О компанииПродукцияСервисИнформацияКонтактыFAQВакансии

Контроль насосов: современные возможности 

Данная статья рассматривает необходимость, проблемы и текущие решения для автоматического управления промышленными центробежными насосами. Снижение энергопотребления и улучшение надежности являются основными факторами для контроля насоса. Недостаток оснащенности приборами, компоновка насоса, и удаленное расположение являются барьерами для эффективного управления. Эти барьеры можно преодолеть за счет внедрения саморегулируемых систем насоса, которые интегрированы в программное обеспечение Enterprise Asset Management. Применение этих средств уменьшает энергопотребление и повышает надежность насоса.

Необходимость мониторинга насосов

С ростом цен на энергоносители, заводы уделяют все больше внимания количеству энергии, которое тратится на вращающееся оборудование. Неправильно подобранные по размерам насосы, или же плохо работающие насосы обходятся компаниям в миллионы долларов излишних затрат. Внеплановые ремонты и низкая надежность являются причиной того, что компании теряют производительность и тратят деньги на техническое обслуживание и запасные насосы, которые простаивают большую часть своего срока службы.

Препятствия для контроля насосов

Контроль насосов имеет массу преимуществ, однако, есть проблемы, которые стоят на пути выполнения  программы системного контроля насосов всего предприятия. Приборы, удаленное расположение, и большое количество компоновок насосов вызывает сложности по управлению насосов онлайн.

На производственном предприятии приборы, как правило, установлены для контролирования процесса и возможности диагностирования.

Приборы, необходимые для диагностики параметров оборудования, как правило, представляют собой индикаторы поля. Удаленное местоположение, особенно на предприятиях по переработке и транспортировке нефти, делает сложным доступ к данным насоса. И наконец, многие насосы установлены параллельно, или уже в серийной компоновке поставляются с общим набором приборов для совместной установки. При такой компоновке сложно выделить насос в котором имеются проблемы.

Технология преодолевает эти ограничения и позволяет наблюдать рабочие параметры насоса и его производительность.

Интеллектуальные насосные системы

Доступные в последнее время саморегулирующиеся системы насосов учитывают вопросы энергопотребления, надежности и капитальных затрат. Объединение параметров насоса с приводом переменной скорости вращения уменьшит затраты на энергию и повысит надежность насоса.

Экономия энергии

Интеллектуальные насосные системы состоят из электрического привода с изменяемой частотой вращения, со встроенным управлением техническим процессом, и программного обеспечения для диагностики насоса. Некоторые агрегаты идут с заводским оснащением приборами, в которых основные приборы процесса интегрированы в корпус. Для существующих насосных установок, приборы контроля текущего процесса могут быть заменены на встроенные.

Интеллектуальные системы объединяют технические средства привода с изменяемой частотой вращения и параметры насоса, для того, чтобы насос работал при оптимальных условиях. Это снижает энергозатраты, т.к. мощности подведенной к насосу достаточно, чтобы поддерживать заданный режим.

Улучшение надежности

Надежность повышается за счет использования интеллектуальных насосных систем, т.к. насос может работать при условиях, которые наносят ему наименьший вред. Исследования центробежных насосов показали, что надежность насоса достигает пика, когда он работает в точке наилучшей эффективности или рядом с ней.

Интеллектуальные системы насоса основаны на диагностическом определении неправильных условий работы, и в случае наличия таковых они реагируют, чтобы предотвратить повреждение насоса. Такие проблемы в работе, как критическое повышение напора, кавитация и работа на сухую определяются автоматически. Насос может быть запрограммирован автоматически реагировать на эти условия, или может быть объединен с системой управления ресурсами для решения возникающих проблем.

Интеллектуальные насосные системы могут повысить надежность за счет уменьшения количества компонентов в цепи насоса. Поскольку датчики расхода и давления встроены прямо в насос, то во внешних расходомерах нет никакой необходимости. Давлением или расходом можно управлять с помощью изменения скорости насоса, таким образом отпадает необходимость в использовании регулирующих клапанов. Интеллектуальные насосные системы увеличивают надежность системы, за счет работы насоса на лучших эксплуатационных режимах, реагируют на аварийные режимы, и требуют меньшего количества компонентов.

Управление ресурсами насоса

Объединение интеллектуальных насосов с системами управления ресурсами предприятия (EAM) повышает надежность. Отслеживание и управление тысячами объектов в процессе предприятия может быть достаточно сложным. Инструменты управления ресурсами могут помочь в руководстве базисными активами. Это освобождает инженерные и технические ресурсы, в то время, как система Asset Management определяет проблемы, связанные с устранением неполадок и оповещением соответствующих сторон. Инженеры, операторы и техники оповещены обо всех нештатных ситуациях, что позволяет им сосредоточиться на более важных дополнительных функциях, таких, как оптимизация, увеличение производительности, или сокращение стоимости проектов.

Производственные предприятия обычно контролируют насосы, используя технологические данные, анализ вибраций и смазочные качества масла. Эти средства управляются независимо друг от друга и взаимодействия между независимыми системами не существует. Некоторые предприятия автоматизировали эти процессы и объединили средства сбора данных с системами EAM (Рисунок 1).

Характеристики центробежного насоса
Рисунок 1: Автоматическое управление производительностью

EAM системы могут объединять информацию от интеллектуальной системы насоса с другой информацией управления процессом, лабораторными данными, контролем вибраций, и критериями оценки состояния смазывающих материалов. Эти данные используются для ввода дерева отказов для насосной системы. Древа отказов выявляют виды неисправности насоса и могут включать в себя характерные проблемы для данного объекта эксплуатации и другие уникальные задачи конкретной насосной системы. Собираются экспертные данные полевых операторов и инженеров, которые могут использоваться круглосуточно. (рисунок 2)
Модель неисправностей автоматического насоса
Рисунок 2: Модель неисправностей автоматического насоса

На основе входных данных и структуры модели неисправностей, системой EAMS могут предлагаться автоматические ответные действия.  Эти реакции могут принимать форму уведомлений персонала, порядка проведения обслуживания, и вводных параметров системы управления. Автоматизация этих функций уменьшает непостоянство в поиске неисправностей оборудования, и процессе их выявления, тем самым уменьшая вероятность пропущенных, или неправильно определенных ошибок, или признаков неисправности. Дополнительная согласованность также приводит к более качественным данным для использования в анализе надежности.

Средства управления ресурсами могут предоставить данные, которые можно использовать для определения надежности насосной системы. События, связанные с эксплуатацией насоса имеют метки времени и располагаются в хронологическом порядке. Затем эти данные можно проанализировать с помощью специального программного обеспечения для определения критических переменных надежности.

Системы управления ресурсами могут обеспечить дополнительное понимание работы оборудования. Рабочие события, такие как, перекрытие слива насоса, работа на сухую и кавитация могут быть обнаружены и зарегистрированы системой управления ресурсами. Из этих данных, в последствии, можно извлечь информацию для определения рабочих проблем и причин отказа оборудования.

Будущие разработки

Существует потенциальная возможность улучшить методы контроля без увеличения требований к приборам. Использование моделей надежности и эмпирических моделей, для установления соотношения между измеряемыми величинами и выведенными величинами, может привести к улучшению надежности и возможности контролировать и оценивать состояние насоса, и его оставшийся срок службы.

Эмпирические методы

В некоторых случаях производственные предприятия контролируют характеристики насоса и его состояние, используя эмпирические методы (Рисунок 3).
PCA анализ выявляет насос с перекрытием слива
PCA анализ выявляет насос с перекрытием слива
PCA анализ выявляет насос с перекрытием слива
Рисунок 3: PCA анализ выявляет насос с перекрытием слива

Насосы уже управляются с помощью эмпирических средств моделирования, таких как Principle Component Analysis (PCA). Существует потенциал для дальнейшего развития этих средств, за счет включения основных вычислений и переменных контроля состояния, таких как вибрации и состояние масла. Чтобы определить потенциал данной технологии, требуется больше вычислений в этой области.

Модели надежности

Использование условий эксплуатации применительно к надежности насоса, также является вероятной перспективой. Обработка этих данных смогла бы создать "карту" надежности, которая бы устанавливала соотношение вероятности выхода из строя ко времени эксплуатации, изменение температуры во времени, изменение вибраций, качество смазывающего масла, и прошлые метрики надежности. Ведущие автопроизводители уже используют похожие модели динамического изменения интервалов обслуживания в двигателях внутреннего сгорания.

Заключение

Промышленные технологические насосы являются основными потребителями энергии на производственных предприятиях. Расходы на энергию, эксплуатацию и обслуживание составляют 20% стоимости жизненного цикла насосных систем. Интеллектуальные насосные системы, объединенные с системами управления ресурсами предприятия могут сократить эти расходы. Интеллектуальные насосные системы сокращают потребление энергии за счет изменения скорости вращения насоса, что позволяет сократить расходы на энергоснабжение. Интеллектуальные насосные системы повышают надежность за счет работы насоса в нормальных условиях, реагирования на проблемы процесса, снижения количества установленных компонентов и интегрирования с системами управления ресурсами предприятия. Установка системы может быть выполнена на существующих насосных системах. Последующая работа может сфокусироваться на моделях надежности и эмпирических контрольных методах, чтобы улучшить обнаружение неисправностей и обеспечить возможность прогнозирования технического обслуживания. идет загрузка изображения
О компанииПродукцияСервисИнформацияКонтактыFAQВакансии