TECH DIVE: THE RISE OF THE SMART PUMP
Tuesday, 06 October 2020

智能泵的兴起

物联网(IoT):通过无线网络轻松通信的梦想。

物联网是以往先进技术发展的愿望和梦想。而现如今普及的物联网技术和应用已经遍布我们的日常生活,比如智能手表、智能手机和笔记本电脑的无缝连接。但是,这对于水泵来讲意味着什么呢?

数据驱动的时代见证了智能技术的发展,而水泵作为水处理技术和产品重要部件,近期也成为了物联网发展的受益者。

那什么是物联网智能水泵呢?

物联网智能水泵是一种通过数字化管控水泵,通过大数据、分析、机器学习算法和认知智能等方法最大限度使用数据以提高其效能。从本质上看,智能泵的运行状况得到管控,并在以下方面获取实时信息,从而更好地实施控制和管理:泵的健康运行状况、性能、压力、温度和通过泵的流速等。

物联网智能泵技术的创新意味着,现在通过泵能够收集更多数据和信息,在售后上用于预测何时需要进行维修或更换。同时,由于物联网智能泵的特性,使得用户能够同时监控和管理安装在同一水处理系统中不同位置的多个智能泵。

通过数据收集可预测零部件故障

水处理行业所面对的主要问题之一是,当水处理系统出现意外事故停止运行后所可能引发的意外事件。如果系统或设备出现故障,工程师将停止系统运行并确定出现故障的部件、数量及其所在位置等,诊断和维修时间可能长达数小时甚至更久。

另一个挑战则是,如何能够做到提前发现并替换有问题的零部件,确保水处理系统的正常运行所受影响最小化。

第三方咨询公司Frost&Sullivan最近进行了一项研究调查,以了解和确定终端用户对智能泵的需求及看法。

一位来自美国的工厂经理表示:“困扰我的一个问题是,我们过早的去预估潜在发生的问题和故障。比如说,当我们看到轴承开始损耗或预估出现问题,工作人员就会记录下来并予以更换;然而,这个轴承其实可能还有一年的使用寿命。我们只是因为担心而过早地进行维护和更换。我们这样不是在优化资产,而是在优化可靠性。”

而智能泵能够收集数据,以确定智能泵的当前运行状况,并预测何时需要维修或更换。得益于物联网功能,它还可以使用为供水系统中其他水泵收集的数据来做出更准确的预测,并实时告知用户或管理者水泵是否会出现故障。智能泵的理念和功能是首先消除部件意外发生故障的可能性。大多数标准水泵都需要振动监测,这是一种检查水泵状况的低成本现场解决方案。

构建一个强大而敏锐的生态系统

我们生活在一个数据时代,这无疑是行业领先企业向物联网智能泵投入大量资源的驱动力。

数据驱动的数字化水处理一直是丹麦水泵巨头格兰富(Grundfos)的关注重心,格兰富一直在开发物联网智能水泵,并坚信这将彻底改变全球水资源管理生态系统。

格兰富目前每年生产1800万台水泵,但迫切希望有效收集数据,以便向生产物联网智能泵过渡。爱立信最近公布了其与Telenor Connexion的合作,以帮助格兰富公司建立一个强大而灵活的生态系统,以支持公司未来的物联网愿景。为了收集相关信息,Telenor Connexion为格兰富提供的解决方案具备可管理性信息畅通接口,帮助格兰富管理全球数百万台水泵并将其数字化。

当该系统一旦有效启动,格兰富就能够成功地跟踪和管控各区域甚至联动全球联网泵。所有收集到的数据最终被编译并归口到统一的平台。据称,这些数据的整合及应用可以大大优化水泵的流量和供水量。

智能泵构建智能城市

TECH DIVE: THE RISE OF THE SMART PUMP

随着现代化城市更为关注并改善其能源消耗,全球“智能城市”将成为智能水泵需求增长的一个关键领域。

虽然水泵对建筑物的供暖和制冷、处理和分配水,甚至发电都非常关键,但在有关可持续发展城市的讨论中,却常常被忽视。现实情况是,在现代城市中,水泵可以占到工业能源使用量的40%,而智能水泵可以为希望转型为智能城市的城市提供一种节能解决方案。

液压研究所(Hydraulic Institute)的技术事务主管Peter Gaydon最近在为SmartCitiesDive撰写的一篇文章中探讨了城市应用中智能泵的潜在增长。

Gaydon写道:“智能泵使决策者能够收集和共享数据,从而更好地管理满足系统需求所需的技术和数据支持。在物联网的推动下,效率的提高与智能城市的方法论相一致,以更有效地管理资产和资源,最终实现城市可持续发展目标。”

智能水泵的三大要素

知名企业Xylem报告称,其Flygt Concertor型号的智能废水泵与传统泵相比节能70%。

根据Xylem公司集成系统高级经理Klas Carlsson和应用水系统全球产品经理Stephen Clark的说法,该系列泵产品具有包括边缘计算能力在内的电力电子等集成技术。产品的智能化设置使它们能够在最佳能耗水平下持续运行,并在需要时激活自动清洁功能。

Carlsson在接受Aquatech在线采访时表示,智能水泵结合了三个要素,而非单个零部件的功效: 这包括IE5电机、动力驱动系统(IE2)和液压泵,设计用于最低效率指数(MEI)额定值。而所带来的好处,则有以下为例(以Flygt Concertor系列水泵为例):

  1. 高效的资产管理:智能泵采用自适应技术优化性能。您还可以微调设置以增强操作灵活性。
  2. 无故障运行:智能泵具有内置的集水坑和管道清洁剂,可延长泵的使用寿命,减少异味并改进维保提醒功能。智能泵还具有堵塞检测和自动叶轮旋转自我监控系统。
  3. 节能:智能泵可以自动优化其效率,以减少能源使用并增加节能效应。
  4. 总投资减少:虽然智能泵具有相对较大的前期成本,但随着时间的推移,智能泵可以节省能源使用成本,而无需多次更换泵。
  5. 物联极致:物联网智能水泵系统可轻松连接到智能水泵生态系统中,可用于无线监测智能水泵的健康状况、水流效率,并轻松解决问题。

智能水泵五大实例

我们注意到有几家泵企分别推出智能水泵、系统和传感器,从现有水泵资产中生成更多数据。这里我们选出了五个值得注意的案例与大家分享:

  1. Grundfos格兰富公司开发的SMART Digital, DDA, DDC, DDE 智能系列计量泵
  2. 格兰富的智能数字计量泵系列旨在为水处理、化学和工艺工程提供精确性。微控步进电机驱动高达3000:1的调节比,结合连续全行程长度位移,始终保证精确、平稳、连续的投加。SMART Digital的流量监视器会提醒您计量过程中的故障,而AutoCal功能会在系统压力波动的情况下自动重新校准泵。

  3. KSB公司开发的Guard传感器和PumpDrive变速系统
  4. 德国公司KSB已经开发了一套系统以管理泵的维护维保计划。KSB的防护传感器单元直接安装在泵上,并记录泵的振动和温度。KSB Guard传输和电池单元为传感器单元供电,并将测量数据传输到KSB Guard网关。网关通过移动网络将数据传输到KSB云,供您使用KSB Guard门户或KSB Guard应用程序访问。

    另一个可以连接KSBGuard传感器上的设备是自主式PumpDrive泵驱动变速系统。KSB泵驱动可以连续改变以匹配泵的速度,并根据实际系统需求改变泵的输出,以提高能效和更好的可靠性。PumpDrive也可以通过蓝牙和智能应用程序进行控制,从而将您的智能手机变成PumpDrive的遥控器,而所有数据和信息都可以在应用程序和门户网站上找到。

  5. Danfoss 公司开发的VLT AQUA Drive系统
  6. 水和废水处理厂的日常负荷变化使得在泵等旋转设备上引入电机控制在经济上是可行的。因此,Danfoss拥有一系列适用于物联网智能水泵的系统,包括适用于新项目和改造项目的VLT AQUA Drive。公司表示,与传统解决方案相比,新一代VLT AQUA Drive第一年可节省10%至30%的成本。

    该系统为水和泵的设置提供了一个用户友好的设置,便于安装、节能和电机控制。Danfoss称,通过将所有重要数据集中在一个简单易用的用户界面中,降低了错误配置的风险。

  7. Xylem公司开发的Flygt Concertor和Field Smart Technology (FST) - 实时调整性能
  8. 如前所述,Xylem的Flygt Concertor是一个软件功能和硬件之间的完全集成系统,针对废水泵送进行了优化。这种新的污水泵系统可以感知环境的运行状况,并实时调整性能,以向操作员提供反馈。Xylem表示,该系统已在25-30个国家实现销售,遍布“不同地区和不同细分市场的客户群”。

    FST系统则使操作员能够了解泵的运行位置、现状和环境,以及判断是否需要维护,用户可以在高安全性的云端进行访问实时数据并从远处做出明智的决策。

    来自Xylem的Stephen Clark说:“这意味着客户可以远程监控和控制水泵,以最大限度地延长正常运行时间和高效运行——所有这些都不需要工作人员花时间前往现场,尤其是在Covid-19流感大流行期间。”

  9. 8power公司开发的振动能量采集系统
  10. 英国工程公司8power并没有设计和销售泵,而是开发了一种振动能量收集(VEH)装置,可以对现有泵进行改造。VEH设备可连续监测泵的状态,并通过状态消息或蓝牙向发送定期数据。由泵的振动所产生的能量,VEH能够予以储存,为传感器的运行和无线通信功能提供动力,即使在泵停止运行的时候也是如此。

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