Coraz większa jest presja wywierana na przedsiębiorstwa użyteczności publicznej, aby obniżyły całkowity koszt posiadania i wysokie wskaźniki wycieków. Szybki rozwój technologii wykrywania i monitorowania w czasie rzeczywistym w celu usprawnienia wczesnego wykrywania wycieków i anomalii jakości wody jest skutecznym sposobem sprostania tym wyzwaniom. Łącząc technologię inteligentnego monitorowania z napędami i silnikami, operatorzy wodociągów mogą zapewnić prewencyjną optymalizację zarządzania zasobami, a tym samym doprowadzić do znacznego przejścia od monitorowania reaktywnego do monitorowania w czasie rzeczywistym.
Monitorowanie w oparciu o stan
Prawie jedna trzecia wszystkich silników elektrycznych na świecie jest napędzana przez napędy o zmiennej prędkości (VSD), głównie w celu zmniejszenia zużycia energii. Istnieją jednak inne powody stosowania napędów w aplikacjach wodno-ściekowych, w tym sterowanie procesem (utrzymywanie stałego ciśnienia wody, a tym samym unikanie wycieków spowodowanych wysokim ciśnieniem), unikanie uderzenia hydraulicznego lub optymalizacja eksploatacji studni. Napędy mogą wykonywać czyszczenie pomp w aplikacjach ściekowych i sterować kilkoma pompami w układzie kaskadowym w zastosowaniach związanych z pompowaniem wody, aby zoptymalizować pracę pomp i oszczędzać energię.
Usługi monitorowania oparte na stanie mogą współpracować ze wszystkimi tymi produktami automatyzacji wody, aby uzyskać dostęp do danych w czasie rzeczywistym za pośrednictwem chmury ze zdalnie zlokalizowanych zasobów wodnych. U podstaw tego podejścia leży nowa generacja bezprzewodowych inteligentnych czujników - tanie i łatwe w instalacji rozwiązanie cyfrowe.
Inteligentne czujniki zrewolucjonizowały logistykę konserwacji silników, umożliwiając operatorom wykorzystanie zdalnego monitorowania do wczesnego wykrywania początkowych problemów. Teraz działania konserwacyjne można zaplanować w opłacalny sposób przed awarią funkcjonalną. Rezultatem jest skrócenie przestojów, wyeliminowanie nieoczekiwanych przestojów produkcji, zoptymalizowana konserwacja i zmniejszony zapas części zamiennych.
Dzięki wbudowanej inteligencji umożliwiającej adaptacyjne zachowanie na żywo, technologia ta pomaga w zarządzaniu skutkami ekstremalnych warunków pogodowych, takich jak nadmierne opady deszczu, które stwarzają problemy, od jakości wody po zgodność ze środowiskiem.
Ponadto rozwiązanie cyfrowe pozwala ekspertom analizować dane zebrane z czujników i przekształcać je w korygujące i pewne działania w celu przedłużenia żywotności sprzętu. Możliwe jest przeanalizowanie i rozszyfrowanie najlepszego rozwiązania poprawiającego działanie zasobów wodnych i ścieków, od pojedynczej pompowni po całą oczyszczalnię wody lub ścieków.
Czujniki mogą również przekształcić tradycyjne pompy w inteligentne urządzenia połączone bezprzewodowo. To podejście mierzy wibracje i temperaturę z powierzchni pompy i wykorzystuje je do uzyskania znaczącego wglądu w stan i wydajność pompy. Obejmuje to detale, takie jak prędkość pompy, wibracje, stan łożysk i niewyważenie. Ponadto inteligentne czujniki monitorujące silniki podłączone do pomp, mogą wykrywać spadek przepływu wody na podstawie mocy wyjściowej silnika.
Cyfryzacja obejmuje również napędy o zmiennej prędkości (VSD). Dane z dysku można przesyłać do chmury za pośrednictwem rozwiązania do zdalnego monitorowania. Umożliwia to wspólną analizę danych z napędu, silnika i pompy, dostarczając wglądu w stan i osiągi całego układu napędowego.
Podczas gdy przedsiębiorstwa wodociągowe zawsze monitorują swoje sieci pod kątem zmian ciśnienia w rurach i przepływu wody (co może wskazywać na problemy, takie jak zatory i wycieki), czasami pierwszym ostrzeżeniem, jakie otrzymują, jest powiadomienie ich przez klienta o pęknięciu rury wodociągowej. Digitalizacja może wywołać możliwie najwcześniejsze ostrzeżenie. Im wcześniej lub szybciej media mogą zapobiec marnowaniu uzdatnionej wody, tym większe oszczędności, nie wspominając o wzroście zaufania klientów. Nieoczyszczona woda, ścieki , stanowią prawdziwy problem, jeśli wyciekają do środowiska. Za to grożą kary, nie wspominając o zagrożeniach dla bezpieczeństwa ludzi, mienia i wizerunku zakładu wodociągowego.
Jak trudne jest wdrożenie cyfryzacji?
Sektor wodociągów poczynił ogromne postępy w zakresie wdrażania technologii cyfrowej. Jednak wciąż istnieje wiele możliwości wprowadzenia ulepszeń. A ponieważ technologia ewoluowała, a ceny inteligentnych urządzeń spadły, można zrobić wielki krok naprzód, aby dokonać prawdziwej cyfrowej transformacji.
Wyrywanie całego istniejącego sprzętu prawdopodobnie nie jest najlepszym podejściem. Firmy użyteczności publicznej muszą zacząć od jasnego planu strategicznego, aby stworzyć pełny ekosystem. Można to rozpocząć od podzielenia sieci wodociągowej na odrębne strefy i określenia, co jest potrzebne, aby sprostać określonym wyzwaniom w każdej z nich. Skutecznie najlepiej jest zacząć od drobnych, dodając do istniejącej technologii. W tym sensie inteligentne czujniki są idealnym punktem wyjścia, ponieważ można je umieścić na silniku, pompie, łożyskach lub przekładni. Są łatwe w podłączeniu i obsłudze, bez konieczności inwestowania w nowe, drogie systemy.
Udana aplikacja w Singapurze
W tętniącym życiem Singapurze, mieście-państwie, zakład wodociągowy skupia się na jednym głównym celu: upewnieniu się, że szybko rozwijająca się metropolia - z kilkoma naturalnymi źródłami wody i ograniczoną powierzchnią lądu - ma stały dopływ czystej wody. Co więcej, zapotrzebowanie na wodę ma się podwoić w ciągu najbliższych czterech dekad w porównaniu z obecnym zużyciem wynoszącym ponad 400 milionów galonów dziennie. Wysokie koszty operacyjne, rosnące zużycie energii i niedobór siły roboczej w kraju zmusiły Singapur do wyjścia poza konwencje.
ABB i Public Utilities Board (PUB), przedsiębiorstwo wodociągowe, przeprowadziły udany pilotaż, który obejmował zainstalowanie inteligentnych czujników na silnikach i pompach PUB. Dane w czasie rzeczywistym uzyskane przez czujniki pozwoliły narzędziu skrócić czas rozwiązywania problemów, a także zasoby i papierkową robotę.
ABB zainstalowała następnie zintegrowane rozwiązanie z 22 inteligentnymi czujnikami, zdalnym monitorowaniem stanu i okularami rzeczywistości rozszerzonej (HoloLens), aby pomóc w konserwacji i szkoleniach. Zainstalowano również sześć cyfrowych układów napędowych, które integrują dane z czujników i napędów z analizą w chmurze w całym łańcuchu wyposażenia zakładu - od napędów i silników po pompy i łożyska. Portal monitorowania stanu umożliwia PUB łatwą konfigurację układów napędowych i monitorowanie krytycznego stanu zdrowia i parametrów operacyjnych za pośrednictwem jednego portalu. Z kolei cyfrowe układy napędowe ostrzegają przedsiębiorstwo o oznakach awarii, co pomaga obniżyć koszty konserwacji.
Patrząc w przyszłość
Inteligentne miasto jest często opisywane jako „system systemów”, w którym Internet rzeczy (IoT) i analizy łączą się z tradycyjną infrastrukturą. Miasta te wykorzystują IoT i możliwości analityczne, aby osiągnąć wydajność operacyjną i poprawić poziom usług, zrównoważony rozwój i żywotność gospodarczą. Wcześniej odizolowane sektory, takie jak energetyka, transport, zarządzanie katastrofami i woda, działają zsynchronizowane.
Wiele miast na całym świecie poczyniło ogromne postępy w cyfryzacji obszarów infrastruktury, takich jak energia i transport. Mimo to większość z nich musi jeszcze podłączyć swoje źródła wody do strategii i systemów inteligentnego miasta. Jednak groźba rosnącego niedoboru może skłonić więcej miast do wprowadzenia inteligentnych systemów zarządzania wodą.
James Chalmers, wiceprezes ds. wody i ścieków na świecie, ABB Obszar Systemów Napędowych
zdjęcia: arch. ABB
