优化循环冷却水的运行控制

作者:Danny Blagojevich,Stan Armitage,刘俊杰。本文作者系NALCO Water自动化技术专家。 文章来源:《流程工业》 发布时间:2016-06-13
为了应对日趋严重的全球水资源短缺的压力,水资源的合理充分利用显得越发重要——尽管在某些地区还没有显现出来,区域性水资源短缺已现端倪。越来越多的公司认识到,水资源事关企业运营、盈利能力和品牌声誉,进而开始探索水回用和循环利用等途径,以及尝试使用充满挑战性的水源作为循环冷却水的补充水,例如回用其他系统排放的“废水”。

增加回用水的使用,使得对循环冷却水系统监测和自动化控制的要求也提高了。如果不能对冷却水系统的微小波动及时作出预警措施,应力将产生,并最终影响整个系统操作:工艺低效、设备故障、产品品质降低、环境影响,以及导致巨额罚款甚至工厂关门。

多数情况下,人们了解如何运行操控循环冷却水系统。然而在工业生产最佳实践(Best Practices)中,能否始终执行到位是个问题。因此,在实际生产过程中,许多工厂浪费了大量宝贵的水资源和能源,缩短了设备使用寿命,这些问题源于缺少专业的培训、得不到足够的技术支持以及缺乏数据。在面对回用水应用带来的挑战时,整体解决方案越发重要。

案例分析

近期建设的许多工厂体会到了数据记录和存储带来的好处,有些把探头检测到的数据上传到SCADA或其他记录系统,有些使用PLC收集数据并上传到网站。人们希望通过这些运行数据改进运行和取得战略性目标,而事实上运营者往往并不清楚如何正确处理/利用丰富的运行数据,并且往往只能对紧急报警采取措施。

图1结垢、腐蚀、沉积和微生物问题时刻危害着循环冷却水系统

如图1所示,结垢、腐蚀、沉积和微生物问题时刻危害着循环冷却水系统,带来水和能源的浪费、降低生产效率和设备寿命。当工厂使用回用水时,尤其应该关注这些危害,否则问题可能会快速进展,影响生产目标的实现。预防问题并在问题变得严重之前加以解决,要做到这点,不间断地了解遍布各地的所有系统和现场数据十分必要。

解决方案

解决这一问题的途径之一是依赖远程专家进行数据分析,给出建议和改进措施,达到最优化操作,而拥有一个强大的、基础操作运行逻辑是前提条件,以实现最佳效果,这些运行逻辑和图解请参见图2。在流程图的基础上,针对具体问题提供解决方案,帮客户达成运营目标。

图2 纳尔科3D TRASAR冷却水自动监控技术

要做到这点,应用整体的理念对冷却水系统做完整的MOC(Mechanical机械、Operation操作和Chemical化学)技术审计非常重要,专业知识结合先进的自动化技术,保证水系统的关键运行参数可控。整体解决方案包括化学品、自动化技术、服务和设备,并能达到下面目标:

•通过现场增值服务保证设备维持在最佳水平;

•成熟的化学品方案,高质量的化学品以及专业知识,保证水处理系统在最佳状态运行;

•建模和优化工具,当水质发生变化时及时作出反应,尤其是当水源发生变化时;

•通过自动化手段实现连续的监测和控制;

•24/7/365远程技术支持、故障诊断与排除,以及实现资源管理;

•图形化的仪表板,系统运行状态一目了然,KPI了然于胸。

这些能力我们称之为Detect(检测)、Determine(确定)和Deliver(实现),具体请参见图2。第一步检测现场发现的问题,这些问题可能导致循环冷却水系统的运行和操作控制出现故障。下一步是确定正确的响应措施。最后,系统采取措施使系统恢复正常状态,实现最优化操作。对于大多数问题,纠正措施可在几分钟内自动完成;棘手的问题,远程专家中心可在随后几周内持续关注并提出改进建议。

Detect是通过现场技术服务、正确的化学品方案和自动化设备实现的。设备和化学品使得快速发现问题和波动成为可能。化学品浓度和设备状态也需要及时检测,检测可通过自动化和人工分析的方法实现。现场技术服务包括如何选择化学品方案、设备和最佳控制指标,以满足水处理的挑战、需求和目标。这些必须基于完整的MOC技术审计后对于系统清楚、准确的了解。

在Determine阶段,强大的建模和优化工具,以及全球领先的自动化技术扮演了重要的角色,现场工程师的建议和服务也不可或缺。建模和优化工具应该包括现有操作参数以及系统补水的变化。建模深化了对于“as is”和“to be”的理解,持续改进最终达到目标。选择优秀的自动化技术使在最小化风险和减少人工需求的基础上进行持续优化成为可能。

Deliver由远程技术支持服务和数据库服务所支持。远程专家中心连续监控水处理系统,保证解决方案的效益最大化。专家中心可远程发现系统问题,友好的数据库可使用户随时了解系统运行状态,进行故障排查以及持续改进。

结语

Detect、Determine和Deliver,加上正确的工具,提供了一个有效的改进和优化系统方法,以便完成水处理的目标,即使面对拥有挑战性的循环冷却水系统也游刃有余。

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