Мониторинг энергопотребления и системных переменных

Измерить энергопотребление насосной системы может быть очень просто. Простая установка счетчика перед основной линией, питающей всю насосную систему, покажет потребляемую мощность всех электрических компонентов системы, таких как двигатели, контроллеры и клапаны.

Еще одна важная особенность общесистемного мониторинга энергопотребления заключается в том, что он может показать, как потребление энергии меняется с течением времени. Система, которая следует производственному циклу, может иметь фиксированные периоды, когда она потребляет больше всего энергии, и периоды простоя, когда она потребляет меньше всего энергии. Лучшее, что счетчики электроэнергии могут сделать для снижения затрат на электроэнергию, — это позволить нам распределить производственные циклы машин так, чтобы они потребляли наименьшее количество энергии в разное время. На самом деле это не снижает энергопотребление, но может снизить затраты на электроэнергию за счет снижения пикового использования.

Стратегия планирования

Лучшим подходом является установка датчиков, контрольных точек и приборов в критических зонах для мониторинга состояния всей системы. Критически важные данные, предоставляемые этими датчиками, можно использовать разными способами. Во-первых, датчики могут отображать расход, давление, температуру и другие параметры в режиме реального времени. Во-вторых, эти данные можно использовать для автоматизации управления машиной, что позволяет избежать человеческой ошибки, которая может возникнуть при ручном управлении. В-третьих, данные могут накапливаться с течением времени, чтобы показать операционные тенденции.

Мониторинг в реальном времени. Установите заданные значения для датчиков, чтобы они могли активировать сигналы тревоги при превышении пороговых значений. Например, индикация низкого давления во всасывающей линии насоса может подавать звуковой сигнал, предотвращающий испарение жидкости в насосе. При отсутствии реакции в течение заданного времени система управления отключает насос во избежание повреждения. Аналогичные схемы управления можно использовать и для датчиков, подающих сигналы тревоги при повышении температуры или сильных вибрациях.

Автоматизация для управления машинами. Существует естественный переход от использования датчиков для мониторинга заданных значений к использованию датчиков для непосредственного управления машинами. Например, если машина использует разделенный корпус центробежный насос для циркуляции охлаждающей воды, датчик температуры может отправлять сигнал на контроллер, который регулирует поток. Контроллер может изменять скорость двигателя, приводящего в движение насос, или изменять действие клапана в соответствии с центробежный насос с разъемным корпусомПоток на охлаждение. В конечном итоге цель снижения энергопотребления достигается.

Датчики также позволяют проводить профилактическое обслуживание. Если машина выходит из строя из-за засорения фильтра, техник или механик должен сначала убедиться, что машина выключена, а затем заблокировать/пометить машину, чтобы можно было безопасно очистить или заменить фильтр. Это пример реактивного обслуживания – принятия мер по устранению неисправности после ее возникновения без предварительного предупреждения. Фильтры необходимо регулярно заменять, но полагаться на стандартные периоды времени может оказаться неэффективным.

В этом случае вода, проходящая через фильтр, может быть загрязнена сильнее, чем ожидалось, и в течение более длительного периода времени. Поэтому фильтрующий элемент следует заменить раньше запланированного срока. С другой стороны, менять фильтры по расписанию может быть расточительно. Если вода, проходящая через фильтр, остается необычно чистой в течение длительного периода времени, возможно, фильтр потребуется заменить на несколько недель позже запланированного срока.

Суть вопроса в том, что использование датчиков для контроля перепада давления на фильтре может точно указать, когда фильтр необходимо заменить. Фактически, показания перепада давления также можно использовать на следующем уровне — профилактическом обслуживании.

Сбор данных с течением времени. Возвращаясь к нашей недавно введенной в эксплуатацию системе: после того, как все включено, отрегулировано и настроено, датчики предоставляют базовые показания всех давлений, расхода, температуры, вибрации и других рабочих параметров. Позже мы можем сравнить текущие показания с лучшим значением, чтобы определить, насколько изношены компоненты или насколько изменилась система (например, засоренный фильтр).

Будущие показания со временем будут отклоняться от базового значения, установленного при запуске. Когда показания выходят за заранее установленные пределы, это может указывать на приближающийся сбой или, по крайней мере, на необходимость вмешательства. Это профилактическое обслуживание – предупреждение операторов до того, как сбой станет неизбежным.

Типичным примером является установка датчиков вибрации (акселерометров) в местах расположения подшипников (или седлах подшипников) центробежных насосов и двигателей с разъемным корпусом. Нормальный износ вращающихся механизмов или работа насоса за пределами параметров, установленных производителем, могут вызвать изменения частоты или амплитуды вращательной вибрации, часто проявляющиеся в увеличении амплитуды вибрации. Эксперты могут проверять сигналы вибрации при запуске, чтобы определить, являются ли они приемлемыми, и указать критические значения, указывающие на необходимость внимания. Эти значения можно запрограммировать в управляющем программном обеспечении для отправки сигнала тревоги, когда выходной сигнал датчика достигает критических пределов.

При запуске акселерометр выдает базовое значение вибрации, которое можно сохранить в памяти управления. Когда значения в реальном времени в конечном итоге достигают заданных пределов, система управления машиной предупреждает оператора о необходимости оценки ситуации. Конечно, внезапные серьезные изменения вибрации также могут предупредить операторов о потенциальных сбоях.

Технические специалисты, реагирующие на оба сигнала тревоги, могут обнаружить простую неисправность, например ослабление крепежного болта, что может привести к смещению насоса или двигателя от центра. Единственными необходимыми действиями могут быть повторное центрирование устройства и затягивание всех крепежных болтов. После перезапуска системы показания вибрации в реальном времени покажут, устранена ли проблема. Однако, если подшипники насоса или двигателя повреждены, могут потребоваться дальнейшие корректирующие действия. Но опять же, поскольку датчики обеспечивают раннее предупреждение о потенциальных проблемах, их можно оценить и отложить простой до конца смены, когда планируется остановка или когда производство переносится на другие насосы или системы.

Больше, чем просто автоматизация и надежность

Датчики стратегически расположены по всей системе и часто используются для обеспечения автоматического управления, поддержки операций и профилактического обслуживания. Кроме того, они могут более внимательно изучить, как работает система, чтобы оптимизировать ее и сделать всю систему более энергоэффективной.

Фактически, применение этой стратегии к существующей системе может снизить потребление энергии за счет выявления насосов или компонентов, которые имеют значительные возможности для улучшения.