Systemy monitoringu energii elektrycznej w branży wodociągowo-kanalizacyjnej, cz. 2
Najważniejszą zasadą w przypadku chęci poprawy efektywności energetycznej jest fakt, że aby efektywnie prowadzić te działania, konieczne jest posiadanie precyzyjnych informacji, jak to zużycie kształtuje się w czasie oraz w kontekście innych procesów. Bez tej wiedzy, działania proefektywnościowe mogą być znacznie utrudnione.
W poprzedniej części artykułu przedstawione zostały rozważania dotyczące energochłonności oraz sposobu jej monitorowania dla obiektów pracujących w obrębie przepompowni. Nie są to jednak jedyne urządzenia, które pobierają znaczne ilości energii elektrycznej w procesach związanych z uzdatnianiem wody, czy oczyszczaniem ścieków, a monitoring parametrów pracy także w przypadku innych urządzeń może przynieść wymierne korzyści.
Drugim typem energochłonnych obiektów w obrębie przedsiębiorstw wodociągowo -kanalizacyjnych, obok przepompowni wody/ścieków, są układy napowietrzające, służące do napowietrzania zarówno wody w procesie uzdatniania, jak i ścieków, w procesie ich oczyszczania. Z tego powodu, monitorowanie pracy dmuchaw może przynieść bardzo duże korzyści, ze względu na znaczną ilość energii, jaka jest zużywana przez silniki zainstalowane w tych urządzeniach. Wynika z tego, że nawet niewielka poprawa sprawności, albo uniknięcie jej pogorszenia, może przełożyć się na obniżenie kosztów funkcjonowania tych obiektów.
Monitorowanie energochłonności układów napowietrzających
Ze względu na charakterystykę pracy dmuchaw, analogiczną do układów pompowych (ale dotyczącą innego medium – powietrza), podstawowym narzędziem do oceny sprawności układu napowietrzającego, jest monitorowanie współczynnika energochłonności, wyznaczanego w sposób analogiczny do układów pompowych. Znajomość tego parametru pozwala na szybką ocenę kondycji całego układu, a monitorowanie go w czasie rzeczywistym daje możliwość szybkiej reakcji w sytuacji, gdy pogarsza się do nieakceptowalnego poziomu. Jednym z ważniejszych kwestii jest fakt, że jakakolwiek zmiana charakterystyki całego układu napowietrzającego, przełoży się automatycznie na wartość współczynnika energochłonności.
Istotną częścią układów napowietrzających są filtry, mające za zadanie oczyścić pompowane powietrze. Stopień ich zanieczyszczenia, który w oczywisty sposób wzrasta podczas eksploatacji, ma znaczny wpływ na energochłonność całego układu. Im filtry powietrza są bardziej zanieczyszczone, tym większy opór stawiają przepływającemu powietrzu. Wynika z tego, że utrzymanie zadanych parametrów związanych z przepływem wymaga podniesienia mocy dmuchaw co przekłada się wprost na zwiększenie zużycia energii, czyli pogorszenie współczynnika energochłonności.
Innym zjawiskiem występującym przy wzroście zanieczyszczenia filtrów powietrza jest wzrost wartości spadku ciśnienia na filtrach, przy stałym przepływie powietrza (który musi być utrzymywany w celu zachowania prawidłowych parametrów procesów). Wielkość ta może zostać wprost zmierzona poprzez pomiar z wykorzystaniem różnicowych czujników ciśnienia zainstalowanych bezpośrednio przed oraz za filtrem powietrza.
Na Rysunku 1 przedstawiono przykładową charakterystykę spadku ciśnienia na filtrze w funkcji czasu, w zestawieniu z bieżącym przepływem powietrza w rurociągu. Można zauważyć, że wraz z upływem czasu (i zwiększaniem się poziomu zanieczyszczenia filtrów powietrza), następuje stopniowy wzrost spadku ciśnienia na tym elemencie, jeżeli utrzymywany jest stały przepływ powietrza w układzie. Konieczność kompensacji rosnącego zanieczyszczenia filtrów pociąga jednak za sobą wyższe zużycie energii na silnikach napędzających dmuchawy, ze względu na fakt, że muszą one pokonywać coraz to większe opory związane z rosnącym zapchaniem filtrów. Z drugiej strony, brak tej kompensacji, a co za tym idzie brak sterowania parametrami pracy dmuchaw w zależności od przepływu, skutkuje stopniowym zmniejszaniem jego wartości, co w skrajnych przypadkach może prowadzić do znacznego pogorszenia parametrów prowadzonego procesu.
Rysunek 1 Przykładowa charakterystyka parametrów filtra powietrza w układzie napowietrzania
System monitorujący opisywane parametry i zestawiający je ze sobą, zarówno w czasie rzeczywistym, jak i umożliwiający analizę tych wielkości w funkcji czasu, pozwala precyzyjnie ocenić bieżący stan pracy urządzeń napowietrzających i wspomaga podejmowanie decyzji związanych z przeglądem technicznym, czy remontami. Dzięki temu możliwe jest osiągnięcie szerokiego wachlarza korzyści, w tym:
- Optymalne planowanie przeglądów urządzeń takich jak filtry, co przekłada się na obniżenie kosztów eksploatacji obiektów napowietrzających
- Natychmiastowe wykrywanie awarii w obrębie monitorowanych obiektów, które mogą zostać zidentyfikowane na podstawie nagłych zmian wartości mierzonych parametrów. Przekłada się to na poprawę wskaźników związanych z dostępnością urządzeń w obrębie tych obiektów
Rysunek 2 Raport parametrów pracy dmuchawy wykonany w oprogramowaniu Wonderware Historian Insight
Na rysunku 2 przedstawiony został przykładowy raport, który umożliwia analizę, opisanych wcześniej parametrów. Posiadając centralny system archiwizacji monitorowanych parametrów, możliwe jest korzystanie z narzędzi, które wyświetlą je w przystępny do analizy sposób, a tym samym ocena poprawności funkcjonowania monitorowanych obiektów będzie znacznie ułatwiona. Nie bez znaczenia jest również fakt, że raporty takie można przygotowywać dla dowolnych parametrów, które są rejestrowane i już znajdują się w systemie, co sprawia że mogą one zostać dostosowane do każdej aplikacji, przyczyniając się do poprawy efektywności energetycznej prowadzonych procesów.
Dane bieżące i historyczne
System EnVidis w pełni umożliwia i ułatwia realizację opisanych powyżej funkcjonalności. Pozwala na zbudowanie kompleksowego monitoringu i wizualizacji zużycia mediów produkcyjnych, takich jak energia elektryczna, przepływ powietrza, wody, czy innych cieczy itd. Bogata biblioteka elementów logicznych oraz graficznych przyspiesza wykonanie aplikacji wizualizacyjnej, a całkowicie otwarty kod pozwala na zmodyfikowanie wyglądu i funkcjonalności tych obiektów do dowolnych potrzeb i urządzeń.
https://www.youtube.com/watch?v=oipTfTKtGao
source: Astor