Gestione delle risorse della stazione di pompaggio per il TCO più basso e la massima efficacia
Le operazioni idriche e delle acque reflue sono sempre più sotto pressione per raggiungere obiettivi ambiziosi in termini di fornitura di servizi, conformità normativa e resilienza nella gestione di un'infrastruttura ampia e obsoleta. Con un capitale limitato, devono trovare il modo di prolungare la durata delle risorse vitali, dare priorità al rinnovamento e respingere le minacce alla sicurezza informatica. Per far fronte a queste sfide, molti cercano di risparmiare sui costi operativi e di manutenzione dell'energia della stazione di pompaggio, che si stima consumano circa il 75% del budget di una stazione di pompaggio tipica.
Affrontare tali problemi richiede l'accesso tempestivo e la manipolazione dei dati sulle prestazioni, che sono disponibili per l'industria dell'acqua attraverso la trasformazione digitale che sta avvenendo in tutto il settore. La trasformazione digitale promette di sfruttare i volumi di informazioni che emergono sulla scia delle operazioni industriali e di applicarli al miglioramento delle operazioni. Lo fa aggiungendo intelligenza e connettività a risorse precedentemente isolate, sincronizzando il controllo e le comunicazioni tra di esse e condividendo le informazioni con le applicazioni analitiche. Alla base dell'architettura ci sono le pompe, i motori, gli azionamenti e altri asset che stanno diventando sempre più intelligenti e connessi.
Miglioramento della stazione di pompaggio
Per le stazioni di pompaggio, un approccio strutturato alla digitalizzazione significa maggiore capacità di contenimento dei costi. Potrebbe ridurre i costi energetici delle stazioni di pompaggio consentendo un funzionamento più vicino alle curve obiettivo, sfruttando le apparecchiature più efficienti e periodi di costo inferiori, abbinando al contempo i set point o ottimizzando gli addebiti sulle bollette energetiche per evitare addebiti sulla domanda e penali per il fattore di potenza.
Riduzione dei costi
La digitalizzazione potrebbe ridurre i costi di manutenzione consentendo un funzionamento della pompa più vicino ai punti di migliore efficienza (BEP) mediante:
eliminando l'ispezione attraverso un monitoraggio avanzato
aumentando la manutenzione di routine con il monitoraggio delle condizioni per identificare i punti di guasto in sospeso prima che si verifichino
proteggere le risorse eliminando il funzionamento in condizioni di basso flusso
La digitalizzazione potrebbe contribuire alla riduzione complessiva dei costi operativi attraverso un monitoraggio migliorato e in tempo reale rispetto ai punti di prestazione target; variando le velocità del motore per raggiungere gli obiettivi prefissati; e sincronizzare le prestazioni della pompa nel contesto più ampio dell'installazione di pompaggio. Questo contesto potrebbe coinvolgere sistemi idraulici, strategie di controllo della pompa o funzioni di controllo ausiliarie come il dosaggio della clorazione.
Affidabilità e ottimizzazione delle risorse, oltre all'eccellenza nella manutenzione
L'accesso dettagliato e tempestivo alle informazioni consente alle prestazioni di raggiungere nuovi livelli. Ciò comprende:
applicazione economicamente vantaggiosa della manutenzione basata sulle condizioni
miglioramento delle condizioni generali di esercizio
riduzione della frequenza e, quindi, del costo del lavoro delle ispezioni
1. Manutenzione basata sulle condizioni
Le giranti sono tra le prime parti della pompa ad andare e una volta che l'erosione e la corrosione iniziano, accelera. L'analisi può fornire informazioni dettagliate sull'indice di salute della pompa e sulle perdite di capacità, che possono essere correlate direttamente all'utilizzo di energia riportato dai contatori di energia. Il monitoraggio dell'aspirazione della pompa con trasmettitori di pressione può inviare avvisi quando l'aspirazione della pompa scende al di sotto di un certo livello.
2. Miglioramento delle condizioni operative
Oltre a monitorare le condizioni della pompa, il miglioramento delle condizioni di funzionamento della pompa migliora il tempo tra i guasti (MTBF) riducendo le forze assiali che contribuiscono ad accorciare la durata di guarnizioni e cuscinetti.
3. Riduzione della frequenza di ispezione
Quando le informazioni sul funzionamento della pompa sono limitate o inaffidabili, sono necessarie frequenti ispezioni manuali per identificare la necessità di un intervento di manutenzione. Il monitoraggio digitale continuo delle risorse e delle principali variabili operative può ridurre la frequenza e i costi di manodopera associati alle ispezioni manuali. Con i moderni strumenti digitali, puoi tenere traccia delle variabili elettriche, meccaniche e idrauliche di motori e pompe e ricevere avvisi quando le prestazioni si discostano dalle soglie stabilite.
Argomento di studio
Questo progetto è iniziato implementando l'architettura per raccogliere e analizzare i dati operativi. Utilizzando la strumentazione già installata su ciascuna delle tre pompe della stazione, gli specialisti del settore idrico hanno configurato contatori di energia, azionamenti intelligenti sui motori e sensori di pressione e flusso per monitorare i punti chiave del processo.
Il software SCADA e i PLC al livello di controllo dell'edge hanno supervisionato lo scambio di dati e la logica di produzione e si sono collegati a un edge box industriale di Internet delle cose (IIoT) attraverso reti PROFINET e Modbus TCP. L'Edge Box IIoT è stato alloggiato nella sala di controllo dell'impianto e ha fornito i dati al consulente per le prestazioni di pompaggio ospitato nel cloud.
Ritorno sull'investimento
Dopo circa tre mesi di monitoraggio della struttura spagnola, sono state raggiunte le seguenti conclusioni:
Non c'era bisogno di sostituire le vecchie pompe. L'usura e l'impatto della corrosione possono essere gestiti attraverso l'ottimizzazione del circuito di controllo. Tuttavia, è stato raccomandato alla struttura di rinnovare le giranti e gli anelli di usura.
Le modifiche al controllo della velocità della pompa hanno migliorato le prestazioni e ridotto la bolletta energetica. Il controllo della variazione di velocità con gli azionamenti è stato più efficace rispetto all'esecuzione del circuito di controllo nel PLC.
La necessità di ispezionare ogni due settimane è stata eliminata.
L'automazione della commutazione della valvola di clorazione ha ridotto i costi operativi di circa $ 5.300.
L'implementazione di tutte le raccomandazioni tranne la ristrutturazione della girante e dell'anello di riparazione e gli avvisi del sistema automatizzato di ozono ha consentito di risparmiare quasi $ 22.000 all'anno, che rappresentano il 12% dell'opex.
Riduzione dell'utile grazie alla performance degli asset
$ 8.300 all'anno in spese energetiche ridotte
$ 3.500 all'anno in costi di manutenzione sospendendo la necessità di ispezioni ogni due settimane
$ 10.000 all'anno in risparmi operativi, app, approfondimenti e avvisi automatizzando l'opzione della valvola di clorazione (on/off)
12% di risparmio operativo
Sebbene l'esempio precedente riguardasse l'acqua potabile, la stessa architettura di base può essere applicata alle pompe in quasi tutti gli ambienti. Ad esempio, lo stesso utente gestisce un impianto di trattamento delle acque reflue e una rete di raccolta dell'acqua e ha incaricato uno specialista della gestione dell'energia di raggiungere obiettivi simili nella propria stazione di sollevamento.
Analoghe regolazioni della velocità variabile sono state effettuate in base al monitoraggio, all'aumento delle prestazioni di pompaggio, alla riduzione del consumo energetico, all'usura e alle vibrazioni. Il monitoraggio ha anche rivelato la necessità di ridurre le dimensioni degli schermi delle acque reflue per evitare che oggetti più grandi aumentino l'usura della pompa. Il totale dei risparmi aggiuntivi è stato di oltre $ 21.000 (che rappresenta il 14% di operazioni economiche).
Il raggiungimento di tali risultati prevede tre passaggi fondamentali:
Valutare le operazioni in corso per valutare.
il potenziale ritorno e fissare obiettivi di miglioramento.
Implementare i miglioramenti e monitorare i progressi rispetto agli obiettivi in pochi mesi.
Regola le prestazioni di conseguenza.
Le operazioni alla fine raggiungeranno un punto in cui raggiungere costantemente gli obiettivi, ma il processo non dovrebbe finire qui. Le operazioni relative all'acqua e alle acque reflue dovranno sempre andare oltre gli obiettivi iniziali per adattarsi alle mutevoli circostanze economiche e realtà fisiche.