Parte 3: Utilizzo dell'analisi della firma elettrica (ESA) per rilevare l'intasamento delle pompe e prevenire gli eventi di inquinamento.
In parte 1 e parte 2 di questa serie, abbiamo discusso le strategie per aiutare le aziende idriche a eliminare gli scarichi di troppo pieno. L'attenzione si è concentrata sui vantaggi dell'utilizzo di soluzioni a basso costo come monitoraggio delle condizioni come parte di una strategia combinata low-CAPEX/high-CAPEX. L'approccio proposto consentirebbe alle aziende idriche di ridurre l'impatto ambientale, i tempi di realizzazione e i disagi per la popolazione, nonché di raggiungere molto più rapidamente gli obiettivi di deflusso delle acque piovane. Inoltre, affronterebbe fattori come l'intasamento delle pompe che le opzioni ad alto CAPEX, come le infrastrutture verdi, di solito non affrontano. In questo ultimo articolo della serie, ci addentreremo nei dettagli dei vantaggi unici che la tecnologia di analisi della firma elettrica offre alle aziende idriche.
Che cos'è l'analisi della firma elettrica?
L'analisi della firma elettrica (ESA) è una tecnica di monitoraggio delle condizioni che analizza i dati di corrente e tensione. Si basa sul fatto che le piccole variazioni nel funzionamento di una macchina influenzano il campo magnetico del motore collegato, che a sua volta influisce sulla tensione di alimentazione e sulla corrente di esercizio. Per scoprire i guasti in via di sviluppo, la tecnologia ESA utilizza una serie di tecniche analitiche per fornire un quadro dettagliato della salute degli asset in tutta la trasmissione, dal motore alla trasmissione al carico (come pompa, trasportatore, miscelatore e altre apparecchiature azionate).
La tecnica ha una lunga storia. È stata sviluppata per la prima volta dagli Oak Ridge National Laboratories negli anni '80 per monitorare in modo sicuro le valvole azionate da motori in una centrale nucleare. Poiché l'ESA misura la tensione e la corrente fornite al motore che aziona la valvola, è possibile monitorare con precisione lo stato di salute dell'intera macchina. Poiché ESA cattura i segnali elettrici, i suoi sensori sono sonde di corrente e tensione non invasive che si installano intorno ai fili di fase nell'armadio di controllo del motore, non sulla macchina stessa.
I vantaggi unici dell'ESA
Le caratteristiche di questa tecnica di monitoraggio delle condizioni offrono alle aziende idriche molti vantaggi che possono essere sfruttati per ridurre gli scarichi di tracimazione nel percorso verso il 2050. Di seguito sono riportati alcuni modi chiave in cui la tecnologia basata sull'ESA può essere applicata:
Rilevare i blocchi delle pompe, una delle principali cause di inquinamento:
Come già accennato, l'ESA è in grado di rilevare i guasti lungo l'intera trasmissione, poiché ogni guasto influisce sul campo elettromagnetico che circonda il motore elettrico che aziona una pompa. Lo stesso vale per l'intasamento della pompa, che produce una firma specifica nei dati di corrente e tensione. Se questo viene combinato con la conoscenza della geometria della macchina e con l'analisi in tempo reale, i sistemi ESA possono aiutare a rilevare e localizzare precocemente i blocchi delle pompe.
Disporre di uno strumento in grado di rilevare gli eventi di intasamento in tempo reale consentirebbe alle aziende di servizi pubblici di intervenire rapidamente e risolvere i blocchi delle pompe prima che questi causino un guasto e un potenziale inquinamento dell'ambiente locale. I sistemi basati sull'ESA potrebbero quindi diventare una parte importante di una strategia ibrida per ridurre gli scarichi delle acque reflue combinate (CSO) e contribuire a raggiungere tempestivamente gli obiettivi normativi.
Monitoraggio remoto e in tempo reale in ambienti difficili:
I sensori ESA raccolgono dati elettrici tramite sonde di corrente e tensione non invasive installate nell'armadio di controllo del motore, non sull'apparecchiatura stessa. Ciò significa che l'ESA offre un modo per acquisire dati accurati e utilizzabili sullo stato di salute degli asset da remoto e in tempo reale, senza la necessità di visitare regolarmente le stazioni di pompaggio per sollevare una pompa. Si tratta di un grande vantaggio per il settore delle acque reflue, dove la maggior parte delle apparecchiature è sommersa, in quanto consente alle aziende di utilizzare i dati per la manutenzione delle apparecchiature critiche e di essere proattive nella loro strategia di manutenzione degli asset.
Un'implementazione rapida che porta a risultati rapidi:
L'ubicazione dei sensori ESA nell'armadio di controllo del motore consente un'implementazione/operazione relativamente rapida e semplice rispetto ad altre tecniche che richiedono di visitare le pompe di un'intera rete per eseguire la diagnostica degli asset. Ciò implica anche una soluzione che può essere implementata a costi inferiori e che può generare risultati in tempi rapidi. Grazie al rilevamento e alla risoluzione dei guasti agli asset e degli eventi di intasamento in una fase precoce, le aziende idriche possono anche iniziare a ridurre rapidamente il numero di eventi di inquinamento e di fuoriuscite di CSO. Inoltre, rilevando i guasti in fase di sviluppo da remoto e in tempo reale, le aziende idriche potrebbero ridurre la necessità di visite cicliche alle stazioni di pompaggio per verificare lo stato delle pompe. Ciò consentirebbe un notevole risparmio sui costi finanziari e ambientali.
Migliorare l'efficienza della rete attraverso l'ottimizzazione delle prestazioni delle pompe:
L'ESA può essere utilizzata efficacemente per aumentare l'efficienza della rete migliorando le prestazioni delle pompe. L'individuazione e la risoluzione di guasti in fase iniziale migliora già l'efficienza della rete, in quanto previene guasti catastrofici e risparmia energia (una pompa in avaria consuma più energia rispetto a una sana). Inoltre, un sistema basato sull'ESA può identificare le inefficienze sottostanti confrontando il funzionamento effettivo della pompa con quello desiderato, che si verifica in corrispondenza o in prossimità del suo punto di massima efficienza (BEP). Le leggi di affinità della pompa consentono ai sistemi ESA di trasformare le misure di corrente e tensione in stime accurate di potenza, prevalenza e portata in tempo reale.
Queste informazioni possono aiutare le utility a correggere una pompa che sta funzionando in modo significativamente lontano dal suo BEP, allungando la vita dell'asset e riducendo i rischi operativi. Le informazioni in tempo reale possono aiutare nel processo decisionale, dalla programmazione di azioni correttive immediate all'implementazione di modifiche di processo a lungo termine. Ad esempio, può essere utilizzata per identificare i casi in cui l'apparecchiatura può essere impostata in modo errato o essere sovradimensionata per lo scopo. La correzione di questi problemi può contribuire ad aumentare l'affidabilità e a risparmiare energia.
ESA nell'industria
L'ESA è già ampiamente utilizzata nel settore idrico, aiutando le aziende a passare a una strategia di manutenzione più proattiva e ad affrontare con successo i blocchi delle pompe e, di conseguenza, i potenziali eventi di inquinamento. Solo di recente la società britannica Yorkshire Water ha scelto di estendere l'uso del monitoraggio ESA per coprire l'intera rete di acque reflue. Di seguito è riportato un esempio di come un sistema basato sull'ESA di Samotics viene sfruttato nella vita reale all'interno del settore idrico:
Caso di studio: Rilevamento di incidenti di intasamento in cui altri sistemi forniscono falsi negativi
In una stazione di pompaggio delle acque reflue nel Regno Unito erano in funzione due pompe collegate tra loro. Il sistema ESA di Samotics, SAM4 Health, ha rilevato forti indicazioni di un blocco parziale su una delle pompe. La pompa è stata monitorata attentamente e alla fine è stata spenta in attesa di un intervento di manutenzione per risolvere la situazione. Il giorno successivo, i sistemi di telemetria hanno indicato che una delle pompe era intervenuta, mentre l'altra continuava a funzionare normalmente. Tuttavia, il sistema ESA ha rilevato che entrambe le pompe erano completamente bloccate. È stato inviato un allarme rosso alla società delle acque reflue, che ha immediatamente inviato sul posto una squadra di manutenzione. La squadra ha confermato che entrambe le pompe erano intasate. È stato inoltre confermato che i sistemi di telemetria aggiuntivi avevano avuto un problema transitorio durante il quale non fornivano dati corretti. La situazione è stata risolta ed entrambe le pompe sono tornate in funzione. Ciò è stato confermato dall'SAM4 Health, dove i dati associati indicavano un ritorno al normale comportamento della pompa. Secondo la società di gestione delle acque reflue, se il problema non fosse stato individuato tempestivamente, si sarebbe sicuramente verificato un evento di inquinamento. Essi ha stimato che ciò sarebbe costato 130.000 sterline (150.000 euro) in sanzioni regolamentari e ha causato un significativo danno alla reputazione.
Conclusione
Ridurre l'uso dei deflussi temporanei è una sfida importante per le aziende di acque reflue di tutto il mondo. La soluzione ottimale a lungo termine comporterà indubbiamente una combinazione di opzioni a basso e ad alto costo (low-CAPEX).1. L'implementazione di un sistema di monitoraggio delle condizioni basato sull'ESA offre molti vantaggi come opzione a basso costo iniziale. Un sistema di questo tipo potrebbe affrontare le cause di eventi inquinanti come l'intasamento delle pompe, essere implementato e produrre risultati in tempi rapidi e fornire un sistema di monitoraggio remoto e in tempo reale per migliorare e potenziare le prestazioni degli asset e la resilienza della rete delle acque reflue.
I sistemi di monitoraggio delle condizioni basati sull'ESA possono essere uno strumento prezioso per le aziende idriche nell'affrontare i blocchi delle pompe e i potenziali eventi inquinanti che possono causare gli scarichi CSO. In definitiva, questa tecnologia aiuterà le aziende idriche a ridurre le fuoriuscite di CSO e il loro impatto ambientale. Per saperne di più su come potrebbe essere utile alla vostra organizzazione, iscrivetevi al sito Demo SAM4 oggi.
Note a piè di pagina
- Le opzioni ad alto costo sono trattate nei primi due articoli. Tratto dal rapporto del governo britannico Storm Overflows Discharge Reduction Plan. Ministero dell'Ambiente, dell'Alimentazione e degli Affari Rurali del Regno Unito. (agosto 2022).