Quản lý tài sản trạm bơm để có TCO thấp nhất và hiệu quả tối đa
Các hoạt động về nước và nước thải đang chịu áp lực ngày càng lớn để đạt được các mục tiêu đầy tham vọng về cung cấp dịch vụ, tuân thủ quy định và khả năng phục hồi trong việc quản lý một cơ sở hạ tầng lớn và cũ. Với nguồn vốn hạn chế, họ phải tìm cách kéo dài thời gian tồn tại của các tài sản quan trọng, ưu tiên cải tạo và chống lại các mối đe dọa an ninh mạng. Để đáp ứng những thách thức này, nhiều người đang tìm cách tiết kiệm chi phí vận hành và bảo trì năng lượng trạm bơm, vốn tiêu tốn ước tính 75% ngân sách trạm bơm điển hình.
Giải quyết những vấn đề như vậy đòi hỏi phải truy cập kịp thời vào — và thao tác — dữ liệu hiệu suất, dữ liệu này có sẵn cho ngành nước thông qua chuyển đổi kỹ thuật số hiện đang diễn ra trong toàn ngành. Chuyển đổi kỹ thuật số hứa hẹn sẽ khai thác khối lượng thông tin nổi lên sau các hoạt động công nghiệp và áp dụng nó vào việc cải thiện hoạt động. Nó làm như vậy bằng cách bổ sung trí thông minh và kết nối vào các tài sản bị cô lập trước đó, đồng bộ hóa kiểm soát và liên lạc giữa chúng và chia sẻ thông tin với các ứng dụng phân tích. Ở cơ sở của kiến trúc là máy bơm, động cơ, ổ đĩa và các tài sản khác ngày càng trở nên thông minh và được kết nối.
Cải tạo trạm bơm
Đối với các trạm bơm, cách tiếp cận có cấu trúc để số hóa có nghĩa là khả năng tiết kiệm chi phí lớn hơn. Nó có thể giảm chi phí năng lượng của trạm bơm bằng cách cho phép hoạt động gần hơn với các đường cong mục tiêu bằng cách tận dụng thiết bị hiệu quả nhất và tiết kiệm chi phí trong khi phù hợp với các điểm đặt hoặc bằng cách tối ưu hóa các khoản phí trên hóa đơn năng lượng để tránh các khoản phí theo nhu cầu và các hình phạt về hệ số công suất.
Giảm giá
Số hóa có thể giảm chi phí bảo trì bằng cách cho phép vận hành máy bơm gần hơn với điểm hiệu quả tốt nhất (BEP) bằng cách:
loại bỏ kiểm tra thông qua giám sát nâng cao
tăng cường bảo trì định kỳ với theo dõi tình trạng để xác định các điểm hư hỏng đang chờ xử lý trước khi chúng xảy ra
bảo vệ tài sản bằng cách loại bỏ hoạt động trong điều kiện dòng chảy thấp
Số hóa có thể góp phần giảm chi phí hoạt động tổng thể thông qua việc giám sát nâng cao, theo thời gian thực đối với các điểm hiệu suất mục tiêu; thay đổi tốc độ động cơ để đạt được các mục tiêu đã thiết lập; và đồng bộ hóa hiệu suất của bơm trong bối cảnh lắp đặt bơm rộng hơn. Bối cảnh này có thể liên quan đến hệ thống thủy lực, chiến lược điều khiển bơm hoặc các chức năng điều khiển phụ trợ như liều lượng clo.
Độ tin cậy và tối ưu hóa tài sản, cộng với dịch vụ bảo trì xuất sắc
Truy cập thông tin chi tiết, kịp thời giúp hiệu suất đạt được cấp độ mới. Điêu nay bao gôm:
áp dụng hiệu quả chi phí của bảo trì dựa trên điều kiện
cải thiện điều kiện hoạt động tổng thể
giảm tần suất và do đó, chi phí nhân công kiểm tra
1. Bảo trì dựa trên điều kiện
Cánh quạt là một trong những bộ phận đầu tiên của máy bơm hoạt động và một khi bắt đầu bị xói mòn và ăn mòn, nó sẽ tăng tốc. Phân tích có thể cung cấp thông tin chi tiết về chỉ số sức khỏe máy bơm và tổn thất công suất, có thể tương quan trực tiếp với việc sử dụng năng lượng như được báo cáo bởi đồng hồ đo năng lượng. Giám sát lực hút của bơm bằng bộ truyền áp suất có thể gửi cảnh báo khi lực hút của bơm giảm xuống dưới một mức nhất định.
2. Cải thiện điều kiện hoạt động
Ngoài việc theo dõi điều kiện máy bơm, việc tăng cường điều kiện vận hành máy bơm cải thiện thời gian chờ đợi giữa các lần hỏng hóc (MTBF) bằng cách giảm lực dọc trục góp phần rút ngắn tuổi thọ của vòng đệm và vòng bi.
3. Giảm tần suất kiểm tra
Khi thông tin về hoạt động của máy bơm bị hạn chế hoặc không đáng tin cậy, việc kiểm tra thủ công thường xuyên là cần thiết để xác định nhu cầu can thiệp bảo trì. Việc giám sát kỹ thuật số liên tục đối với tài sản và các biến số hoạt động chính có thể giảm tần suất - và chi phí lao động - liên quan đến việc kiểm tra thủ công. Với các công cụ kỹ thuật số hiện đại, bạn có thể theo dõi các biến điện, biến cơ và biến thủy lực của động cơ và máy bơm, đồng thời nhận cảnh báo khi hiệu suất vượt quá ngưỡng đã thiết lập.
Nghiên cứu điển hình
Dự án này bắt đầu bằng cách triển khai kiến trúc để thu thập và phân tích dữ liệu hoạt động. Sử dụng thiết bị đo đạc đã được lắp đặt trên mỗi máy bơm trong số ba máy bơm của trạm, các chuyên gia ngành nước đã cấu hình đồng hồ đo năng lượng, bộ truyền động thông minh trên động cơ cũng như cảm biến áp suất và lưu lượng để giám sát các điểm quy trình chính.
Phần mềm SCADA và PLC ở lớp điều khiển biên giám sát quá trình trao đổi dữ liệu và logic sản xuất, đồng thời được kết nối với hộp biên Internet vạn vật công nghiệp (IIoT) qua mạng PROFINET và Modbus TCP. Hộp cạnh IIoT được đặt trong phòng điều khiển nhà máy và cung cấp dữ liệu cho cố vấn hiệu suất bơm được lưu trữ trên đám mây.
Hoàn lại vốn đầu tư
Sau khoảng ba tháng theo dõi cơ sở ở Tây Ban Nha, các kết luận sau đã đạt được:
Không cần phải thay thế các máy bơm cũ. Tác động mài mòn và ăn mòn có thể được quản lý thông qua điều chỉnh vòng điều khiển. Tuy nhiên, người ta khuyến cáo rằng cơ sở này nên tân trang lại cánh quạt và đeo nhẫn.
Những thay đổi trong điều khiển tốc độ bơm đã cải thiện hiệu suất và giảm hóa đơn năng lượng. Kiểm soát sự thay đổi tốc độ với các biến tần hiệu quả hơn chạy vòng điều khiển trong PLC.
Sự cần thiết phải kiểm tra hai tuần một lần đã được loại bỏ.
Tự động chuyển mạch trong van khử trùng bằng clo làm giảm chi phí vận hành khoảng $ 5,300.
Thực hiện tất cả các khuyến nghị ngoại trừ việc tân trang lại cánh quạt và vòng sửa chữa và các cảnh báo của hệ thống ozone tự động đã tiết kiệm được gần 22.000 đô la một năm, chiếm 12% của opex.
Giảm Opex thông qua hiệu suất tài sản
$ 8.300 mỗi năm giảm phí năng lượng
$ 3.500 mỗi năm chi phí bảo trì bằng cách tạm dừng nhu cầu kiểm tra hai tuần một lần
10.000 đô la mỗi năm tiết kiệm hoạt động, ứng dụng, thông tin chi tiết và cảnh báo bằng cách tự động hóa tùy chọn van khử trùng bằng clo (bật / tắt)
12% trong tiết kiệm opex
Mặc dù ví dụ trước liên quan đến nước uống được, nhưng kiến trúc cơ bản tương tự có thể được áp dụng cho máy bơm trong hầu hết mọi cài đặt. Ví dụ, cùng một người sử dụng vận hành một nhà máy xử lý nước thải và mạng lưới thu gom nước và thuê một chuyên gia quản lý năng lượng để hoàn thành các mục tiêu tương tự tại trạm nâng của họ.
Các điều chỉnh tốc độ biến đổi tương tự được thực hiện dựa trên việc giám sát, tăng hiệu suất bơm, giảm tiêu thụ năng lượng, hao mòn và rung động. Việc giám sát cũng cho thấy sự cần thiết phải giảm kích thước của các lưới lọc nước thải để tránh các vật thể lớn hơn làm tăng mài mòn máy bơm. Tổng số tiền tiết kiệm bổ sung là hơn $ 21,000 (chiếm 14% opex).
Để đạt được kết quả như vậy bao gồm ba bước cơ bản:
Đánh giá hoạt động hiện tại để đánh giá.
lợi nhuận tiềm năng và đặt mục tiêu cải tiến.
Thực hiện các cải tiến và theo dõi tiến độ so với các mục tiêu trong một vài tháng.
Điều chỉnh hiệu suất cho phù hợp.
Các hoạt động cuối cùng sẽ đạt đến điểm đạt được các mục tiêu nhất quán, nhưng quá trình này không nên kết thúc ở đó. Các hoạt động về nước và xử lý nước thải sẽ luôn cần phải vượt ra ngoài các mục tiêu ban đầu để thích ứng với các hoàn cảnh kinh tế và thực tế vật chất luôn thay đổi.