Le projet dirigé par Sulzer améliore les performances et le contrôle des stations de pompage des eaux usées

Le résultat est perçu comme un changement radical dans le contrôle des stations de pompage, réduisant à la fois les coûts d'exploitation et de maintenance et améliorant la gestion des flux pour le réseau de collecte ainsi que pour les usines de traitement des eaux usées.

Les équipes de gestion en charge des stations d'épuration et des stations de pompage qui les alimentent ont deux préoccupations majeures: gérer le flux entrant des eaux usées et s'assurer que toutes les stations de pompage du réseau local fonctionnent efficacement. Si l'un de ces objectifs n'est pas atteint, il pourrait en résulter un incident de pollution pouvant entraîner des sanctions financières importantes de la part de l'Agence de l'environnement.

Gestion des flux améliorée
Anglian Water avait identifié le fait qu'elle pouvait apporter des améliorations à la visualisation de l'accumulation des eaux usées dans le système et des volumes attendus à ses usines de traitement. En outre, la mise à disposition des données de capacité et d'efficacité des pompes individuelles à un point de contrôle central en temps quasi réel permettrait une utilisation bien plus efficace des ressources de maintenance.

Une discussion avec Sulzer a mis en évidence une solution possible qui pourrait non seulement fournir des données de débit de chaque station de pompage, mais également un aspect de contrôle qui pourrait fournir un contrôle de pompe plus efficace ainsi qu'une gestion améliorée de la pompe. Cela avait le potentiel d'atténuer le risque d'inondation et de maximiser la conformité réglementaire, ainsi que d'économiser de l'énergie et de réduire les coûts d'exploitation.

L'un des principaux problèmes des stations de pompage, et il y en a des milliers, concerne les pompes qui ont cessé de fonctionner, généralement parce qu'elles sont obstruées par des débris. L'alerte la plus courante pour cela est lorsque la pompe commande le déclenchement et qu'un signal d'alarme est envoyé à la salle de contrôle. Sur les plus petites stations, cette situation laisserait une pompe s'occuper de l'afflux d'eaux usées jusqu'à ce qu'un ingénieur arrive pour débloquer et réinitialiser l'autre pompe.

Cette tâche de déblocage des pompes est à la fois coûteuse et implacable. Dans les cas les plus simples, la pompe peut être actionnée brièvement en marche arrière, le blocage éliminé puis remis en service. Lorsque cette action n'est pas efficace, la pompe doit être retirée du puits et nettoyée à la main. Cela nécessite des équipements de levage, des barrières de sécurité et un temps considérable, qui contribuent tous aux frais d'exploitation du système d'eaux usées.

Le système de surveillance de la pompe de Sulzer offre une visualisation en temps quasi réel des problèmes potentiels tels que des débits réduits ou des lectures de courant élevé. Ceux-ci peuvent être utilisés pour lancer automatiquement des interventions telles que la marche arrière ou le démarrage d'un mélangeur. Cette action préventive réduit considérablement le nombre d'incidents nécessitant l'envoi d'ingénieurs sur site, réduisant les coûts de maintenance et améliorant la fiabilité ainsi que les économies d'énergie grâce à une efficacité accrue.

Réduction des éclats de tuyaux
Un autre problème concerne les ruptures de canalisations, qui sont une source de préoccupation majeure pour toutes les autorités chargées de l'eau. L'infrastructure vieillissante est sensible aux fractures causées par les coups de bélier provoqués par l'ouverture et la fermeture rapides des vannes. Le temps et les ressources nécessaires pour remettre en état la tuyauterie sont considérables, sans parler de l'inconvénient de devoir détourner les flux autour de la section endommagée pendant que les réparations sont terminées.

En introduisant des procédures améliorées de démarrage / arrêt des pompes, il est possible d'augmenter et de diminuer les débits, ce qui réduit la tendance des clapets anti-retour (VNR) à se fermer soudainement. Cela a permis de réduire la fréquence des ruptures de tuyaux et de réduire considérablement les coûts de maintenance.

Anglian Water a un plan à long terme pour améliorer la gestion de son réseau d'eaux usées et utiliser les données d'efficacité des pompes pour développer un programme d'entretien proactif. La première étape a consisté à évaluer la technologie nécessaire et à évaluer son efficacité à atteindre les objectifs du projet.

Technologie améliorée
Jorgen Jager, directeur du développement commercial, contrôle et amp; Monitoring, Sulzer Digital Solutions explique: «Notre expertise dans la technologie des pompes nous a conduit à proposer le PC 441, qui est un système de contrôle de pompe modulaire fonctionnant avec l'équipement installé. La fonctionnalité supplémentaire fournit des communications améliorées et des entrées de capteur supplémentaires.

La première station de pompage d'essai était équipée d'un PC 441, d'un capteur de pression submersible et d'un modem 3G, tous connectés pour surveiller la station à l'aide d'un PLC existant, d'un contrôleur de niveau à ultrasons et de la télémétrie de la station. Bien que les deux pompes de la station aient une spécification identique, l'une des premières observations était que la pompe 2 développait un débit nettement inférieur à la pompe 1.

De plus, lorsqu'un pompage forcé à 2 pompes a été déclenché, les pompes se sont taries parce que le système de détection de niveau existant a sous-performé. Dans un cas, les pompes ont fonctionné à sec pendant plus de quatre heures et pour aggraver les choses, le système de télémétrie n'a pas déclenché d'alarme en raison de la configuration de la station.

Procédures de configuration améliorées
La collecte de données et les visualisations de Sulzer ont mis en évidence ce problème, ainsi que la différence de performances entre les pompes. Les calculs de débit d'origine impliquaient des points de consigne manuels pour la faible capacité de la pompe, mais l'essai avec le PC 441 offrait une séquence de réglage automatique qui est utilisée pour calculer la capacité de la pompe trois à cinq fois. En conjonction avec l'EC 531, une unité de contrôle et de surveillance de la pompe, Sulzer a mis en place deux points de consigne qui mettent en évidence la nécessité d'une maintenance régulière et des appels d'urgence.

L'essai a également utilisé un moniteur de pression du tuyau de sortie qui a permis d'effectuer les calculs de débit avec une procédure de configuration plus simplifiée. Lorsqu'un tel système est installé sur un réseau de stations de pompage, il est capable de combiner les données pour produire des chiffres d'afflux précis pour une usine de traitement en utilisant des données en temps quasi réel.

Ce système s'est avéré très utile pour identifier les problèmes dans les stations de pompage. Par exemple, lors de la mise en service d'une station nouvellement rénovée équipée de deux nouvelles pompes identiques, une unité a montré une capacité de 20% inférieure à l'autre. On a découvert que l'une des pompes n'était pas correctement installée sur le piédestal, ce qui permettait des fuites entre le piédestal et la bride. Une fois corrigées, les deux pompes ont montré la même capacité. Sans un tel système, ce type de problème peut passer inaperçu pendant une période considérable.

Nettoyage automatisé de la pompe
Le contrôleur de pompe de Sulzer offre des protocoles de contrôle beaucoup plus flexibles qui peuvent optimiser le fonctionnement de chaque station. Niveaux de démarrage et d'arrêt de pompe individuels avec délais réglables ou pompage en fonction du temps qui réduisent les coûts énergétiques ou fournissent un débit plus uniforme à la station d'épuration. Les cycles de nettoyage de la pompe peuvent être déclenchés par une augmentation du courant du moteur, une faible capacité de la pompe ou un événement régulier; cela peut avoir un impact majeur sur les performances d'une station de pompage et réduire le nombre de visites requises par les ingénieurs de maintenance.

Ce système offre également la possibilité d'ajouter une unité de surveillance d'énergie, qui permet de calculer l'efficacité de la pompe et de la retransmettre au point de contrôle central. En tant que coût majeur pour toute entreprise de traitement des eaux, la capacité de surveiller et de réduire la consommation d'énergie est un avantage considérable.

Après une période d'essai réussie au cours de laquelle de nombreux avantages du système de contrôle Sulzer ont été démontrés, Anglian Water a commencé le déploiement de la technologie sur son réseau de stations de pompage des eaux usées. Le projet implique également ABB et Vega Controls, qui fournissent respectivement les variateurs de fréquence (VFD) et les capteurs de niveau et capteurs de pression radar.

Le succès continu du projet, connu sous le nom de «modélisation en temps quasi réel», lui a valu d'être nominé pour un prix du centre de pompage et il a ensuite remporté le prix du projet d'innovation des eaux usées de l'année 2019.