Sledujte spotřebu energie a systémové proměnné

Měření spotřeby energie čerpacího systému může být velmi jednoduché. Pouhá instalace měřiče před hlavní vedení, který napájí celý čerpací systém, ukáže spotřebu energie všech elektrických součástí v systému, jako jsou motory, ovladače a ventily.

Další důležitou vlastností celosystémového monitorování energie je to, že může ukázat, jak se spotřeba energie mění v průběhu času. Systém, který následuje po výrobním cyklu, může mít pevná období, kdy spotřebovává nejvíce energie, a období nečinnosti, kdy spotřebovává nejméně energie. To nejlepší, co mohou elektroměry udělat pro snížení nákladů na energii, je umožnit nám rozložit výrobní cykly strojů tak, aby v různých časech spotřebovávaly nejnižší energii. To ve skutečnosti nesnižuje spotřebu energie, ale může snížit náklady na energii snížením spotřeby ve špičce.

Strategie plánování

Lepším přístupem je instalace senzorů, testovacích bodů a přístrojů v kritických oblastech pro monitorování stavu celého systému. Kritická data poskytovaná těmito senzory lze využít mnoha způsoby. Za prvé, senzory mohou zobrazovat průtok, tlak, teplotu a další parametry v reálném čase. Za druhé, tato data lze použít k automatizaci řízení stroje, čímž se zabrání lidské chybě, která může přijít s ručním ovládáním. Za třetí, data lze shromažďovat v průběhu času, aby se ukázaly provozní trendy.

Monitorování v reálném čase – Stanovte nastavené hodnoty pro senzory, aby mohly spustit alarmy, když jsou překročeny prahové hodnoty. Například indikace nízkého tlaku v sacím potrubí čerpadla může spustit alarm, aby se zabránilo odpařování tekutiny v čerpadle. Pokud během stanovené doby nedojde k žádné reakci, řízení vypne čerpadlo, aby se zabránilo poškození. Podobná řídicí schémata lze použít také pro senzory, které v případě vysokých teplot nebo vysokých vibrací signalizují alarm.

Automatizace řízení strojů – Od používání senzorů k monitorování nastavených hodnot k používání senzorů k přímému ovládání strojů dochází k přirozenému vývoji. Pokud například stroj používá a rozdělené pouzdro odstředivé čerpadlo pro cirkulaci chladicí vody, může teplotní senzor poslat signál do regulátoru, který reguluje průtok. Regulátor může změnit rychlost motoru pohánějícího čerpadlo nebo změnit činnost ventilu tak, aby odpovídala odstředivé čerpadlo s děleným pouzdremtok k potřebám chlazení. Účelem snížení spotřeby energie je nakonec dosaženo.

Senzory také umožňují prediktivní údržbu. Pokud stroj selže kvůli ucpanému filtru, technik nebo mechanik musí nejprve zajistit, aby byl stroj vypnutý, a poté stroj uzamknout/označit, aby bylo možné filtr bezpečně vyčistit nebo vyměnit. Toto je příklad reaktivní údržby – podniknutí opatření k nápravě závady poté, co k ní dojde, bez předchozího varování. Filtry je třeba pravidelně vyměňovat, ale spoléhání se na standardní časová období nemusí být efektivní.

V tomto případě může být voda procházející filtrem více znečištěná, než se očekávalo, a po delší dobu. Proto by měla být filtrační vložka vyměněna před plánovanou dobou. Na druhou stranu, výměna filtrů podle plánu může být plýtvání. Pokud je voda procházející filtrem neobvykle čistá po delší dobu, může být nutné vyměnit filtr o týdny později, než bylo plánováno.

Jádrem věci je, že pomocí senzorů ke sledování rozdílu tlaku na filtru lze přesně ukázat, kdy je potřeba filtr vyměnit. Ve skutečnosti lze naměřené hodnoty diferenčního tlaku použít také na další úrovni, prediktivní údržbě.

Sběr dat v průběhu času – Vraťme se k našemu systému, který byl nedávno uveden do provozu, jakmile je vše zapnuto, nastaveno a doladěno, senzory poskytují základní údaje o všech tlakech, průtoku, teplotě, vibracích a dalších provozních parametrech. Později můžeme porovnat aktuální naměřenou hodnotu s nejlepším případem, abychom určili, jak jsou komponenty opotřebované nebo jak moc se systém změnil (např. ucpaný filtr).

Budoucí naměřené hodnoty se nakonec budou odchylovat od základní hodnoty nastavené při spuštění. Když se hodnoty posunou za předem stanovené limity, může to znamenat blížící se poruchu nebo alespoň potřebu zásahu. Jedná se o prediktivní údržbu – upozornění operátorů dříve, než hrozí porucha.

Běžným příkladem je, že instalujeme snímače vibrací (akcelerometry) do míst ložisek (nebo sedel ložisek) čerpadel a motorů s odstředivou skříní. Běžné opotřebení točivých strojů nebo provoz čerpadla mimo parametry stanovené výrobcem může způsobit změny frekvence nebo amplitudy rotačních vibrací, které se často projeví zvýšením amplitudy vibrací. Odborníci mohou prozkoumat vibrační signály při spuštění, aby určili, zda jsou přijatelné, a specifikují kritické hodnoty, které naznačují potřebu pozornosti. Tyto hodnoty lze naprogramovat do řídicího softwaru tak, aby vyslal signál alarmu, když výstup senzoru dosáhne kritických limitů.

Při spuštění poskytuje akcelerometr základní hodnotu vibrací, kterou lze uložit do řídicí paměti. Když hodnoty v reálném čase nakonec dosáhnou předem stanovených mezí, ovládací prvky stroje upozorní obsluhu, že je třeba vyhodnotit situaci. Náhlé prudké změny vibrací mohou samozřejmě také upozornit obsluhu na potenciální poruchy.

Technici, kteří reagují na oba alarmy, mohou objevit jednoduchou závadu, jako je uvolněný montážní šroub, který může způsobit posunutí čerpadla nebo motoru mimo střed. Jedinou potřebou může být opětovné vystředění jednotky a utažení všech montážních šroubů. Po restartování systému se naměřené hodnoty vibrací v reálném čase ukáží, zda byl problém odstraněn. Pokud jsou však ložiska čerpadla nebo motoru poškozena, může být zapotřebí další nápravná opatření. Ale opět, protože senzory poskytují včasné varování před potenciálními problémy, mohou být vyhodnoceny a prostoje odloženy až do konce směny, kdy je plánována odstávka nebo kdy je výroba přesunuta na jiná čerpadla nebo systémy.

Více než jen automatizace a spolehlivost

Senzory jsou strategicky umístěny v celém systému a často se používají k zajištění automatizovaného řízení, podpůrných operací a prediktivní údržby. A také se mohou blíže podívat na to, jak systém funguje, aby jej mohli optimalizovat a učinit celý systém energeticky účinnějším.

Použití této strategie na stávající systém může ve skutečnosti snížit spotřebu energie vystavením čerpadel nebo komponent, které mají značný prostor pro zlepšení.