Zaopatrzenie w wodę w przemyśle

ZAOPATRZENIE W WODĘ W PRZEMYŚLE...

...jest bardzo szerokim tematem obejmującym wiele różnych zastosowań. Zasadniczo należy go postrzegać bardziej jako miniaturową infrastrukturę wodociągową niż jako konkretną, pojedynczą aplikację. Często w większych zakładach przemysłowych problem z instalacją jest tak duży, że trudno jest uzyskać całościowy obraz sytuacji.

Nie jest problemem dokonać specjalistycznego przeglądu osprzętu OEM, takiego jak kocioł, sprężarki lub innych urządzeń technologicznych. Kłopot może pojawić się, gdy należy przyjrzeć się całości infrastruktury. Jeśli użytkownik nie posiada pełnego obrazu działającej instalacji to trudno jest eksploatować pompy w sposób prawidłowy i efektywny.

Dodatkowo w takim przypadku wykrywanie usterek i awarii może stać się bardzo skomplikowanym procesem. Dlatego też najważniejsze jest uzyskanie pełnego obrazu swojej infrastruktury, a dobrym sposobem na to jest "bycie w stałym kontakcie" ze swoimi pompami.

W przypadku zakładów, gdzie procesy związane z pompowaniem odbywają się w różnych miejscach, warto, aby pompy były podłączone do systemów SCADA lub BMS. Poza monitoringiem tego, co się dzieje w instalacji, otrzymujemy informacje o alarmach, trendach oraz mamy dostęp do zapisu zdarzeń.

Co więcej, dzięki uzyskanym informacjom użytkownik jest w stanie reagować jeszcze przed wystąpieniem poważnej awarii i zapobiec zatrzymaniu produkcji. Nie sposób zatem przecenić korzyści wynikających z posiadania sprawnej i uporządkowanej infrastruktury oraz jej monitoringu.

Typowe zastosowania pomp w zakładach przemysłowych to:

• podnoszenie ciśnienia,
• regulacja poziomu cieczy,
• filtracja,
• dystrybucja cieczy.

Rozwiązania Grundfos iSOLUTIONS dotyczą wszystkich wymienionych powyżej obszarów. Jest to sposób na uproszczenie i optymalizację instalacji przy użyciu inteligentnych produktów firmy Grundfos. Należy zdać sobie sprawę z faktu, że pompa nie pracuje sama ale zawsze jest częścią większego układu i współpracuje z całym szeregiem innych urządzeń.

Dlatego też przy opracowywaniu nowych rozwiązań Grundfos myślimy nie tylko o pompie, ale również o całej instalacji. Przykładem na to są oferowane pompy elektroniczne oraz rozwiązania Grundfos iSOLUTIONS.

ROZWIĄZANIA GRUNDFOS E-SOLUTION - ZINTEGROWANA INTELIGENCJA

Rozwiązania E-solution firmy Grundfos to pompa, silnik i przetwornica częstotliwości w jednym. Dzięki zastosowaniu tego ostatniego elementu do regulacji prędkość obrotowej pompy w zależności od zapotrzebowania w instalacji, możliwe jest osiągnięcie znaczących oszczędności energii.

ROZWIĄZANIA GRUNDFOS ISOLUTIONS - OPTYMALIZACJA UKŁADU POMPOWEGO

Grundfos iSOLUTIONS to inteligentne rozwiązania, które wprowadzają układy pompowe na wyższy poziom. Rozwiązania E-solution (takie jak pompa elektroniczna) skupiają się głównie na produkcie, natomiast rozwiązania iSOLUTIONS optymalizuje współdziałanie pomp, przetwornic, sterowników i zabezpieczeń, urządzeń pomiarowych i modułów komunikacyjnych.

PODNOSZENIE CIŚNIENIA

Zestawy do podnoszenia ciśnienia zaprojektowane zostały w celu zwiększenia i utrzymania ciśnienia na wymaganym poziomie niezależnie od warunków panujących w instalacji. Podwyższanie ciśnienia jest jedną z najczęściej stosowanych form regulacji, gdy mówimy o regulacji parametrów pompy. Zestawy podnoszenia ciśnienia składają się z jednej lub kilku pomp pracujących w układzie równoległym, w celu podnoszenia ciśnienia niezależnie od przepływu i ciśnienia wlotowego.

Praca pomp w układzie równoległym wymaga pewnych uwarunkowań, które trzeba rozważyć przed wyborem zestawu podnoszenia ciśnienia. Przy omawianiu tego zagadnienia, należy zadać sobie kilka pytań: jaki typ pompy jest najlepszy i ile pomp w układzie równoległym powinno zostać zastosowane?

Wszystko to oczywiście zależy od aplikacji. Wymienić można kilka aspektów, na które należy zwrócić uwagę:

• Jaki będzie profil obciążenia zestawu hydroforowego? Jest to ważne, ponieważ taka informacja pozwoli określić liczbę pomp, jaka ma pracować w układzie równoległym. Przykładowo, zestaw ma zapewnić maksymalny przepływ, ale z drugiej strony, dobrze by było, gdyby pompy pracowały też przy niskim obciążeniu.
• Jaki jest wymagany minimalny przepływ?
• Czy potrzebna jest stała pompa rezerwowa czy też może ona brać czynny udział w zwiększaniu ciśnienia, jeśli wymagany jest maksymalny przepływ?
• Z jakim rodzajem instalacji mamy do czynienia? Czy lepiej użyć pompy typu in-line czy pompy z wlotem osiowym? Zależy to od układu rurociągów doprowadzających i odprowadzających tłoczoną ciecz do/z zestawu.
• Jeśli w magazynie znajdują się już części zamienne do niektórych typów pomp, może to być mocnym argumentem, aby wybrać ten sam typ do zestawu podnoszenia ciśnienia.
• Obsługa - niektóre pompy są "bardziej przyjazne" w obsłudze i serwisowaniu, z drugiej strony są one zwykle droższe w zakupie.

Powyższe pytania wymagają analizy, a uzyskane odpowiedzi dadzą nam informacje o tym, jaki typ pompy jest dla danej aplikacji najlepszy oraz ile pomp powinniśmy zastosować. Pracę równoległą pomp należy również rozważyć pod względem optymalnego i efektywnego działania.

Po pierwsze, jak i kiedy uruchomić następną pompę, gdy wymagana jest większa wydajność? Kwestia ta jest rozwiązana jeżeli zakupiony został kompletny zestaw hydroforowy wraz ze sterowaniem. Natomiast, jeżeli ma być zastosowany własny układ sterowania lub lokalny system SCADA, to należy wiedzieć jak to zrobić.

REGULACJA POZIOMU CIECZY

Regulacja poziomu cieczy w zastosowaniach przemysłowych potrzebne jest tam, gdzie woda pompowana jest do lub ze zbiornika. Kontrola poziomu oznacza utrzymywanie stałego poziomu przez uzupełnianie lub opróżnienie.

Jeśli pewna różnica w poziomie cieczy jest akceptowalna, realizuje się to przez sterowanie zał/wył pomiędzy minimalnym a maksymalnym poziomem cieczy. Jeśli zmiana poziomu musi być utrzymana w minimalnym zakresie, wymagana jest bardziej precyzyjna regulacja pracy pompy.

FILTRACJA

Dostarczanie wody lub innej cieczy do filtra jest częstym i typowym zadaniem pompy w aplikacjach przemysłowych. Zapotrzebowanie na filtracje cieczy w przemyśle obecnie wzrasta. Dzieje się tak dlatego, że wzrastają wymagania dotyczące czystości cieczy, niezależnie od tego, czy jest ona wykorzystywana do mycia czy też bezpośrednio w procesie produkcyjnym.

Fakt, że woda jest jednym z kurczących się zasobów naturalnych w wielu częściach świata, zwiększa świadomość na potrzebę jej ponownego użycia. Dlatego też woda wcześniej odprowadzana do ścieków, teraz jest filtrowana lub poddawana obróbce i może być ponownie użyta.

Ponadto, lokalne społeczności kładą większy nacisk na ochronę środowiska i wymagają, aby ścieki przemysłowe przed odprowadzeniem zostały właściwie oczyszczone. Tak więc wartość procesu filtracji wzrasta, co oznacza również wzrost zapotrzebowania na pracę pomp.

Jednym z częściej wykorzystywanych sposobów filtracji jest separacja, czyli proces mechanicznym, w którym cząstki stałe są zatrzymywane w porowatej warstwie filtracyjnej, przez który przepuszczana jest ciecz. Do przepchnięcia cieczy przez warstwę porowatą wymagane jest odpowiednie ciśnienie, a więc wymagana jest pompa o określonej wielkości. Istnieją również inne sposoby rozdzielania cząstek stałych od cieczy, np. sedymentacja.

Wszystkie filtry, bez względu na typ lub materiał z jakiego są wykonane, mają jedną cechę wspólną: okresowo trzeba je oczyszczać z nagromadzonych zanieczyszczeń. Standardowe filtry zaprojektowane są tak, aby mogły być myte i czyszczone w procesie CIP (Cleaning in Place = czyszczenie na miejscu).

Procesy CIP lub przepłukiwanie filtrów odbywa się często przy pomocy środków czyszczących. Zdolność do czyszczenia filtrów przy użyciu systemu CIP to ogromna zaleta, ponieważ skróceniu ulega czas zatrzymania produkcji. Wyżej wymienione procesy mogą być z powodzeniem obsługiwane przez rozwiązania Grundfos iSOLUTIONS.

DYSTRYBUCJA CIECZY

Dystrybucja cieczy nie jest może tak typową aplikacją jak wymienione powyżej zastosowania, ale proces ten staje się coraz ważniejszy ze względu na fakt, że ponowne użycie wody jest coraz większym wyzwaniem. Istnieją pewne aspekty, o których należy pamiętać, gdy chcemy przetransportować ciecz z punktu A do B.

• Jeśli w cieczy występują cząstki stałe, to może prowadzić to do sedymentacji, co z kolei skutkować może niedostatecznym przepływem przez instalację.
• Który z króćców pompy jest monitorowany: ssawny czy tłoczny? Strona tłoczna pompy nie stwarza problemów, ale w przypadku poboru wody ze zbiornika, który znajduje się poniżej poziomu montażu pompy, należy zachować ostrożność.
• W wyżej opisanym przypadku należy zwrócić uwagę na suchobieg lub kawitację.
• Należy unikać tworzenia się wiru w zbiorniku. Jeżeli przepływ poprzez zbiornik jest zbyt duży, na powierzchni cieczy może powstać wir. Ma to wpływ na obniżenie ciśnienia wlotowego i może prowadzić do okresowego pojawiania się kawitacji w momentach, kiedy wir powstaje i zanika.
• Należy unikać zbyt dużych turbulencji w zbiorniku. Mogą one uniemożliwić pompie zassanie wystarczającej ilości wody ze zbiornika. Taka sytuacja może powstać nawet przy wysokim poziomie wody. Turbulencje są często powodowane przez proces zalewania, szczególnie, jeśli przebiega ono poprzez rozpryskiwanie wody na powierzchni lub jeśli wlot do zbiornika jest umieszczony tuż przy jego wylocie. Ponadto turbulencje mogą zostać wywołane przez nadmierny przepływ w zbiorniku.
• Należy unikać obecności pęcherzyków powietrza w wodzie. Mogą one stwarzać ryzyko, że pompa nie będzie w stanie zassać wody, a tym samym jej parametry pracy będą inne od oczekiwanych.

WNIOSKI

Podsumowując, zaopatrzenie w wodę w zakładzie przemysłowym można porównać do sprawnie działającej infrastruktury wodociągowej. Celem takiego podejścia jest spojrzenie na instalację nie z perspektywy poszczególnych elementów, ale współpracującej całości. Podłączenie każdej z pomp do systemów SCADA lub BMS w taki sam sposób, jak zostały już podłączone główne urządzenia procesowe, pozwoli na pełny monitoring.

To z kolei umożliwi uzyskać informację, który z procesów pompowych należy zoptymalizować, bez względu na to, czy jest to podnoszenie ciśnienia, regulacja poziomu, filtracja lub dystrybucja cieczy. Monitoring i stosowanie odpowiedniej strategii dla poszczególnych obszarów pracy pompy daje następujące korzyści:

• Oszczędność energii
• Większa wydajność produkcji zakładu
• Mniejsze zużycie wody
• Szybsza reakcja w przypadku wystąpienia awarii, a nawet uniknięcie przestojów dzięki podłączeniu do systemów SCADA lub BMS.
• Optymalizacja części zamiennych (np. użycie tego samego typu pompy lub silników w różnych miejscach w zakładzie).

Wyżej wymienione zalety można uzyskać dzięki rozwiązaniom Grundfos iSOLUTIONS. To podejście wykracza daleko poza pompę, a myśląc o optymalizacji bierzemy pod uwagę cały układ pompowy i instalację.

Grundfos stara się określić potrzeby klientów i pomóc im poprzez zaproponowanie najbardziej inteligentnych i efektywnych rozwiązań pompowych w aplikacjach przemysłowych.

Tytus Adamczewski
Adam Kowalka
Grundfos Pompy Sp. z o.o.