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工业 4.0 时代下的水处理新方式

对于工厂人员来说,按时开展巡检,采集、审查和分析现场数据等维护工作,以确保工厂的运营可靠性,避免电力和化学品损失和过度消耗并非易事。然而不按时开展维护工作可能导致违规、罚款、维护预算超支、供水中断甚至安全事故。
利用创新技术和工业物联网方案可以帮助水厂和污水处理厂提高可靠性,能源效率和安全性,同时降低排放和维护成本。了解水循环和工厂的数据循环可以显著节约工厂运营成本及时间。
了解数据循环是水处理的第一步
您是否希望无需手动采集数据,特别是在冰寒刺骨、刮风下雨或者炎热潮湿的时候?您是否希望不必再分析大量积压的振动频谱?您是否希望只需接收报告,了解需要采取维护措施的位置即可?
数据循环描述数据如何在工厂中传输;将工厂、云平台和第三方服务提供商连接起来。设备状态和性能数据通过工厂中的传感器采集,然后将其传输到云平台进行分析,之后以信息报告的形式发送至工厂,操作人员可以参考该报告优化设备状况及性能。
让数据采集自动、简单、易行
在所有行业中,大量工厂正在添加更多的传感器,以便集中在线监测更广泛的设备(装置)的运行状况和性能,例如工厂的泵、压缩机、鼓风机和阀门。另外,添加传感器还有助于实现能源管理电子化,并更好地了解过程状况,包括压力、流量、液位、阀门位置、振动、温度、噪声、腐蚀、管壁厚度和耗电量等。这些变送器通常是无线仪表,因为简单易行。如果工厂采用数字现场总线技术,这也会使其他设备的集成变得更加简单。通过自动化数据采集,工厂能够显著节省数据采集时间,让相关人员将时间集中到更多有价值的活动上,例如查漏补缺;并及时采取纠正措施,避免问题升级,从而提升人工效率。由于数据更新频率非常快,几小时甚至几分钟就更新一次,而非每周或每月更新一次,因此自动化数据采集可以让维护工作变得更具预测性。
数据分析自食其力还是服务外包?
一些工厂倾向于由自己工厂的维护团队来自行监测设备,另一些工厂则倾向于由中央工程办公室的公司专家来对设备进行监测。这些专家负责所在城市或全国各个工厂的可靠性和性能监测。还有一些工厂则选择向第三方公司每月支付服务费用,通过远程专家服务来对现场设备进行监测,因为这样可以显著减少公司资本和人员投资。
远程专家服务是将现场的传感器数据通过集中方式安全地传输到云平台,或带背对背防火墙的互联网连接平台由第三方专家进行分析,并提供报告给工厂指导现场维护工作的一种方式。
云平台是由连接到互联网、几乎无限多的服务器组成,拥有庞大的计算和存储容量,在云平台中运行着软件“应用程序”,用于分析来自工厂的原始传感器数据。这些软件应用程序具有特定功能,例如监测水泵、压缩机、鼓风机、阀门等设备的状况和性能。云计算的优点是可以从世界上的任何地方访问,服务器不需要在工厂中实际存在,因此它们不占用空间,也不需要IT部门来维护它们。应用程序可以自行生成报告,列出哪些设备状况良好、性能良好,哪些设备需要注意或进行维护。这些报告由服务提供商的专家审核,以便在发送到工厂之前确保正确性和完整性。工厂人员根据建议进行操作,例如更换、修理和调整设备,从而通过改进设备状态和性能来关闭环路。
资产可靠性应用程序
可靠性应用程序是预构建的分析软件,可以与工厂的历史库集成,也可以使用HTML5图形在网页上运行;因此,它们能够在任何地方的计算机、平板电脑或智能手机上的网络浏览器中显示。维护人员可以在食堂、会议室或回家的路上随时访问设备健康信息。应用程序使用彩色刻度表和趋势图形式的图示,其中包括每种类型设备的整体健康状况;其中有多少存在关键问题、警告或状况良好。

图1 设备仪表板显示了工厂中水泵的健康状况
水泵这样的设备通过标签和位置识别,特定标签可以排序和搜索。下表显示了状态、健康指数、问题描述、报警条件以及设备处于此状态的时间长度。应用程序还提供纯文本问题描述。没有必要解释复杂的3D散点图或频谱,而且还提出了对于开发问题的预警,以便维护人员进行干预,防止设备故障。
该健康信息可用于基于风险的检查计划,以安排日常维护和维修工作的顺序和时间。由于避免了花费大量时间对状况良好的设备进行日常检查,可以将资源集中在真正需要关注的设备上。设备健康状况总结可以导出到Excel中,以便汇编成为会议使用的报告等,再次节省了宝贵的维护管理时间。诊断算法检测到的问题类型取决于设备的类型以及检测方式。
能源管理信息系统
能源管理信息系统(EMIS)软件与工厂的历史库结合,以支持能源和化学品的有效利用。EMIS软件还使用彩色刻度表和趋势图,但在这种情况下,显示了每种能源(如电力、空气或氯气)低于目标、达到目标或消耗过量的情况。这些消耗目标是通过软件中的设备性能模型和历史能源利用模式动态计算的。
图2 详细页面显示设备历史和趋势以及所有相关信息
例如,根据当前的产水量,模型可以实时预测空气、电力、氯气和其他化学品的消耗量。消耗过量会触发报警。这些报警使工作人员能够更方便地检测到没有使用但仍在运行或运行速度高于需要的设备,比如电机。找到泄漏的曝气系统和不生产时仍然打开的阀门。根据工厂部署的额外仪器的级别,能源经理可以更深入地探寻工厂的各个层级,以查看每个工厂区域、装置和个别设备的消耗情况。这些设备包括水泵、空气压缩机、鼓风机和泥浆脱水离心机。这使操作员能够更加精确地查明消耗过量的来源,以帮助进行故障排除。对于采用ISO 50001能源管理实践来减少和维持能耗的工厂,EMIS软件可节省大量的时间。
通过数字化转型跟上工作进度
现有的水厂和污水处理厂可以利用物联网解决方案,通过部署创新型无线仪表和分析软件进行现代化升级和改造,以提高可靠性、提升能源效率、降低维护成本并节省人员时间。监测工作可以在现场进行,或采用公司工程中心或第三方提供的远程专家服务。
立即 预约艾默生技术专家,开展数字化转型的运营确定性方案研讨会,发现潜在的运营需求和差距,助力工厂释放工业物联网潜能和迈向工业4.0做好准备。
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