Il progetto guidato da Sulzer migliora le prestazioni e il controllo delle stazioni di pompaggio delle acque reflue

22.01.2021
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Il progetto Forward Flow, promosso da Anglian Water, esamina i flussi in una stazione o tra una rete di stazioni di pompaggio ed è stato sviluppato per includere uno strumento di gestione che migliorerebbe la disponibilità e l'efficienza delle stazioni di pompaggio.
Il progetto guidato da Sulzer migliora le prestazioni e il controllo delle stazioni di pompaggio delle acque reflue

Il progetto Forward Flow ha ridotto i costi sia operativi che di manutenzione per Anglian Water in tutta l'area di prova. (Fonte immagine: Sulzer)

Il risultato è stato visto come un cambiamento radicale nel controllo delle stazioni di pompaggio, riducendo i costi operativi e di manutenzione, nonché migliorando la gestione del flusso per la rete di raccolta e per gli impianti di trattamento delle acque reflue.

I team di gestione responsabili degli impianti di trattamento delle acque reflue e delle stazioni di pompaggio che li riforniscono, hanno due grandi preoccupazioni: occuparsi del flusso in entrata delle acque reflue e garantire che tutte le stazioni di pompaggio nella rete locale funzionino efficacemente. Se uno di questi obiettivi viene mancato, il risultato potrebbe essere un incidente di inquinamento che può comportare sanzioni finanziarie significative da parte dell'Agenzia per l'ambiente.

Gestione del flusso migliorata
Anglian Water aveva identificato il fatto che poteva apportare miglioramenti alla visualizzazione delle acque reflue che si accumulano nel sistema e ai volumi che si prevede arrivino ai suoi lavori di trattamento. Inoltre, rendere disponibili i dati sulla capacità e sull'efficienza delle singole pompe a un punto di controllo centrale in tempo quasi reale consentirebbe di utilizzare le risorse di manutenzione in modo molto più efficace.

Una discussione con Sulzer ha evidenziato una possibile soluzione che potrebbe non solo fornire i dati di flusso da ogni singola stazione di pompaggio, ma anche un aspetto di controllo che potrebbe fornire un controllo della pompa più efficiente e una migliore gestione della pompa. Ciò aveva il potenziale per mitigare il rischio di inondazioni e massimizzare la conformità normativa, oltre a risparmiare energia e ridurre i costi operativi.

Uno dei problemi principali con le stazioni di pompaggio, e ce ne sono migliaia, riguarda le pompe che hanno smesso di funzionare, di solito perché sono state bloccate da detriti. L'avviso più comune per questo è quando la pompa controlla lo scatto e un segnale di allarme viene inviato alla sala di controllo. Nelle stazioni più piccole, questa situazione lascerebbe che una pompa si occupi dell'afflusso di acque reflue fino all'arrivo di un ingegnere per sbloccare e ripristinare l'altra pompa.

Questo compito di sbloccare le pompe è sia costoso che inesorabile. Nei casi più semplici, la pompa può essere azionata in retromarcia brevemente, l'ostruzione viene eliminata e quindi rimessa in servizio. Quando questa azione non è efficace, la pompa deve essere sollevata dal pozzo e pulita a mano. Ciò richiede attrezzature di sollevamento, barriere di sicurezza e una notevole quantità di tempo, il che contribuisce alla spesa operativa del sistema di acque reflue.

Il sistema di monitoraggio della pompa di Sulzer offre una visualizzazione quasi in tempo reale di potenziali problemi come portate ridotte o letture di corrente elevata. Questi possono essere utilizzati per avviare automaticamente interventi come la marcia indietro o l'avvio di un'unità di miscelazione. Questa azione preventiva riduce notevolmente il numero di incidenti che richiedono l'invio di ingegneri in loco, riducendo i costi di manutenzione e migliorando l'affidabilità, oltre a risparmiare energia grazie alla maggiore efficienza.

Scoppi di tubo ridotti
Un altro problema sono le rotture dei tubi, che sono una delle principali cause di preoccupazione per ogni autorità idrica. L'infrastruttura obsoleta è suscettibile alle fratture causate dal colpo d'ariete provocato dalle valvole che si aprono e si chiudono rapidamente. Il tempo e le risorse necessari per ripristinare le tubazioni sono considerevoli, senza contare l'inconveniente di dover deviare i flussi attorno alla sezione danneggiata mentre le riparazioni sono completate.

Introducendo procedure di avvio / arresto della pompa migliorate, è possibile aumentare e diminuire i flussi riducendo la tendenza delle valvole di non ritorno (NRV) a chiudersi improvvisamente. Ciò ha continuato a ridurre la frequenza di scoppio dei tubi e ha ridotto notevolmente i costi di manutenzione.

Anglian Water ha un piano a lungo termine per migliorare la gestione della propria rete di acque reflue e utilizzare i dati sull'efficienza delle pompe per sviluppare un programma di manutenzione proattivo. Il primo passo è stato valutare la tecnologia necessaria e valutare la sua efficacia nel raggiungimento degli obiettivi del progetto.

Tecnologia migliorata
Jorgen Jager, Business Development Manager, Control & amp; Monitoraggio, Sulzer Digital Solutions spiega: “La nostra esperienza nella tecnologia delle pompe ci ha portato a offrire il PC 441, un sistema di controllo delle pompe modulare che funziona con le apparecchiature installate. La funzionalità aggiuntiva fornisce comunicazioni migliorate e ingressi sensore aggiuntivi.

La prima stazione di pompaggio di prova era dotata di un PC 441, un sensore di pressione sommergibile e un modem 3G, tutti collegati per monitorare la stazione utilizzando un PLC esistente, un controller di livello a ultrasuoni e la telemetria della stazione. Sebbene le due pompe nella stazione avessero una specifica identica, una delle prime osservazioni è stata che la pompa 2 stava sviluppando una portata significativamente inferiore rispetto alla pompa 1.

Inoltre, quando è stato avviato uno svuotamento forzato a 2 pompe, le pompe hanno funzionato a secco perché il sistema di rilevamento del livello esistente aveva prestazioni insufficienti. In un caso, le pompe hanno funzionato a secco per oltre quattro ore e, a peggiorare le cose, il sistema di telemetria non ha generato un allarme a causa della configurazione della stazione.

Procedure di configurazione migliorate
La raccolta di dati e le visualizzazioni di Sulzer hanno evidenziato questo problema, così come la differenza di prestazioni tra le pompe. I calcoli di flusso originali prevedevano setpoint manuali per la bassa capacità della pompa, ma la prova con il PC 441 offriva una sequenza di regolazione automatica che viene utilizzata per calcolare la capacità della pompa da tre a cinque volte. Insieme all'EC 531, un'unità di controllo e monitoraggio della pompa, Sulzer ha impostato due setpoint che evidenziano la necessità di manutenzione regolare e chiamate di emergenza.

La prova ha utilizzato anche un monitor della pressione del tubo di deflusso che ha consentito di effettuare i calcoli del deflusso con una procedura di configurazione più semplificata. Quando un tale sistema è installato su una rete di stazioni di pompaggio, è in grado di combinare i dati per produrre dati di afflusso accurati per un lavoro di trattamento utilizzando dati quasi in tempo reale.

Questo sistema si è dimostrato molto prezioso per identificare i problemi all'interno delle stazioni di pompaggio. Ad esempio, durante la messa in servizio di una stazione recentemente ristrutturata dotata di due nuove pompe identiche, un'unità ha mostrato una capacità inferiore del 20% rispetto all'altra. Si è scoperto che una delle pompe non era posizionata correttamente sul piedistallo, consentendo una perdita tra il piedistallo e la flangia. Una volta corretto, entrambe le pompe hanno mostrato la stessa capacità. Senza un tale sistema, questo tipo di problema può passare inosservato per un periodo considerevole.

Pulizia automatica della pompa
Il controller della pompa di Sulzer offre protocolli di controllo molto più flessibili che possono ottimizzare il funzionamento di ogni stazione. Livelli di avvio e arresto delle singole pompe con ritardi regolabili o pompaggio basato sul tempo che riducono i costi energetici o forniscono un flusso più uniforme all'impianto di trattamento. I cicli di pulizia della pompa possono essere attivati dall'aumento della corrente del motore, dalla bassa capacità della pompa o come un evento regolare; ciò può avere un impatto importante sulle prestazioni di una stazione di pompaggio e ridurre il numero di visite richieste dai tecnici della manutenzione.

Questo sistema offre anche la possibilità di aggiungere un'unità di monitoraggio dell'energia, che consente di calcolare l'efficienza della pompa e di ritrasmetterla al punto di controllo centrale. Essendo il costo principale per qualsiasi azienda di trattamento dell'acqua, avere la capacità di monitorare e ridurre il consumo di energia è un vantaggio significativo.

Dopo un periodo di prova di successo in cui sono stati dimostrati molti dei vantaggi del pacchetto di controllo Sulzer, Anglian Water ha avviato il lancio della tecnologia nella sua rete di stazioni di pompaggio delle acque reflue. Il progetto coinvolge anche ABB e Vega Controls, che forniscono rispettivamente i variatori di frequenza (VFD) e sensori di livello basati su radar e sensori di pressione.

Il successo in corso del progetto, noto come "Near Real Time Modeling", lo ha visto nominato per un premio Pump Center e ha continuato a vincere il premio Wastewater Innovation Project of the Year 2019.

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