Экономия за счет использования инструментов контроля насосов

Насосы и клапаны играют жизненно важную роль во многих отраслях промышленности, поддерживая ценные прибыльные процессы. Сначала рассмотрим насосы. Во многих отраслях промышленности по всему миру насосы являются исключительно важными элементами технологического оборудования. Без насосов процесс останавливается. Поражает тот факт, как мало внимания уделяют насосам и контролю насосов. Насосы в целом являются одними из наименее контролируемых, но жизненно важных составляющих производительности предприятия независимо от отрасли. Производство удобрений не является здесь исключением. Слишком часто насосы просто эксплуатируют до полного отказа, а затем ремонтируют или утилизируют и заменяют.

Возникают новые тенденции, когда технологические предприятия начинают применять контроль подшипников для определения момента усиления вибрации, планируя работы по ремонту ценного и жизненно важного оборудования. Однако является ли контроль подшипников исчерпывающим решением? Во многих случаях насосы покупают, рассчитывая на их работу в течение 5–10 лет и более. В некоторых случаях эти ценное оборудование заменяют каждые 1–2 года. Как такое может быть, если нормальный срок службы насоса составляет около 7 лет?

Ответ прост. Работают ли насосы в точке оптимального КПД? Если насосы не эксплуатируют постоянно в этой точке, увеличиваются нагрузки на вал и подшипники насоса, а также, соответственно, на сам насос в течение 100 % времени его эксплуатации, при этом происходит ускоренный износ насоса. Точка оптимального КПД обычно связана со средним временем безотказной работы насоса, представленным колоколообразной кривой, и находится на ее вершине, соответствуя 100 % ожидаемого срока службы.

Часто существует возможность получить ценную информацию о состоянии, нагрузке и производительности насоса. Данные расходомеров, преобразователей давления, датчиков вибрации, данные привода с регулируемой скоростью и о температуре двигателя и подшипников могут предоставить очень ценную информацию. Говоря о насосах, важно контролировать состояние подшипников. Такая информация является чрезвычайно ценной и помогает предотвратить серьезные повреждения и простои при эксплуатации насоса. Но это только верхушка айсберга в области мониторинга контроля насосов. Обычная система ПЛК или SCADA предоставляет много данных контроля и производительности насоса. Но на сегодня доступны инструменты аналитики более высокого уровня.

Ниже приведен пример того, как высокоуровневая аналитика может помочь улучшить общую производительность насосов. Но сначала немного предыстории. Пользователь хотел знать состояние подшипников, также осуществлять контроль эксплуатации насоса согласно кривой насосных характеристик. Насосы, которые он использует, обычно должны иметь срок службы от 5 до 10 лет. Но этот пользователь заменяет свои насосы ежегодно. Насосы довольно дорогие, обычно от 60 до 80 тысяч долларов за насос. У этого пользователя около 250 насосов аналогичной конструкции

Указанные выше насосы A, B и C контролируются. Из-за зимних температур в основном работает насос A, так как он может обеспечить весь требуемый расход. Если требуется дополнительный расход, включается насос B, который восполняет оставшийся расход. Насос C является резервным на случай, если что-то случится с насосами A и B. В приведенном выше примере насос A работает по кривой насосных характеристик. Кроме того, производительность насоса очень близка к точке оптимального КПД. До внедрения цифрового контроля насосов владельцы использовали насосы A и B одновременно, и оба насоса работали значительно ниже своих характеристик, а также далеко от точки оптимального КПД. Таким образом, эти два насоса постоянно поддавались чрезмерным нагрузкам во время эксплуатации. Теперь, когда работает только насос A, он работает почти в точке оптимального КПД, а насос B вообще не должен работать. С приходом летнего времени, потребуются два насоса для создания требуемого расхода, но они будут оптимизированы для обеспечения наибольшей эффективности согласно кривой насосных характеристик и точке оптимального КПД.

Если проанализировать полученную информацию, можно сделать вывод о следующих преимуществах

• Одни насосы работают более эффективно, чем другие. Если владелец осведомлен о том, какой насос работает наиболее эффективно, он может эксплуатировать этот насос, обеспечивающий желаемую производительность, с наименьшими затратами.
• Можно проанализировать насосы, изготовленные разными производителями, чтобы определить, какой насос работает лучше всего при наименьших затратах.
• Характеристики работы насосов, ниже номинальных, могут свидетельствовать о том, что насос требует внимания. Очевидно, что повышенная вибрация подшипника указывает на необходимость замены подшипника. Однако, если насос потребляет больше энергии и обеспечивает меньший расход, по сравнению с аналогичными насосами, это может указывать на то, что рабочее колесо изношено и нуждается в замене. Или просто эффективность насоса одного производителя может отличаться от эффективности насоса другой марки.
• Визуальная индикация производительности насоса по сравнению с кривой насосных характеристик и точкой оптимального КПД позволяет пользователям точно определять параметры эффективности для продления срока службы насоса, снижения уровня износа, сокращения времени обслуживания и простоев.
• Эксплуатация самого эффективного насоса с максимальной эффективностью может привести к впечатляющей экономии энергии для пользователя. Он может по-настоящему контролировать затраты на перекачку и оптимизировать процесс. И опять же, пользователь может сравнить, как работает насос одной марки по сравнению с другими. Он сможет понять истинную стоимость владения оборудованием.

Цифровизация может быть применима и к клапанам. Многим кажется, что контроль клапанов не столь уж важен, но если клапаны такие же большие, как те, что изображены на рис. 4, контроль имеет свои преимущества. Например, отслеживая вибрацию движения клапана, можно обнаружить ранние признаки усталости или износа клапана. Кроме того, можно установить датчики утечек для раннего обнаружения повреждения уплотнений. Наконец, гидравлическое давление и уплотнения гидравлического цилиндра можно контролировать на усталость и выход из строя. Подобно контролю насосов, эти клапаны большого диаметра являются дорогостоящими и жизненно важными для производства. Ранний контроль износа может помочь свести к минимуму время простоя оборудования, снизить затраты на техническое обслуживание и повысить рентабельность.

Фильтрация может использоваться для максимального извлечения драгоценных металлов при сухом складировании и отвалах. Производство фосфорной кислоты требует фильтрации для отделения ценных жидкостей от твердых отходов. Процесс может быть очень кислым, высокотемпературным и приводить к образованию накипи. По этой причине эффективная промывка кека и очистка фильтрующего материала абсолютно необходимы. В производстве удобрений используется несколько типов фильтров. Это может быть пресс-фильтрация, вакуумная ленточная фильтрация и вертикальные башенные пресс-фильтры.

Независимо от того, какой тип технологии фильтрации используется, фильтрацию можно оптимизировать с помощью соответствующих услуг цифровизации. Результатом может быть меньшее потребление сжатого воздуха, воды, более высокая скорость фильтрации, меньшее потребление энергии и более высокое качество кека или фильтрата. Эффективный пакет цифровизации может снизить энергопотребление вакуумной ленточной фильтрации до 40 %.

Цифровые решения от компании Roxia обеспечивают примерно 100 входов на каждом из трех вертикальных башенных пресс-фильтров, воспроизведенных выше в цифровом виде. Владелец этих фильтров на цинковом руднике предположил, что эти фильтры имеют высокую степень использования. После установки цифровых инструментов контроля стало понятно, что они имеют высокую степень использования. После установки цифровых инструментов контроля стало понятно, что эти фильтры используются крайне неэффективно. ПЛК, управляющий й этими устройствами, не смог предоставить аналитику для понимания того, почему и где возникли проблемы, препятствующие производству. В течение нескольких месяцев после установки цифрового контроля обслуживания Roxia Malibu причины недостатков производства были проанализированы и предоставлены руководству.

Приведенная выше страница ключевых показателей эффективности (КПЭ) была создана совместно с владельцем трех фильтров. Такая практика стала эффективным инструментом для понимания того, что фильтр 2 постоянно производил больше продукции, чем фильтры 1 и 3. Фильтр 2 также давал более сухой кек и больший объем при более коротком времени цикла. Цифровизация позволила выявить, что устройства 1 и 3 ежедневно ожидали до 4 часов подачи напорной воды, сжатого воздуха и наполнения резервуара для шлама. Если клиент сможет решить эти проблемы, он сможет увеличить производство примерно на 26 миллионов килограммов в год. Другие проблемы, такие как скачки высокого давления в системе сжатого воздуха и системе напорной воды, также помогли владельцам понять, что эти проблемы могут привести к повреждению мембран и уплотнений.

В начале статьи было упомянуто 250 насосов. Благодаря экономии за счет увеличения срока службы насоса, снижения затрат на техническое обслуживание, оптимизации энергопотребления и увеличения времени безотказной работы, владелец насосов может сэкономить десятки миллионов долларов в год, используя данный тип контроля насоса.

В вышеупомянутом примере цифрового контроля фильтрации заказчик имеет возможность увеличить производство на 26 миллионов килограммов в год, при условии, что он сможет устранить проблемы, мешающие процессу фильтрации. Такое увеличение объема производства может привести к увеличению товарного цинка на сумму 18 миллионов долларов в год.

Системы SCADA или РСУ эффективны и десятилетиями используются для управления предприятием . Сегодня некоторые компании предлагают свои индивидуальные решения для полного контроля системы, оборудования или безопасности. Этот тип контроля не заменяет систему РСУ или SCADA, а представляет собой дополнительный уровень контроля и оптимизации производительности, недоступный в традиционных системах РСУ или SCADA. В каждом учреждении услуги цифровизации приводят к экономии ресурсов и повышению производительности. Работа с компанией, которая предоставит вам возможность эффективно использовать и обрабатывать информацию, поступающую от оборудования, является важным преимуществом для любого предприятия.