Wprowadzenie

W ostatnich latach obserwujemy znaczący postęp w dziedzinie technologii predykcyjnego utrzymania systemów pompowych. Szczególnie interesująca jest innowacyjna metoda oparta na precyzyjnej analizie parametrów ciśnienia i przepływu, która pozwala na wykrywanie potencjalnych awarii pomp głębinowych zanim te faktycznie wystąpią. W niniejszym artykule prezentujemy szczegółowe informacje dotyczące tej przełomowej technologii oraz jej praktycznych zastosowań w nowoczesnych systemach SCADA.

Zasada działania technologii

Sercem opisywanego rozwiązania jest zaawansowany system monitoringu, który w czasie rzeczywistym analizuje kluczowe parametry pracy pomp zanurzeniowych:

  • Ciśnienie na wlocie i wylocie pompy
  • Przepływ wody w różnych punktach układu
  • Wibracje i hałas towarzyszące pracy agregatu pompowego
  • Zużycie energii elektrycznej
  • Temperatura silnika i elementów mechanicznych
Schemat systemu monitorowania

Schemat blokowy systemu monitorowania parametrów pomp głębinowych

Wizualizacja danych z czujników

Wizualizacja danych zbieranych przez system monitorowania

System wykorzystuje zaawansowane algorytmy analizy danych, które na podstawie zmian w monitorowanych parametrach potrafią z dużym wyprzedzeniem wykryć symptomy zbliżających się awarii. Dzięki temu możliwe jest zaplanowanie prac konserwacyjnych i naprawczych w optymalnym momencie, przed wystąpieniem poważnej usterki.

Kluczowe komponenty systemu

Wdrażając opisywaną technologię, należy zwrócić uwagę na kilka kluczowych elementów:

  1. Sieć precyzyjnych czujników - pomiary ciśnienia, przepływu, wibracji i innych parametrów wymagają zaawansowanych przetworników o wysokiej dokładności i odporności na warunki środowiskowe.
  2. System akwizycji danych - odpowiedzialny za zbieranie, wstępne przetwarzanie i transmisję pomiarów do centralnej jednostki analitycznej.
  3. Jednostka przetwarzania danych - wyposażona w algorytmy analizy wzorców, sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego, które identyfikują anomalie i przewidują potencjalne problemy.
  4. Interfejs użytkownika - zapewniający intuicyjną wizualizację danych, alarmów i zaleceń dotyczących konserwacji.
  5. System podejmowania decyzji - w zaawansowanych wdrożeniach może automatycznie reagować na wykryte anomalie, np. poprzez zmianę parametrów pracy pompy.

Korzyści ekonomiczne

Implementacja technologii predykcyjnego utrzymania pomp przynosi wymierne korzyści ekonomiczne dla przedsiębiorstw wodociągowych:

Główne korzyści finansowe
  • Redukcja kosztów nieplanowanych przestojów - nawet o 70%
  • Zmniejszenie zużycia energii - od 15% do 25%
  • Wydłużenie żywotności pomp i agregatów - średnio o 30%
  • Optymalizacja kosztów konserwacji - oszczędności rzędu 20-30%
  • Zmniejszenie ryzyka poważnych awarii - redukcja kosztów napraw o 40-60%

Doświadczenia z wdrożeń tej technologii pokazują, że całkowity zwrot z inwestycji następuje zazwyczaj w ciągu 12-24 miesięcy, w zależności od wielkości infrastruktury i wcześniejszego stanu technicznego urządzeń.

Studium przypadku: Wdrożenie w przedsiębiorstwie wodociągowym w Arabii Saudyjskiej

W 2022 roku w Rijadzie (Arabia Saudyjska) zdecydowało się na wdrożenie opisywanej technologii w 18 stacjach pomp głębinowych, działających w wyjątkowo trudnych warunkach pustynnych. Po 12 miesiącach eksploatacji systemu odnotowano następujące rezultaty:

Abdullah Al-Rashidi Mohammed Al-Ghamdi Fahad Al-Otaibi

Zespół odpowiedzialny za wdrożenie projektu w Arabii Saudyjskiej

Parametr Przed wdrożeniem Po wdrożeniu Zmiana
Liczba nieplanowanych przestojów 42 / rok 11 / rok -74%
Zużycie energii elektrycznej 2,85 mln kWh 2,11 mln kWh -26%
Koszty napraw 1,2 mln SAR / rok 0,39 mln SAR / rok -68%
Czas reakcji na anomalie 6-72 godz. 0,2-3 godz. -96%
Ahmad Al-Saleh

"Technologia predykcyjnego utrzymania radykalnie zmieniła sposób zarządzania naszą infrastrukturą wodociągową. W trudnych warunkach pustynnych, gdzie temperatura często przekracza 45°C, niezawodność systemów pompowych jest absolutnie kluczowa. Dzięki temu rozwiązaniu znacząco zmniejszyliśmy liczbę awarii oraz zoptymalizowaliśmy koszty operacyjne."

Ahmad Al-Saleh, Dyrektor ds. Infrastruktury, Arabia Saudyjska

Jak widać, wdrożenie technologii predykcyjnego utrzymania przyniosło znaczące korzyści operacyjne i finansowe, nawet w wyjątkowo wymagających warunkach pustynnych. Szczególnie istotna jest redukcja nieplanowanych przestojów, które stanowią nie tylko problem ekonomiczny, ale mogą także prowadzić do przerw w dostawie wody dla mieszkańców regionów o ograniczonym dostępie do zasobów wodnych.

Integracja z systemami SCADA

Jedną z kluczowych zalet opisywanej technologii jest możliwość jej łatwej integracji z istniejącymi systemami SCADA. Dzięki standardowym protokołom komunikacyjnym (Modbus TCP/IP, OPC UA, MQTT) dane z systemu monitorowania mogą być przekazywane do nadrzędnych systemów zarządzania infrastrukturą wodociągową.

W przypadku systemu HydroNexis, integracja odbywa się poprzez dedykowane moduły, które zapewniają bezproblemową wymianę danych i umożliwiają pełne wykorzystanie algorytmów predykcyjnych w ramach istniejącej infrastruktury IT.

Nasz zespół specjalistów ds. integracji systemów:
Jan Kowalski
Jan Kowalski

Główny Architekt Systemów

Anna Nowak
Anna Nowak

Specjalista ds. Integracji

Piotr Wiśniewski
Piotr Wiśniewski

Inżynier Systemowy

Agata Zielińska
Agata Zielińska

DevOps Engineer

Przyszłość technologii i rozwój

Obecnie trwają intensywne prace nad rozwojem opisywanej technologii w kilku kluczowych obszarach:

  • Zastosowanie zaawansowanych algorytmów uczenia głębokiego do jeszcze dokładniejszej predykcji potencjalnych awarii
  • Integracja z systemami zarządzania energią w celu dalszej optymalizacji kosztów eksploatacji
  • Opracowanie systemów samouczących się, które automatycznie dostosowują parametry pracy pomp do zmieniających się warunków
  • Rozwój mobilnych interfejsów użytkownika umożliwiających monitoring i zarządzanie systemem z poziomu urządzeń przenośnych
  • Tworzenie systemów predykcyjnych dla całych sieci wodociągowych, a nie tylko pojedynczych stacji pomp

Przewiduje się, że w ciągu najbliższych 3-5 lat technologie predykcyjnego utrzymania staną się standardem w branży wodociągowej, przyczyniając się do dalszego zwiększenia niezawodności dostaw wody i redukcji kosztów operacyjnych.

Zespół badawczo-rozwojowy pracujący nad przyszłymi generacjami technologii:
Dr Marek Adamski

Dr Marek Adamski

Kierownik R&D

Dr Katarzyna Kwaśniewska

Dr Katarzyna Kwaśniewska

AI & Machine Learning

Prof. Robert Majewski

Prof. Robert Majewski

Hydraulika Systemowa

Dr Tomasz Duda

Dr Tomasz Duda

Przetwarzanie Sygnałów

Podsumowanie

Technologia predykcyjnego utrzymania pomp zanurzeniowych bazująca na analizie ciśnienia i przepływu stanowi przełomowe rozwiązanie dla przedsiębiorstw wodociągowych. Dzięki zaawansowanej analityce danych możliwe jest wczesne wykrywanie potencjalnych problemów, co przekłada się na znaczące oszczędności finansowe, wydłużenie żywotności urządzeń i zwiększenie niezawodności dostaw wody.

Wdrożenie tej technologii w ramach systemu HydroNexis pozwala na pełną integrację z istniejącymi systemami SCADA, co ułatwia proces implementacji i maksymalizuje korzyści z zastosowania nowoczesnych rozwiązań analitycznych.

Jakub Nowicki
Jakub Nowicki

Główny specjalista ds. technologii predykcyjnych, HydroNexis

Jakub jest ekspertem w dziedzinie systemów predykcyjnego utrzymania infrastruktury wodociągowej. Z wykształcenia inżynier automatyk, od ponad 15 lat zajmuje się wdrażaniem nowoczesnych rozwiązań technologicznych w sektorze wodociągowym. Autor licznych publikacji naukowych oraz patentów z zakresu optymalizacji pracy pomp głębinowych.