Il "progetto" di Yorkshire Water per ottimizzare la strategia di manutenzione
Yorkshire Water si è impegnata a costruire reti pulite e di acque reflue robuste e resistenti per il futuro, fino al 2050 e oltre. Questa è la base di quello che l'azienda chiama il suo "Programma per lo Yorkshire", con l'obiettivo di fornire i propri servizi preservando l'ambiente e mantenendo le bollette il più basse possibile. Attualmente le sue reti servono i 5,4 milioni di persone che vivono nello Yorkshire, i milioni di visitatori annuali e circa 140.000 aziende.
Yorkshire Water sta ottimizzando le sue operazioni di manutenzione attraverso l'innovazione come un modo per realizzare la sua visione. L'azienda investe in varie tecnologie, con l'obiettivo di migliorare tutti gli aspetti dei servizi offerti e di sviluppare la resilienza del sistema. A tal fine, Yorkshire Water ha scelto le soluzioni di monitoraggio della salute degli asset SAM4 ed Energy di Samotics. L'obiettivo è trasformare il modo in cui Yorkshire Water monitora lo stato di salute delle sue apparecchiature critiche, in particolare per quanto riguarda i blocchi, e ottimizzare il funzionamento delle sue stazioni di pompaggio delle acque reflue.
Grazie all'ottimizzazione delle stazioni di pompaggio delle acque reflue di Yorkshire Water con SAM4 , la necessità di eseguire ispezioni cicliche delle pompe si riduce notevolmente, migliorando le prestazioni degli asset, l'efficienza e riducendo gli eventi di inquinamento. Questo, a sua volta, riduce i costi operativi e garantisce che le attività di Yorkshire Water continuino a sostenere fiumi puliti e un ambiente sano.
Samotics è un fornitore leader di informazioni in tempo reale per ottimizzare le prestazioni e l'efficienza energetica dei motori CA e delle apparecchiature rotanti. Grazie ad algoritmi basati sull'intelligenza artificiale e a una tecnica chiamata analisi della firma elettrica (ESA), Samotics offre a Yorkshire Water una tecnologia di rilevamento dei guasti robusta e di alta qualità. Questa tecnologia è abbinata a informazioni sulle prestazioni e sull'energia per contribuire a realizzare la strategia di Yorkshire Water.
Soluzioni analitiche avanzate per affrontare il blocco delle pompe
Per trattare circa 1 miliardo di litri di acque reflue al giorno, Yorkshire Water gestisce oltre 600 siti di trattamento delle acque reflue e dispone di una flotta di pompe sommerse in oltre 2.000 stazioni di pompaggio delle acque reflue. L'utilizzo di SAM4 per monitorare queste apparecchiature da remoto fornisce a Yorkshire Water dati affidabili e fruibili sullo stato di salute e sulle prestazioni degli asset, senza la necessità di effettuare visite cicliche in loco. Il sistema raccoglie dati ad alta frequenza da sensori situati nell'armadio di controllo del motore delle pompe e utilizza una serie di tecniche per analizzare la firma elettrica del motore.
Yorkshire Water ha indicato che la sfida più grande che ha dovuto affrontare in termini di costi e impatto è stata l'ostruzione delle pompe. Questo può portare a un deterioramento della salute degli asset, a guasti, a perdite di servizio e a eventi di inquinamento, con implicazioni ambientali. Nelle stazioni di pompaggio e negli impianti di trattamento delle acque reflue, la rimozione dei blocchi è diventata parte della routine quotidiana.
Per aiutare a gestire e prevenire le ostruzioni, le squadre di manutenzione di Yorkshire Water effettuano circa 70.000 visite all'anno per sollevare e ispezionare le pompe e individuare eventuali ostruzioni.
Ciò comporta costi finanziari significativi in termini di ore di lavoro del personale, costi associati ed emissioni legate al trasporto. Se si considera che molte pompe ispezionate sono in buone condizioni di funzionamento, il dato è ancora più significativo.
Per affrontare questa sfida importante, i data scientist di Samotics hanno lavorato in stretta collaborazione con Yorkshire Water per sviluppare una funzione di rilevamento delle ostruzioni migliorata nella sua soluzione SAM4.
Fornisce avvisi in tempo reale sui punti in cui si sta sviluppando un blocco e tiene conto della configurazione e della dinamica della stazione di pompaggio per fornire una stima intelligente della gravità degli incidenti di blocco. Queste funzionalità consentono a Yorkshire Water di rilevare gli eventi di blocco nelle fasi iniziali, di ottimizzare la programmazione della manutenzione e di prevenire il verificarsi di eventi di inquinamento.
Per determinarne l'efficacia, SAM4 e la sua funzione di rilevamento delle ostruzioni sono stati inizialmente implementati in una serie selezionata di siti per Yorkshire Water. Dall'inizio di questo progetto pilota, Yorkshire Water ha deciso di implementare la soluzione sull'intera rete fognaria, coprendo migliaia di impianti.
Come il rilevamento in tempo reale delle ostruzioni sta riducendo gli eventi di inquinamento
Al centro di ogni stazione di pompaggio delle acque reflue della rete di Yorkshire Water ci sono due pompe co-locate che operano in modo alternato (una accesa e una spenta) per contribuire al trasferimento delle acque reflue a un impianto di trattamento delle acque reflue associato.
In questo modo si garantisce la ridondanza del sistema nel caso in cui una delle pompe si intasi o si blocchi. Tuttavia, se entrambe le pompe di una stazione si intasano, si crea un problema serio che può portare a un evento di inquinamento. La mancanza di una visione concreta dello stato di salute di ciascuna pompa aumenta il rischio che ciò accada.
La ricezione di avvisi in tempo reale sullo sviluppo di un blocco sta avendo un impatto significativo sulle operazioni di Yorkshire Water.
Una volta avviato in una serie di stazioni di pompaggio di Yorkshire Water, sono state necessarie due settimane prima che venisse rilevato il primo incidente di blocco e il sistema è stato in grado di rilevare più di dieci eventi di blocco (parziale) in quattro mesi.
Ciò è illustrato dai seguenti tre casi di studio SAM4.
La funzione di blocco segnala gli incidenti che si verificano in entrambe le pompe di una stazione di pompaggio delle acque reflue.
In una stazione di pompaggio delle acque reflue della rete Yorkshire Water, due pompe co-locate operano in modo alternato per soddisfare la domanda richiesta e fornire ridondanza al sistema. Una notte una pompa (la pompa 2) ha mostrato caratteristiche di blocco.
Ciò è visibile nella Figura 1, dove i punteggi di blocco sono rimasti costantemente alti dopo l'inizio dell'incidente. Il controllo incrociato di questi punteggi di blocco con altri dati analizzati ha suggerito che potrebbe esserci un blocco (parziale) che persisteva mentre la pompa era in funzione. Con un'altra pompa funzionante nella stazione, questo non ha creato una situazione di emergenza in quel momento.
Si è deciso di continuare a monitorare da vicino la situazione per 48 ore per determinare se fosse necessario un sopralluogo o se il blocco si sarebbe risolto da solo in questo lasso di tempo.
L'immagine seguente mostra il punto di dati generato da SAM4 che indica l'inizio di un blocco.
Due giorni dopo, in assenza di miglioramenti, è stato generato e inviato al cliente un avviso arancione che segnalava un'ostruzione alla pompa. L'avviso indicava che non era necessario un intervento in giornata e che la situazione avrebbe potuto essere risolta nella settimana successiva senza impattare sulle operazioni della stazione di pompaggio.
Circa una settimana dopo, tuttavia, i dati indicavano segni di blocco anche sull'altra pompa della stazione (pompa 1). La presenza di un'ostruzione su entrambe le pompe ha creato una situazione di emergenza a causa dell'aumento del rischio di inquinamento. Per questo motivo è stata inviata una notifica di allarme rosso al cliente (vedi Figura 2 nella pagina precedente).
Yorkshire Water ha immediatamente inviato una squadra di manutenzione e ha sollevato entrambe le pompe dalla stazione di pompaggio. Hanno scoperto che entrambe le pompe erano effettivamente parzialmente bloccate, confermando i rilevamenti di SAM4 e della sua funzione di rilevamento dei blocchi. Una volta eliminati i blocchi e rimesse in funzione le pompe, i punteggi dei blocchi e altre metriche di supporto sono tornati a livelli operativi sani. Questo è visibile in
Figura 3 di seguito.
La funzione di blocco SAM4 ha rilevato con successo i problemi. Ha fornito una visione continua della gravità della situazione e ha avvisato quando era necessario intervenire. Questo ha permesso a Yorkshire Water di ottimizzare la pianificazione della manutenzione e di prevenire un potenziale evento di inquinamento.
La funzione di rilevamento delle ostruzioni aiuta a diagnosticare un'ostruzione al di fuori di una pompa
In una stazione di pompaggio delle acque reflue della rete Yorkshire Water, SAM4 ha rilevato un evento di blocco in via di sviluppo (vedi Figura 4). Ciò era dovuto all'aumento dei punteggi di blocco provenienti dalla funzione di rilevamento dei blocchi di SAM4 relativi a una delle pompe (pompa 2). Dopo un lungo periodo di monitoraggio in cui la situazione non è migliorata, il cliente ha programmato il sollevamento delle due pompe.
per un'ispezione completa da parte dei tecnici del produttore della pompa.
Ciò è avvenuto due mesi dopo l'indicazione iniziale del blocco. Prima di questo intervento, gli esperti di SAM4 e Samotics hanno eseguito una diagnostica supplementare del problema.
In base agli indicatori dell'evento di blocco SAM4 (una potenza attiva leggermente inferiore e un'energia spettrale elevata intorno all'alimentazione), sono riusciti a individuare che l'ostruzione era esterna alla pompa e hanno consigliato al cliente di controllare l'ingresso e il lato di scarico della stazione di pompaggio per verificare la presenza di eventuali ostruzioni. La possibilità di specificare dove si trovava l'ostruzione nel sistema è stata di grande utilità per il cliente.
Il produttore della pompa ha confermato questa diagnosi dopo l'ispezione della pompa e la pompa 2 è stata spenta. Dopo che il cliente ha potuto pulire il pozzo e l'ingresso della pompa, le anomalie sono scomparse e il comportamento sano è stato confermato da SAM4, una volta che entrambe le pompe sono tornate in funzione (vedere Figura 5).
La funzione di rilevamento dei blocchi fornisce visibilità solo alla stazione di pompaggio, poiché il sistema di telemetria presenta problemi temporanei.
In una stazione di pompaggio delle acque reflue di Yorkshire Water erano in funzione due pompe collegate tra loro. Yorkshire Water le stava monitorando con la soluzione SAM4 di Samotics e la sua funzione di rilevamento dei blocchi, insieme a sistemi di telemetria aggiuntivi. Una delle pompe (la pompa 2) mostrava segni di blocco, cioè punteggi di blocco più alti del normale, e veniva monitorata attentamente (vedi Figura 6). Alla fine è stata spenta.
L'altra pompa (pompa 1) aveva un comportamento normale. Il giorno successivo i sistemi di telemetria hanno indicato che una delle pompe era intervenuta, mentre l'altra continuava a funzionare normalmente. Questo, di per sé, non costituiva una situazione di emergenza.
L'altra pompa della stazione è stata in grado di gestire la domanda associata fino a quando non è stato programmato l'intervento di una squadra di manutenzione di Yorkshire Water per visitare il sito e risolvere la situazione. Tuttavia, a differenza dei dati telemetrici, la funzione di blocco SAM4 ha rilevato che entrambe le pompe erano completamente bloccate ed erano intervenute, creando una situazione di emergenza.
È stato inviato un allarme rosso a Yorkshire Water (vedi Figura 7) che ha immediatamente inviato sul posto una squadra di manutenzione. Hanno confermato che entrambe le pompe erano bloccate. Hanno inoltre confermato che i sistemi di telemetria aggiuntivi avevano avuto un problema transitorio durante il quale non avevano fornito dati corretti.
La situazione è stata risolta ed entrambe le pompe sono tornate in funzione. Ciò è stato confermato dal cruscotto SAM4, dove i dati associati indicavano il ritorno al normale comportamento delle pompe. Secondo Yorkshire Water, se non fosse stato per il rilevamento della situazione da parte della funzione di blocco di SAM4, si sarebbe sicuramente verificato un evento di inquinamento.
Ciò era dovuto al fatto che i sistemi di telemetria indicavano un comportamento normale su una delle pompe. Si stima che ciò sarebbe costato 130.000 sterline (150.000 euro) in sanzioni normative e avrebbe causato un significativo danno alla reputazione dell'azienda.
Il futuro di Yorkshire Water
Il problema delle ostruzioni è grande e rilevante dal punto di vista ambientale, sia in termini di potenziali eventi inquinanti che di costi finanziari ed emissioni associati alle ispezioni. Sviluppando un'accurata funzione di rilevamento dei blocchi nella sua soluzione SAM4, Samotics sta fornendo a Yorkshire Water una visione continua e in tempo reale della gravità degli incidenti di blocco nelle sue stazioni di pompaggio.
Ciò consente di pianificare in modo ottimale le attività di manutenzione per evitare che si verifichino eventi di inquinamento. Si risparmia sui costi di manutenzione associati, affrontando i problemi in una fase iniziale, quando sono meno gravi. In questo modo si evitano i costi di riparazione di emergenza o di sostituzione completa delle apparecchiature.
Inoltre, la continua conoscenza a distanza dello stato di salute e delle prestazioni delle pompe riduce la necessità di effettuare visite cicliche alle pompe, visitando le stazioni di pompaggio solo quando si manifesta un problema. Il passaggio a una strategia di manutenzione più proattiva con SAM4 dimostra l'impegno di Yorkshire Water a migliorare le proprie operazioni commerciali utilizzando le tecniche analitiche più moderne.
Sta aiutando Yorkshire Water a migliorare l'efficienza e l'affidabilità della sua rete di acque reflue e, allo stesso tempo, a ridurre i costi operativi per gestire gli incidenti di intasamento. Per questo motivo SAM4 costituisce un elemento chiave dei piani di Yorkshire Water nell'ambito del suo "Programma per lo Yorkshire" per mantenere i suoi servizi, preservare l'ambiente e mantenere le bollette dei clienti il più basse possibile.
A tal fine, Yorkshire Water sta attualmente incorporando SAM4 e la sua funzione di rilevamento delle ostruzioni nell'intera rete fognaria, coprendo migliaia di pompe per le acque reflue, e sta inoltre implementando SAM4 in un'ampia serie di impianti critici per le acque pulite e reflue nello Yorkshire.
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