DP 시스템이 지멘스 기술을 기반으로 개발한 MACS 시스템은 에너지를 절약하고 폐수 처리장에 추가 부하 용량을 제공합니다.스웁스크하고 일와와에서 구현한 솔루션으로 더 많은 주민들에게 서비스를 제공할 수 있어요.
DP System은 기술 솔루션과 소프트웨어 솔루션을 결합한 도구를 개발했어요.MACS (모델 기반 고급 제어 시스템) 의 목표는 폐수 처리장의 기술 효율성을 극대화하고 에너지 소비를 줄이는 거예요.시스템은 자동화 시스템 갖춘 거의 모든 처리 공장에서 작동할 수 있어요.해결책은 그 중에서도 일와와 스웁스크에 있는 폐수 처리장에서 이미 구현됐어요.
2018년부터 개발된 MACS는 유기 화합물과 영양소 통합 제거 시스템을 기반으로 하는 생물학적 폐수 처리장 운영을 지원하도록 설계됐어요.솔루션의 개별 구성 요소가 기술 프로세스의 성능을 최적화해요.주요 기능 중 하나는 생물 반응기 제어를 담당하는 모듈에서 수행해요.“
질소와 인 함량에 대한 표준화된 파라미터를 충족하는 수준의 정화를 달성하려면 폐수 처리장이 필요해요.MACS 시스템은 폐수 처리 프로세스를 최적화하여 환경 배출 요구 사항을 더 쉽게 충족할 수 있게 해줘요.적용된 알고리즘은 최소한의 에너지 소비로 이러한 목표를 달성할 수 있게 해줘요.또한 이 시스템은 외부 재순환을 최적화하여 효율적인 바이오매스 관리를 지원하고 활성 슬러지가 처리된 폐수로 넘어가는 것을 방지해요.”
DP 시스템 산업 자동화부 책임자인 로버트 울락이 말해요.
MACS 시스템을 사용하면 에너지 소비를 줄이면서 폐수 처리장의 기술 효율성을 극대화할 수 있어요.
MACS 시스템은 무엇보다도 스웁스크에 있는 폐수 처리장에서 구현됐어요.
구현된 기술 덕분에 처리 공정에 사용되는 화학 물질의 양을 최적화할 수 있어요.DP System에서 개발한 솔루션은 또한 처리 공장에서 수행하는 생화학 공정에서 에너지를 절약할 수 있게 해줘요.“
폐수 처리장에서의 생화학 반응은 살아있는 유기체가 관여하기 때문에 통제하기가 가장 어려운 것 중 하나예요.이 프로세스들은 전기 에너지에 대한 수요도 높아요.”
DP 시스템 산업 자동화 부서 커머셜 디렉터인 애덤 파체스니가 말해요.
MACS 솔루션에 사용된 처리장의 알고리즘과 수학적 모델을 통해 처리 프로세스를 수행하는 생물의 환경을 미리 예측하여 관리할 수 있어요.그 결과 효율성이 향상돼요, 특히 에너지 소비 측면에서.이 접근법은 또한 기존 처리 공장 인프라의 사용을 최적화하는 것을 가능하게 해줘요.
“현대화 작업의 출발점은 에너지 지출 감소와 관련된 배출 기준 충족의 필요성이었어요.변경 사항을 구현한 결과 효율성이 25~ 35% 향상됐어요.이 중 약 14% 는 제어 개선 때문이고 나머지 부분은 송풍기를 현대적이고 에너지 효율적인 장치로 교체한 결과예요.정상 가동에서는 공장 자급률이 80% 수준인데 가끔은 100% 에 달하기도 해요.이것은 우리가 에너지에 독립적이라는 뜻이에요.이것은 DP 시스템 솔루션을 구현한 직접적인 결과예요.”
스웁스크 폐수 처리장 매니저 카지미에시 스타치라가 말해요.
스웁스크에 구현된 MACS 솔루션은 에어레이션, 내부 및 외부 재순환을 제어하고 송풍기와 믹서 같은 주요 액추에이터의 작동을 조절하는 데 사용돼요.응고제 투여 모듈도 구현됐어요.제어 시스템의 효율적인 작동을 보장하는 데 필수적인 역할은 설치의 포괄적인 계측을 통해 이루어져요.
“응용 제어의 효과는 처리장 프로세스에 대한 심층적인 기술 지식, 자동화 원리에 대한 전문 지식, 수학적 모델과 예측 제어에 기반한 엔지니어링을 결합한 결과예요.”
카지미에즈 스타치라가 말해요.
MACS 시스템은 에어레이션, 내부 및 외부 재순환을 제어하고 블로어와 믹서 같은 액추에이터의 작동을 조절하는 데 사용돼요.
MACS는 기존 PLC 컨트롤러와 산업용 컴퓨터를 결합한 지멘스 기술을 사용하여 설계됐어요.
솔루션은 기존 PLC 컨트롤러와 산업용 컴퓨터를 통합하는 지멘스 기술을 사용하여 설계됐어요.A SIMATIC 박스 PC통신 모듈이랑 함께 제어에 사용됐어요.지멘스 산업용 PC는 제어 캐비닛 공간을 최소한으로 차지하면서 고성능, 넓은 작동 온도 범위, 진동에 대한 내성이 특징이에요.또한 열악한 환경 조건에서도 안정적으로 작동하도록 설계되었어요.
“우리가 지멘스 솔루션을 선택한 이유는 프로그래머블 로직 컨트롤러의 기능과 고성능 산업용 컴퓨터를 결합한 다용도 플랫폼이기 때문이에요.이 컴퓨팅 파워는 MATLAB 환경과의 통합에 필수적이에요. MATLAB 환경은 수학적 모델을 구현하고, 처리장의 생화학적 프로세스를 재현하고, 공정 제어를 위한 계산을 수행하는 데 사용돼요.이 접근 방식 덕분에 같은 환경에서 최적화 계층과 제어 시스템을 쉽게 통합할 수 있었어요.”
DP 시스템 산업 자동화부 책임자인 로버트 울락이 설명해요.
소형 산업용 컴퓨터인 SIMATIC Box PC는 통신 모듈과 함께 시스템을 제어하는 데 사용돼요.
MACS 시스템 구현의 중요한 이점은 그 시스템을 사용하는 시설에서 수행하는 프로세스의 안전성이 향상된다는 것이 널리 알려진 사실이에요.
현대화는 처리 공장의 기존 인프라를 교체할 필요가 없는 방식으로 진행됐어요.누락된 측정값을 보완한 기존 측정 장치가 통합되어 MACS 시스템 작동에 필요한 데이터를 제공해요.결과적으로 DP 시스템 솔루션에서 생성된 제어 신호는 플랜트의 기존 제어 인프라에서 실행되는데, 이 인프라에는 약간의 업그레이드만 거쳤어요.그 결과, 상대적으로 적은 투자에도 불구하고 상당한 재정적, 환경적 이점을 얻을 수 있었어요.
“처리장 현대화 중에 작업자 지원 역할을 하는 더 높은 수준의 제어 레이어를 추가로 도입했어요.구현 후에는 MACS 시스템이 최적의 프로세스 제어 파라미터를 선택하고 자동으로 설정해요.”
DP 시스템의 프로젝트 매니저인 토마시 체르제시야넥이 말해요.
솔루션 구현에는 약 6개월이 걸렸고, 캘리브레이션은 1년 정도 걸렸기 때문에 다양한 계절에 따른 시설 운영 특성을 고려할 수 있어요.
가장 중요한 이점으로는 전기 소비 감소로 인한 에너지 절약이에요.생물학적 부분의 공정 안정성을 높이는 것도 가능했어요.게다가 시스템 정보의 지원을 받는 직원들은 이제 프로세스 감독에 덜 관여하게 되어 시간을 더 효율적으로 사용할 수 있어요.
현대화를 통해 달성한 또 다른 이점은 시설에서 수행하는 프로세스의 안전성이 크게 향상되었다는 것입니다.구현된 솔루션으로 약 20,000PE (인구 환산) 의 추가 부하 용량 예비를 달성할 수 있어요.이렇게 하면 처리 공장에서 기존 원자로를 사용하여 처리하기 위해 더 많은 양의 폐수를 받아들일 수 있어요.
“현대화 전에는 처리장에서 주민 25만 명으로부터 폐수를 받을 수 있었는데 지금은 35만 명이에요.이 결과는 무엇보다도 최적화 솔루션 구현 덕분에 달성됐어요.우리는 DP System이 구현 작업에 참여했고 시스템 성능에 만족해요.적용된 솔루션은 우리 처리장을 매일 운영하는 데에도, 그리고 강우 후 폐수가 많이 유입되는 기간과 같은 심각한 상황에서도 효과가 입증됐어요.”
스웁스크에 있는 처리장에서 나온 카지미에시 스타치라를 요약한 거예요.
지멘스 디바이스에서 실행되는 MACS 솔루션이 구현된 또 다른 시설은 일와에 있는 폐수 처리장이에요.이 경우, 구현의 주된 이유는 처리된 폐수의 질소 함량을 줄여야 했기 때문이에요.DP 시스템이 입찰에서 낙찰되어 재순환 제어를 담당하는 제어 요소, 댐퍼, 구동 부품 교체 관련 작업을 시작했어요.
현대화에는 내부 및 외부 재순환, 통기 제어, PIX 응고제 투여가 포함됐어요.완료된 작업의 일환으로 외부 재순환 시스템이 유입되는 폐수의 양을 기반으로 하는 제어 알고리즘에서 2차 정화기의 슬러지 수준을 기반으로 하는 알고리즘으로 변경됐어요.이러한 변화의 결과로, 보조 정화기에 설치된 출구 게이트를 자동화해야 했어요.현대화로 처리된 폐수의 질이 개선됐어요.에너지 절약 측면에서도 눈에 띄는 이점이 달성됐어요.
“에너지 소비는 처리장으로 흐르는 폐수의 종류에 따라 크게 달라져요.더 어려운 부하에는 더 많은 공기와 상당한 양의 전기를 소비하는 송풍기가 필요해요.유입되는 폐수의 농도가 다르기 때문에 새 솔루션이 얼마나 에너지 효율적인지 정확하게 평가하기는 어려워요.하지만 안정적으로 작동할 때는 설비의 성능이 크게 향상되고 에너지 효율이 높아지는 것을 볼 수 있어요.적절한 순간에 댐퍼를 제어하고 송풍기를 끄면 전기 소비를 확실히 줄일 수 있어요.최적화 덕분에 이제 폐수 처리 시스템의 기능을 완전히 활용할 수 있어요.”
일와에 있는 폐수 처리장 부국장 크시슈토프 드라제프스키가 말해요.
MACS 시스템이 이라와에서 몇 년째 사용돼요.스웁스크에 있는 처리 플랜트와 비슷하게, 구현에 6개월 정도 걸렸어요. 그 후 시설 특정 조건에 맞게 적응하는 데 약 1년이 걸렸어요.연 주기로 시설에서 발생할 수 있는 모든 계절 현상을 분석했어요.현재 응용 솔루션으로 에너지를 12% 정도 줄일 수 있어요.공정 효율성이 향상된다는 것은 전체 공장 처리량이 늘어나고 더 많은 양의 폐수를 처리할 수 있다는 뜻이기도 해요.
“표준 PID 컨트롤러 대신 프로세스 모델과 결과 예측, 즉 MPC (모델 예측 제어) 알고리즘을 사용하여 솔루션을 구현했어요.이런 유형의 컨트롤러의 작동 지점은 기술 한계에 훨씬 가까우며, 이는 자동으로 프로세스 효율성 향상과 플랜트 처리량 향상으로 이어져요.” DP 시스템의 로버트 왈락에 대해 설명해요.
“지멘스가 제공하는 솔루션은 모델 기반 제어의 광범위한 기능을 고려할 뿐만 아니라 인공 지능인 기계 학습 (딥러닝) 도 지원해요.이 모든 것이 제어 효율성을 높이고 에너지 소비를 최적화하고 프로세스 성능을 개선할 수 있는 추가적인 기회를 제공해요.” 지멘스 폴스카의 마이클 울린스키를 강조해요.
구현된 솔루션은 화학 공정에서 얻을 수 있는 바이오가스의 양을 극대화하는 데 도움이 돼요.MACS 시스템의 또 다른 이점은 특정 작업에 필요한 시간이 줄어든다는 거예요.
“어떤 면에서는 노동 투입을 줄이는 것이 가능했어요.이는 무엇보다도 2차 정화기의 제어에도 적용돼요. 현대화 전에는 슬러지 수위를 조절하기 위해 게이트를 수동으로 조정해야 했는데 지금은 이 공정이 완전히 자동화되어 있어요.”
크시슈토프 드라제프스키 노트.
“MACS 시스템으로 측정 장치를 지속적으로 모니터링할 수 있어요.무엇보다도 전류 측정의 신뢰성을 평가할 수 있어요.시스템이 특정 측정을 신뢰할 수 없다고 판단하면 사용자에게 알리고 대체 측정으로 전환하거나 과거 값을 기반으로 제어 알고리즘을 설정해요.”
DP 시스템에서 토마스 체르제시야넥을 추가해요.
