سازی آب باران 

2،1)صورت مسئله:

این سیستم ذخیره سازی برای جلوگیری از طغیان فاضلاب و کانال های تعبیه شده برای هدایت هرز آب شهرهاست و به محض آمادگی تصفیه خانه فاضلاب برای دریافت جریان بیشتر،میتوان نسبت به تخلیه آرام مخزن اقدام کرد.

مخازن غالبا بخاطر عدم دسترسی مناسب و ارزان به انرژی برق،به صورت دستی کنترل و تخلیه می شوند. جهت ایجاد تکنولوژی پیشرفته اتوماسیون این مخازن معقول به نظر می رسد.

اتوماسیون از طریق برق و پنوماتیک ممکن میشود که تهیه آنها از طریق متمرکز(شبکه برق شهر) و یا غیر متمرکز(انرژی های نو مانند انرژی خورشیدی و انرژی باد)مقدور است.

ذخیره انرژی خورشیدی

برای کنترل این مخزن به ترتیب زیر عمل شده است:

تعریف دقیق نیازها،تعداد مدارهای کنترل و درک شرایط انجام کار به صورت دستی.

طراحی انرژی مصرفی برق و پنوماتیک با توجه به سیکل عملکرد و نیازهای اپرتور.

طراحی مولد انرژی (سایز پنل سولار،باطری،...) با در نظر گرفتن موقعیت جغرافیایی و شرایط آب و هوا.

طراحی سیستم اطلاعات مخابراتی (GSM) برای ارتباط مخازن با تصفیه خانه فاضلاب.

سیستم سولار تولید انرژی برق می کند که خود می تواند تولید هوای فشرده کرده و اتوماسیون را کامل کند.ذخیره سازی انرژی برق و پنوماتیک با استفاده از باطری و مخزن دخیره هوا ممکن بوده و سپس در زمان های مورد نیاز با تحریک عمل کننده ها ، کنترل را انجام می دهند.حتی در صورتی که سیستم تولید با مشکل روبرو شود،انجام چندین عملیات شیرها از طریق باطری و مخزن هوا ممکن خواهد بود.همچنین،سیستم GSM  با ارسال اطلاعات به تصفیه خانه،انجام کنترل و مانیتورینگ وضعیت شیرآلات را ممکن میسازد و نیز با استفاده از یکdata logger پارامترهایی چون شارژ باطری،وضعیت فشار هوای ذخیره ، تعداد دفعات روشن و خاموش شدن کمپرسور و... گزارش شده و از طریق تشخیص خرابی ، تصمیم های لازم برای عملکرد بهینه مخازن گرفته میشود.یک عملگر خطی(مجهز به پوزیشنر) مقدار جریان آب خروجی را کنترل و به مرکز اطلاع می دهد.

امتیازهای ویژه سیستم های کنترل غیر متمرکز عبارتند از:

کاهش هزینه های اتصال به شبکه برق

استفاده مرکزی از اطلاعات موجود و امکان کنترل جامع و مداوم.

مانیتورینگ مداوم و اتوماتیک مخازن.

2،2)ابراز بررسی و مقایسه استفاده از تکنولوژی های کنترل متمرکز و غیر متمرکز:

در حال حاضر استفاده از LCC بخاطر نیاز به سرمایه گزاری بیشتر با محدودیت ها و مقاومت های مختلفی روبروست . بعنوان مثال:

در بررسی کاهش سرمایه گذاری های اولیه ،LCC  از جمله نقاطی است که بصورت سنتی حذف میشود و همه به حضور اپراتور راغب ترند.

عدم توانایی در آنالیز جامع هزینه های استفاده از کنترل های مختلف 

عدم وجود انگیزه کافی در استفاده از تکنولوژی پیشرفته و نگاه سنتی 

برای ایجاد ترویج تفکر استفاده بیشتر از تکنولوژی جهت افزایش راندمان و LCC معقول سازمان ZVEI همراه مهندسین مشاور Deloitte  اقدام به تدوین نرم افزار خاصی کرده اند که می تواند مقایسه استفاده از تکنولوژی های مختلف و نیز نمایش هزینه ها و راندمان بهینه را در طول عمر عملکرد مخازن محاسبه نماید.

نکته مهم این نرم افزار (Excel base) عبارتند از:

ثبت اطلاعات (mapping) مخزن در طول عمر کاری آن 

بکارگرفتن کلیه فاکتور های مفید و موثر در محاسبه هزینه ها (مانند انرژی ، پرسنل،لوازم مصرفی،خدمات فنی بعدی)

چشم پوشی از LCC  در روزهای بحرانی

مهمترین مزیت این نرم افزار این است که ضمن بررسی قسمت به قسمت لوازم مصرفی (مانند کنترل سرعت ، راندمان مصرف انرژی کنترولرها،...)اجازه بررسی جامع(holistic) را نیز ممکن می سازد و به ارزیابی بکارگیری روشهای مختلف در طول عمر مخزن می پردازد.

3،2)ارزیابی هزینه های دوران استفاده (Life cycle costs)کنترل خودگردان مخزن ذخیره آب باران:

مقایسه تامین برق یک مخزن ذخیره آب:

a)تکنولوژی بالا با تامین انرژی مستقل از شبکه برق و دریافت اطلاعات بدون نیاز به حضور در محل (از طریق سیستم سولار به همراه باطری،کنترولر،...)

b) تکنولوژی معمول و تامین انرژی از طریق شبکه برق (از طریق تابلوی اتصال به شبکه، کابل، کابل گذاری و....)

در واقع تفاوت را میتوان در نوع و سطح تکنولوژی بکار گرفته شده به شرح زیر بررسی کرد:

مدلa  کل مبلغ سرمایه گزاری و هزینه نگهداری سیستم غیر متمرکز برای بهره برداری 20 ساله.

مدل b سیستم با عملیات دستی و نیاز به مانیتورینگ مکرر و حضوری پس از هرباران شدید.

همچنین،سیستم های با تکنولوژی بالا امتیازات دیگری نیز دارند که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:

امکان اجرای فلاشینگ با زمان بندی دلخواه و یا تعریف شده (توسط مرکز و بدون نیاز به حضور نفر)

امکان تعریف همزمان تخلیه یک یا چند مخزن به سیستم فاضلاب.

ثبت کلیه اطلاعات برای بررسی و استفاده های آتی به منظور ارتقای سیستم کنترل 

جمع بندی پایانی:

بطور کلی هدف،افزایش راندمان (رسیدن به LCC معقول و کاهش هزینه ها در کنترل اتوماتیک خودگردان جهت تخلیه تدریجی مخازن آب باران به فاضلاب و تصفیه خانه های آب و فاضلاب است.

در بررسی های انجام شده که به شرح آن در بالا اشاره شد،استفاده از Energy-autonomous solution  یا اتوماسیون غیر متمرکز ،باعث افزایش راندمان و کاهش هزینه ها در طول عمر مخازن و در عین حال کاهش هزینه های گسترش شبکه برق از طریق کاهش سرمایه گزاری در شبکه و نیز کاهش هزینه های نگهداری می شود.




اشتراک گذاری در