Explicação da deteção de bloqueio da bomba SAM4

Descubra como o SAM4 ajuda as empresas de água e águas residuais a detetar bloqueios de bombas remotamente com análises avançadas. Evite eventos de poluição, reduza os custos de manutenção e optimize a eficiência operacional com a deteção automática de bloqueios.

Melhor deteção de bloqueios de bombas para empresas de águas residuais

A resolução e prevenção de bloqueios de bombas de esgotos é um desafio operacional significativo para as empresas de águas residuais. Atualmente, são necessárias milhares de visitas ao local para inspecionar preventivamente e desbloquear reactivamente estas bombas todos os anos. Nosso cliente expressou a necessidade de uma solução para monitorar de forma confiável os bloqueios de bombas remotamente para transformar suas estratégias de manutenção. Com o SAM4 Health já monitorando suas bombas, desenvolvemos um recurso de deteção automática de bloqueios que rastreia eventos de bloqueio remotamente.

Desde o seu lançamento, a funcionalidade de deteção de bloqueios do SAM4 identificou centenas de bloqueios de bombas, permitindo aos nossos clientes efetuar alterações orientadas por dados às suas estratégias operacionais. Juntamente com a utilização dos nossos clientes, desenvolvemos continuamente a nossa funcionalidade de deteção de bloqueios para corresponder às suas necessidades em evolução. Nesta página, explicamos como funciona a funcionalidade de deteção de bloqueios do SAM4 e mostramos um exemplo real de setembro de 2022.

Como funciona a deteção de obstruções da SAM4

O SAM4 Health faz parte da nossa plataforma de análise industrial SAM4, alimentada por análise da assinatura eléctrica (ESA). A ESA, desenvolvida na década de 1980, é um conjunto de ferramentas utilizadas para monitorizar o estado do equipamento crítico à distância. O SAM4 traz o ESA para o século XXI utilizando IA e sensores sem fios que captam dados de alta frequência de armários de controlo de motores. Estes dados fornecem avisos precoces sobre a degradação do estado dos activos, como o início de um evento de bloqueio. (Leia mais sobre como o ESA funciona na nossa Explicação sobre a ESA.)

Aprendizagem automática em SAM4 para detetar bloqueios de bombas

O SAM4 Health utiliza a aprendizagem automática para detetar bloqueios na bomba, analisando alterações subtis nos sinais eléctricos (corrente e tensão). Os modelos de IA do SAM4 identificam as fases iniciais do entupimento e podem mesmo identificar o componente que está a degradar-se. Tanto as falhas eléctricas como as mecânicas têm impacto nestes sinais, produzindo cada uma delas uma "assinatura" única. A IA do SAM4 está treinada para reconhecer estes padrões distintos, permitindo a deteção precisa e atempada de bloqueios.

Além disso, o modelo de deteção de bloqueios do SAM4 Health analisa várias caraterísticas simultaneamente para determinar não só quando um bloqueio está a desenvolver-se, mas também onde está a ocorrer. Com a monitorização em tempo real, o SAM4 fornece alertas aos clientes, permitindo-lhes intervir prontamente e evitar problemas operacionais mais graves.

Mergulho técnico profundo: por dentro do modelo de deteção de bloqueio de bombas SAM4

Os dados captados pelos sensores de tensão de corrente do SAM4 são submetidos a uma fase de extração de caraterísticas. Para isso, o processamento básico do sinal calcula as principais métricas relacionadas com a saúde mecânica e eléctrica da bomba e do seu motor. Por exemplo, uma caraterística pode isolar componentes de dados em torno da frequência de alimentação, enquanto outra se concentra em frequências relacionadas com a velocidade de rotação do motor. Cada um dos modelos de deteção de falhas do SAM4 Health utiliza uma ou mais destas caraterísticas, dependendo da falha que foi concebida para detetar. É nestes modelos de deteção que a aprendizagem automática (ou "inteligência artificial") tem lugar, permitindo uma identificação precisa e eficiente dos problemas.

Quando uma nova bomba é ligada pela primeira vez ao SAM4 Health, o sistema começa por recolher dados iniciais para treinar os modelos de deteção do SAM4 sobre o comportamento normal de funcionamento dessa bomba específica. No caso do modelo de deteção de obstrução, esse treinamento ajuda a definir as caraterísticas principais do desempenho da bomba quando não há obstrução. Quando o modelo estiver totalmente treinado, quaisquer desvios destes padrões esperados farão com que o SAM4 gere um alerta automático de bloqueio, permitindo a deteção e intervenção precoces.

Como o modelo de deteção de bloqueios da bomba SAM4 analisa várias caraterísticas simultaneamente, pode detetar com precisão um bloqueio em desenvolvimento na sua localização exacta.

Por exemplo, um aumento do ruído em torno da frequência de alimentação da bomba combinado com uma queda na carga indica um bloqueio entre o impulsor e o motor. Enquanto que alterações noutros indicadores sugerem um bloqueio na voluta. O modelo avançado de bloqueios do SAM4 processa todos os dados de entrada para determinar não só quando ocorrem bloqueios, mas também a sua localização exacta, assegurando uma manutenção eficiente e direcionada.

Assim que o modelo de IA assinala um bloqueio em desenvolvimento, o SAM4 analisa o estado de toda a estação de bombagem para determinar quando e qual a gravidade que deve comunicar ao cliente. Por exemplo, se uma bomba de três estiver bloqueada e as outras duas estiverem a funcionar normalmente, o SAM4 emitirá uma notificação de baixa prioridade. No entanto, se outra bomba começar a mostrar sinais de problemas, o SAM4 enviará um alerta de alta prioridade. Este processo automatizado simplifica a priorização de notificações, permitindo aos clientes planear a resposta de manutenção mais eficiente e eficaz.

Note-se que os bloqueios são apenas um dos muitos problemas com que a segunda bomba se pode deparar - todos os outros modelos de deteção do SAM4 Health estão também em funcionamento contínuo, detectando simultaneamente outras falhas eléctricas e mecânicas, como desequilíbrios de tensão, danos no impulsor e desalinhamento. A deteção destes problemas numa fase inicial não só reduz o custo total de manutenção e o impacto ambiental, como também prolonga a vida útil da máquina e aumenta a eficiência a longo prazo.

Funcionalidade de bloqueio em ação: alerta precoce para o desenvolvimento de um incidente de bloqueio em duas bombas

Numa estação de bombagem de águas residuais, duas bombas localizadas operam num padrão alternado para satisfazer a procura necessária e proporcionar redundância ao sistema. Uma noite, uma das bombas (Bomba 2) apresentou caraterísticas de um bloqueio da bomba. Este facto foi indicado por valores de bloqueio continuamente elevados desde o início do incidente, como se pode ver na Figura 3.

Com uma outra bomba a funcionar na estação, esta situação não despoletou uma resposta de emergência. A situação foi monitorizada durante 48 horas para determinar se o bloqueio desapareceria por si só ou se seria necessária uma intervenção. Sem qualquer melhoria no final deste período de monitorização, foi gerado um alerta laranja e enviado ao cliente indicando um incidente de bloqueio na bomba. O alerta indicava que não era necessária uma ação no mesmo dia e que a situação poderia ser resolvida na semana seguinte sem perturbar as operações da estação de bombagem.

Aproximadamente uma semana depois, os dados revelaram sinais de desenvolvimento de bloqueios na outra bomba da estação (Bomba 1). Com ambas as bombas bloqueadas, foi necessária uma resposta de emergência devido ao risco acrescido de um potencial evento de poluição. Consequentemente, foi enviada uma notificação de alerta vermelho ao cliente, indicando a urgência da situação.

Uma equipa de manutenção foi prontamente enviada para o local e retirou as duas bombas da estação de bombagem. Eles confirmaram que ambas as bombas estavam parcialmente bloqueadas, validando as detecções de entupimento feitas pelo recurso de entupimento automático do SAM4 Health. Assim que os bloqueios foram eliminados e as bombas foram reinstaladas, as pontuações de bloqueio e outras métricas operacionais voltaram a níveis saudáveis, como mostra a Figura 4.

A funcionalidade de deteção automática de bloqueios SAM4 identificou com êxito os problemas em desenvolvimento. Forneceu uma visão contínua da gravidade da situação e alertou para o momento em que era necessário tomar medidas. Isto permitiu ao cliente otimizar o planeamento da manutenção e evitar a ocorrência de um potencial evento de poluição.