Digitalizálással enyhíthető az ivóvízszektorra nehezedő nyomás
A hagyományos víz- és szennyvízközmű-rendszereket nem az éghajlatváltozás és a gyors urbanizáció okozta drámaian növekvő igénybevételre tervezték. Ezért az elöregedő infrastruktúrával járó kockázatok – a hálózatok lehetséges meghibásodása és gyenge környezetvédelmi teljesítménye – világszerte komoly gondot jelentenek a vízközműveket üzemeltető vállalatoknak.
A közműcégeken egyre nő a nyomás, hogy csökkentsék a teljes tulajdonlási költségeiket és a magas szivárgási arányt. A szivárgások és vízminőségi problémák korai észlelésére alkalmas valós idejű észlelési- és monitorozási technológiák gyors fejlődése hatékony eszközt nyújt e kihívások kezeléséhez. Az intelligens monitorozási technológiákat hajtások és motorok kombinálásával a víziközmű-üzemeltetők megelőző eszközgazdálkodás-optimalizálási megoldást használhatnak, és a reaktív monitorozásról áttérhetnek a valós idejű rendszerfelügyeltre.
Állapotalapú monitorozás
A világszerte üzemelő villanymotorok közel egyharmadát – főként az energiafelhasználás csökkentése céljából – változtatható sebességű hajtások (VSD-ok) működtetik. Azonban a víz- és szennyvízközmű-alkalmazások esetében egyéb szempontok is a hajtások használata mellett szólnak. Ezek közül kiemelkedik a folyamatvezérlés fontossága (az állandó víznyomás fenntartása, és ezáltal a nagy nyomás miatti szivárgások csökkentése), a nyomásingadozás megelőzése vagy az ivóvíz-kitermelés optimális kihasználása. A hajtások a szivattyú üzemének optimalizálása és az energiamegtakarítás érdekében a szennyvízkezelési alkalmazásokban biztosítják a szivattyú tisztítását, míg ivóvíz-szivattyúzási alkalmazásokban több kaszkádkapcsolt szivattyút képesek egyszerre vezérelni.
E vízközmű-automatizálási termékekkel együtt alkalmazott állapotalapú monitorozási szolgáltatásokkal a felhőn át valós idejű adatok nyerhetők a távoli vízközművek berendezéseiről. Az új módszer lelkét a vezeték nélküli okos érzékelők új generációja adja, amely olcsó, könnyen telepíthető digitális megoldást biztosít.
Az okos érzékelők forradalmasították a motorok karbantartási logisztikáját, mivel segítségükkel az üzemeltetők a távmonitorozással már idejekorán észlelhetik a kezdődő problémákat. Napjainkra már a működési hiba fellépése előtt költséghatékonyan megtervezhetők a karbantartási lépések. Az új megközelítésnek köszönhetően csökken az állásidő, kiiktathatók a váratlan üzemi leállások, és csökkenthető a pótalkatrészek raktárkészlete.
A valós idejű, adaptív viselkedést támogató, beépített intelligenciájú technológia segítséget nyújt a szélsőséges időjárási viszonyok okozta problémák kezelésében is, például amikor a túlzott mennyiségű csapadék vízminőségi és környezeti megfelelőségi problémákat okoz.
A digitális megoldás további előnye, hogy segítségével a szakemberek elemezhetik az érzékelőktől gyűjtött adatokat, majd azok alapján helyesbítő, határozott intézkedéseket dolgozhatnak ki a berendezések élettartamának meghosszabbítása érdekében. Elemezhető és kidolgozható az a legjobb megoldás, amellyel javítható a víz- és a szennyvízközművi berendezések üzemeltetése, legyen szó egyetlen szivattyúállomásról, vagy akár teljes ivóvíz- és szennyvízkezelő telepekről.
Az érzékelők alkalmazásával a hagyományos szivattyúkat intelligens, vezeték nélkül csatlakoztatott berendezésekké lehet fejleszteni. Ez a módszer a szivattyú felületén méri a rezgést és a hőmérsékletet, és a mért értékek alapján hasznos ismereteket nyújt a szivattyú állapotáról és teljesítményéről. A mérések köre kiterjed a szivattyú fordulatszámára, a rezgésre, az egytengelyűségtől való eltérésre, a csapágyak állapotára, valamint a kiegyensúlyozatlanságra is. Ezen túlmenően a szivattyúhoz csatlakozó motorokra rögzített okos érzékelők a motorok kimenő teljesítményének csökkenése alapján észlelni tudják a vízhozam esését is.
A digitalizálás kiterjed a változtatható sebességű hajtásokra (VSD) is. A hajtási adatok a távmonitorozási megoldáson át feltölthetők a felhőbe. Ez lehetővé teszti a hajtás, a motor és a szivattyú adatainak együttes elemzését, az elemzett adatok pedig bepillantást nyújtnak a teljes hajtáslánc állapotába és teljesítményébe.
Bár a vízközmű-üzemeltetők mindig figyelemmel kísérik a hálózatukban bekövetkező változásokat, többek között a csővezeték nyomásának és a szállított vízhozamnak az ingadozását (amelyek az esetleges problémák fellépésére, például dugulásokra és szivárgásokra utalnak), néha mégis előfordul, hogy a rendszerrel kapcsolatos problémáról csak akkor szereznek tudomást, amikor egy fogyasztó csőtörést jelent be. A digitalizálás a lehető legkorábbi figyelmeztetést biztosítja az esetleges problémákkal kapcsolatban. Minél korábban vagy gyorsabban tudják megelőzni a közműcégek a kezelt víz elfolyását, annál jelentősebb megtakarításokat érhetnek el, nem is beszélve a fogyasztói bizalom erőteljes megerősödéséről. A kezeletlen szennyvíz környezetbe jutása komoly problémát okozhat. Ilyen esetben a közműcég bírsággal sújtható, a szennyvíz veszélyt jelenthet az emberek és a vagyontárgyak biztonságára, és komoly csorbát szenvedhet a közművállalat imázsa is.
Mennyire nehéz a digitalizálás bevezetése?
A vízközmű-szektor jelentős lépéseket tett a digitális technológiák hasznosítása irányába. Igaz, még bőven van lehetőség a további előrelépésre. Mivel a technológia gyorsan fejlődik, az okos eszközök ára pedig csökken, nagy lépést lehet tenni a digitális átalakítás irányába.
A meglévő hardver teljes leszerelése valószínűleg nem a legjobb megoldás. A közműcégeknek első lépésben világos stratégiai tervvel kell megalapozniuk az új ökoszisztéma kiépítését. Kezdésként a vízhálózatot különálló, diszkrét zónákra lehet osztani, és meghatározni azokat a lépéseket, amelyekkel kezelhetők az egyes zónákban jelentkező egyedi kihívások. A digitális megoldásokat célszerű fokozatosan, kis lépésekben haladva beépíteni a meglévő technológiai rendszerekbe. E tekintetben az érzékelők ideálisan alkalmazhatók már a kezdő fázisban is, mivel azok motorra, szivattyúra, csapágyra vagy fogaskerék-hajtóműre is feltelepíthetőek. Csatlakoztatásuk és használatuk egyszerű, drága, új rendszerek beszerzése nem szükséges.
Sikeres alkalmazás Szingapúrban
Szingapúrban, a nyüzsgő városállamban a vízközmű-üzemeltető egyetlen kiemelt célra összpontosít: biztosítania kell a gyorsan növekvő, de kevés természeti erőforrással és korlátozott szárazföldi területtel rendelkező metropolisz folyamatosan ellátását tiszta ivóvízzel. A kihívás nagyságát az is növeli, hogy a vízigény a jelenlegi 1500 millió liter/nap vízfogyasztáshoz képest a következő négy évtizedben várhatóan megduplázódik. A magas üzemeltetési költségek, a növekvő energiafelhasználás és a hazai munkaerő szűkössége arra késztette Szingapúrt, hogy új, innovatív megoldásban gondolkodjon.
Az ABB és a Public Utilities Board (PUB), a vízközmű-vállalat, sikeres kísérleti programot hajtott végre, amelynek keretében okos érzékelőket telepítettek a PUB villanymotorjaira és szivattyúira. Az érzékelőktől érkező valós idejű adatok segítségével a közműcégnek sikerült lerövidítenie a hibaelhárítási időt, csökkentenie a szükséges erőforrásokat és az adminisztrációt.
Ezt követően az ABB egy integrált megoldást telepített, 22 okos érzékelővel, távoli állapotfigyeléssel és kiterjesztett valóságú szemüveggel (Microsoft HoloLens), hogy segítse a karbantartást és a képzést. Hat digitális hajtásláncot is telepített, amelyek az érzékelők és hajtások adatait a felhőalapú elemzéssel integrálják az üzemi berendezések teljes láncában: a hajtásoktól és motoroktól kezdve a szivattyúkig és csapágyakig. Az állapotfelügyeleti portál lehetővé teszi a PUB számára, hogy könnyen konfigurálja a hajtásláncokat, és egyetlen portálon keresztül kísérje figyelemmel a kritikus állapot- és üzemi paramétereket. A digitális hajtásláncok figyelmeztetéseket küldenek a kezdődő meghibásodásokról, így a közműcég az idejében végrehajtott lépésekkel csökkenteni tudja a karbantartási költségeket.
Előretekintés
Az okosvárost gyakran a „rendszerek rendszereként” írják le, amelyben a dolgok internetét (IoT) és az analitikát kombinálják a hagyományos infrastruktúrával. Ezek a nagyvárosok az IoT és az analitika alkalmazásával biztosítják a kiváló üzemi hatásfokot, javítják a szolgáltatások színvonalát, a fenntarthatóságot és a gazdaság dinamizmusát. A korábban elkülönülő szektorok, mint az energetika, a közlekedés, a katasztrófa-elhárítás és a vízellátás, az új megközelítésben egymással összehangoltan működnek.
A világ számos nagyvárosában hatalmas lépéseket tesznek abba az irányba, hogy digitalizálják az infrastruktúrák több területét, köztük az energetikát és a közlekedést. A nagyvárosok zöme esetében még várat magára az a lépés, hogy a vízellátást is integrálják az okosváros stratégiájukba és az ezekhez kapcsolódó rendszerekbe. Az erőforrások fokozódó hiánya jelentette fenyegetés azonban egyre több nagyvárost kényszeríthet az intelligens vízgazdálkodási rendszerek bevezetésére.
James Chalmers, az ABB Hajtások, Global Water & Waste Water üzletág elnökhelyettesének írása