Быстрая урбанизация за последние 50 лет влечет за собой большие последствия. Несомненно, одним из важнейших процессов урбанизации является организация подачи и отвод воды. Кроме того, глобальный климатический кризис и нехватка чистой воды показывают, что эти объекты будут становиться все более важными не только для урбанизации, но и во всех сферах нашей жизни. Аварийные ситуации или неожиданные остановки на очистных сооружениях не только снижают качество получаемой воды, но и увеличивают эксплуатационные расходы, доставляют дискомфорт для потребителей. В этом документе мы более подробно рассмотрим, как методы профилактического обслуживания могут способствовать повышению эффективности производства и технического обслуживания объектов водоснабжения и канализации, изучая инновационные решения Artesis предлагает для этих объектов.
Ключевые проблемы на предприятиях водоочистки
Водосточные сооружения являются неотъемлемой частью инфраструктуры наших городов. Однако быстро растущее население, увеличение спроса на услуги, сокращение численности персонала и трудности в бюджете создают серьезное давление на эти очистные сооружения. Например, хотя около 99% домашних хозяйств в Германии сегодня подключены к очистной станции, существует основное условие для того, чтобы система была стабильно успешной. Он должен работать непрерывно 24 часа в сутки, 7 дней в неделю. Для достижения этой цели требуется быть совершенным практически во всех областях. Сегодня мы можем перечислить препятствия, стоящие перед цифровизацией очистных сооружений. • Поскольку водоочистные сооружения были введены в эксплуатацию почти одновременно с созданием городов, эти объекты имеют старую и несовременную инфраструктуру.
• Бюрократия и бюджет являются важной проблемой, поскольку она обычно устанавливается с помощью партнерских отношений с общественностью.
• Количество сотрудников обслуживающих объекты меньше, чем хотелось бы
• По соображениям безопасности внешний аудит или диагностика не допустима
• А собственная диагностика находится не низком уровне
очему предиктивное техническое обслуживание важно для предприятий водоснабжения
Принимая во внимание вышеперечисленные проблемы, вы можете подумать, что профилактическое обслуживание поможет решить основные проблемы, с которыми могут столкнуться предприятия по водоподготовки и водоочистки. Однако до цифровизации и “интернет-вещей” многие традиционные методы профилактического обслуживания сталкивались со множеством трудностей при внедрении. Цифровизация, IoT и искусственный интеллект сейчас очень успешно решают эти проблемы. С помощью бессенсорных и онлайнметодов мониторинга состояния Artesis, мы предотвращаем незапланированные простои, которые могут возникнуть на этих объектах, и значительно повышаем качество управления активами.
Давайте рассмотрим важные преимущества профилактического обслуживания:
- Предотвращение неожиданных проблем: каждое оборудование имеет большое значение для бесперебойного процесса на водоочистных сооружениях. Не только большие питательные насосы, но даже проблема с химическим инъекционным насосом могут привести к частичной или полной остановки на предприятии.
- Снижение затрат на техническое обслуживание: Планирование и предотвращение ненужного технического обслуживания (ТО) на предприятих водоочистки экономят время и деньги. Прогнозирование технического обслуживания помогает подготовиться к нему и снизить вероятность дополнительного простоя в момент проведения ТО.
- Повышение энергоэффективности: Потребляемая энергия для получения чистой воды является важным значением KPI для предприятий по водоочистки. Мониторинг насосов и двигателей позволяет проводить профилактическое обслуживании до выхода из строя, предотвращает неэффективную работу и значительно способствует повешению энергоэффективности.
- Управление активами: Эффективное управление обслуживанием дает вам больше преимуществ, чем просто замена оборудование с улучшенными характеристиками. Меньшее время простоя позволяет снизить затраты и повысить качество самого производство без привлечения больших инвестиций на модернизации насосов и электродвигателей. Четкое управление и легкодоступная информация важны для вашего обслуживающего персонала, помогая ему сэкономить время в повседневной работе и сосредоточиться на наиболее актуальных вопросах обслуживания в данный конкретной момент.
Решения E-MCM для бессенсорного мониторинга состояния
Такие причины, как больше пространство занимаемое водоочистными сооружениями, больше количество оборудования в опасных и труднодоступных местах и непрерывная работа, требуют специального решения для мониторинга состояния. Бессенсорное решение для мониторинга состояния e-MCM, которое мы предлагаем, отвечает всем сложным условиями предприятий водоочистки
Как работает e-MCM?
e-MCM постоянно контролирует ваше вращающееся оборудование, проводит измерения и сравнивает их с цифровым двойником, который он создает в процессе самообучения. Уникальный алгоритм машинного обучения позволяет распознавать нормальную работу в самых разных условиях, таких как разная скорость вращения или переменная нагрузка, обеспечивая точную диагностику без ложных срабатываний.
Высококачественная диагностика насосов, двигателей, вентиляторов и центрифуг
Оборудование Artesis не требуется устанавливать непосредственно рядом с объектом контроля, не требует проектирования и может быть установленно в безопасном месте как для персонала так и для оборудования. e-MCM нуждается только в трехфазном подключении напряжения и тока через обычные трансформаторы тока (CT) и трансформаторы напряжения (VT). Обычно e-MCM устанавливается в шкафу управления двигателем. Это устраняет необходимость установки оборудования в опасных и сложных местах.
Какие дефекты можно диагностировать?
Artesis e-MCM предлагает комплексные решения для обнаружения как электрических, так и механических неисправностей.
Электрические и механические дефекты
• Не плотности в фундаменте
• Дисбаланс/несоосность
• Неисправности в редукторах
• Неисправности приводимого оборудования
• Дефекты в коробах передачи, ремнях, муфтах и подшипника
• Неисправности статора и ротора
• Внутренние электрические неисправности
• Внешние электрические неисправности
Неисправности в производственных процессах
• Высокое энергопотребление
• Низкий КПД
• Кавитация в насосах
• Турбулентность потока в вентиляторах
• Загрязнение фильтра и теплообменников
• Неправильная смазка
• Чрезмерная нагрузка
Простое использование
Многие методы профилактического обслуживания трудно использовать даже после их установки. Artesis e-MCM обеспечивает быстрое и простое использование благодаря функции автоматической диагностики неисправностей. Вместо того, чтобы иметь дело со сложными данными, обслуживающий персонал может принимать решения на основе простых рекомендаций полученных от искусственного интеллекта, а если требуется дополнительный анализ возможно перейти в другой режим работы системы и увидеть все измеренные и рассчитанные величины. После установки систем e-MCM на очистных сооружениях платформа Artesis loT легко обменивается данными с e-MCM. Вы можете установить беспроводное соединение( WiFI/4G/ LTE), которое будет обеспечивать связь между e-MCM и облачной платформой Artesis loT. При необходимости система м интегрируется в широкий спектр сторонних систем, включая интеграцию в SCADA/HMI и получения автоматических отчетов.
Мониторинг в реальном времени без ошибок
e-MCM постоянно проводит измерения и сравнивает их с цифровой моделью, чтобы оценить наличие, серьезность и тип неисправности. Система может распознавать аномалии в самых разных рабочих ситуациях, процесс самообучения продолжается непрерывно в течение всего срока работы системы мониторинга. Это позволяет e-MCM очень точно обнаруживать неисправности без ложных срабатываний. Данные о состоянии объекта в режиме реального времени, предоставляемые Artesis, являются эффективным методом решения таких проблем, как кавитация и непроницаемость, которые наблюдаются в насосных системах и развиваются довольно тихо
Комплексное решение, необходимое для предприятий водоочистки и водоподготовки
Artesis e-MCM также позволяет пользователям выполнять анализ данных в спектральной области без необходимости использования дополнительных приборов и датчиков. Он также может выступать в качестве интеллектуального компонента комплексной системы мониторинга и диагностики на всей станции очистки воды. Возможность работы по OPC протоколу система e-MCM к своим собственным системам и получить результаты для обслуживающего персонала с помощью существующих систем обработки изображений. Кроме того, интегрировав эти расширенные данные диагностики и обслуживания, предоставленные Artesis, в свою собственную систему удаленного мониторинга, вы можете создать 360- градусную интеллектуальную систему мониторинга по всему объекту.
В дополнение ко всем этим функциям Artesis e-MCM предоставляет высочайшего уровень надежности, значительно снижает потребность в резервировании и профилактическом обслуживании по времени. Уникальная технология Artesis с высокой точностью сообщит вам, когда машинам требуется техническое обслуживание, сводя к минимуму ненужные проверки и процессы планирования технического обслуживания. Заблаговременное знание о развевающемся дефекте за несколько месяцев, сыграет решающую роль в повышении производительности активов.
5 причин почему водоочистные предприятия должны выбрать технологию Artesis?
- Быстрая и простая установка в безопасной зоне без необходимости установки в труднодоступных и опасных зонах
- Благодаря большому опыту с оборудованием на предприятиях водоподготовки по всему миру на сегодняшний день, комплексная диагностика неисправностей за 3-6 месяцев
- Не требуется калибровка и плата за подписку на программное обеспечение
- Вся информация о состоянии передается на пульт управления, не требуется выход обслуживающего персонала к объектам контроля, сильно экономит время так как водоочистные сооружения расположенных на большой территории
- Простая диагностика трудно обнаруживаемых неисправностей в режиме реального времени
Пример из практики – Профилактическое обслуживание для повышения надежности системы водоснабжения
Благодаря онлайн-мониторингу и стратегии PdM приближаются к цели «отсутствие незапланированных простоев». Возможность проактивного управления активами позволяет оказывать непосредственное влияние на эффективность работы оборудования. Максимально эффективное использование активов включает в себя параллельное повышение как эффективности, так и доступности.По данным Министерства энергетики США «Хорошо выполненные программы эксплуатации и технического обслуживания (O&M) способствуют повышению энергоэффективности и производительности жизненного цикла, что может сэкономить от 5% до 20% потребляемой энергии в год без значительных вложений в реконструкцию предприятия». Хотя преимущества PdM широко признаны, предприятия, в полной мере не используют данных подход. Для многих пользователей сложность традиционных систем мониторинга состояния остаются в приоритете. Представленный здесь подход предоставляет простое, недорогое и простое в установке решение, позволяющее внедрить программу PdM. Это также позволяет избежать дополнительной нагрузи на технических специалистов. Решение также может быть интегрировано с платформами lloT и расширять его функционал по мере необходимости.
Принцип работы
В этом разделе подробно рассматривается методологии анализа тока двигателя (MCSA) для мониторинга состояния насосных установок в режиме реального времени и то, как система мониторинга интегрируется в систему зашиты насоса..Это реализуется исключительно с помощью «системы проводного подключения» с дискретными датчиками, реле, но без каких-либо компонентов, зависящих от встроенного или программного обеспечения в контуре. Второй уровень (т. е. MCSA) обеспечивает внутренний уровень защиты и обеспечивает раннее предупреждение о развитии дефекта. Это позволяет своевременно принять меры по смягчению последствий со стороны обслуживающего персонала, чтобы избежать ситуации «Run-to-Fail». Система MCSA также обеспечивает триггер для выдачи рабочих заданий в любую систему управления активами (AMS), а также передает информацию об энергоэффективности. Как видно на рисунке 1, система раннего предупреждения MCSA взаимодействует с веб-сервером, и ее результаты доступны из любого места через сервер OPC (SCADA, EPP, ПК, планшет, мобильный телефон и т. д.) обслуживающим персоналом для принятия упреждающих мер. Информация о наличии дефекта также оправляется по электронной почте всем заинтересованным лицам. Система SCADA изолирована от веб-сервера в целях кибербезопасности. Релейный выход MCSA подключается к системе SCADA через оптоизолированную плату цифровых входов, чтобы SCADA могла только проводить записи в случае обнаружения неисправности. Ожидается, что оператор не будет предпринимать никаких действий в отношении этой информации, а свяжется с отделом технического обслуживания, чтобы запланировать техническое обслуживание. Система MCSA также генерирует оповещение службы коротких сообщений (SMS) для выбранного персонала по эксплуатации и техническому обслуживанию через отдельную службу сотовой связи 4G при обнаружении неисправности. Эта процедура отчетности о предупреждениях с разделением путей гарантирует, что никто не пропустит ни одного предупреждения, созданного системой MCSA.
Рисунок 1 Системная схема механизма раннего предупреждения (слева), пример установки блоков на станции прокачки воды. Онлайнподход MCSA использует алгоритмы предварительного обучения системы для мониторинга состояния в реальном времени и обнаружения неисправностей. Прибор проводит измерения напряжения и тока (с частотой дискретизации 2,5 кГц) и автоматически самообучаться формируя эталонную математическую модели объекта. Система способна изучить все рабочие режимы в течение периода обучения, такие как различные скорости и нагрузки. Далее проводить мониторинг механических неисправностей (например, дисбаланс, подшипники) и электрических (например, статор, ротор), предлагать корректирующие действия для устранения их.
Рисунок 2 Диагностика неисправностей статора и рекомендации по порядку работы погружного насоса. Предоставляет диагностическую информацию в удобном для пользователя формате, таком как гистограммы. На рис. 2 показан спектральный анализ и анализ тренда неисправности обмотки статора погружного насоса. График спектра дополнительно упрощается и преобразуется в столбчатую диаграмму, чтобы инженеры могли без труда использовать его. Также приводятся корректирующие действия и предложения по порядку работы с указанием того, что не так, что следует сделать и как скоро это следует сделать, а также влияние этих неисправностей на энергоэффективность. Физические параметры контролируемого оборудования, такие как асимметрия тока и напряжения, активная и реактивная мощности и общее гармоническое искажение, также постоянно рассчитываются и обновляются в результатах
Результаты
Контролируемое оборудование погружной насос для глубоких скважин, вертикальное всасывающий насос для очистки сточных вод, дренажные насосы, насосы для перекачки воды и многое другое. После успешного пилотного мониторинга на насосной станции очистки воды система раннего предупреждения была установлена на различных объектах таких как гидротехнические сооружения реки Джохор, насосная станция Бедок, насосная станция Нижний Селетар I и II, насосная станция Верхний и Нижний Пирс, насосная станция Кранджи, насосная станция Пандан II, насосная станция Тенге, насосная станция МакРитчи.
Один из глубинный погружной насос на 3,3 кВ, который участвовал в пилотном проекте выдавал предупреждение о состоянии. Предупреждение было из-за высокого уровня дисбаланса, который был подтвержден существующей системой SCADA. Дисплей SCADA указывает на срабатывание сильной вибрации насоса на неприводной оси Z, как показано на рис. 3. Бригада технического обслуживания подтвердила, что проблема дисбаланса возникла из-за большого количества мусора, повреждения ленточного уплотнителя и пропеллеров.
Рисунок 3 Дефектовка и результаты из системы мониторинга
Заключение
Нам больше, чем когда-либо, нужны объекты водоснабжения и водоотведения для устойчивой урбанизации. Хотя старая структура этих объектов и бюрократические барьеры задерживают обновление и цифровизацию. Переход к профилактическому обслуживание открывают новые возможности, которых раньше не было. Инновационное решение для профилактического обслуживания, которое мы предлагаем, может упростить вам переход на интеллектуальную систему обслуживания и управления активами. Простой множат и точные результаты позволяю за считанные месяцы вернуть инвестиции потраченные на данный мониторинг состояния.