ÖRNEK OLAY İNCELEMESİ

Atıksu arıtma tesisi kontrolünün optimizasyonu

Siemens teknolojilerine dayanan DP System tarafından geliştirilen MACS sistemi enerji tasarrufu sağlar ve atık su arıtma tesisleri için ek yük kapasitesi sağlar. Słupsk ve Iława'da uygulanan çözüm, daha fazla sayıda sakine hizmet vermeye izin veriyor.

DP System, teknolojik ve yazılım çözümlerini birleştiren bir araç geliştirdi. MACS'nin (Model Tabanlı Gelişmiş Kontrol Sistemi) amacı, atık su arıtma tesislerinin teknolojik verimliliğini en üst düzeye çıkarmak ve enerji tüketimini azaltmaktır. Sistem, otomasyon sistemleri ile donatılmış hemen hemen her arıtma tesisinde çalışabilir. Çözüm, diğerlerinin yanı sıra Iława ve Słupsk'taki atık su arıtma tesislerinde zaten uygulanmıştır.

Model tabanlı öngörücü kontrol

2018'den beri geliştirilen MACS, organik bileşikler ve besinler için entegre temizleme sistemlerine dayalı biyolojik atık su arıtma tesislerinin çalışmasını desteklemek üzere tasarlanmıştır. Çözümün bireysel bileşenleri, teknolojik süreçlerin performansını optimize eder. Anahtar işlevlerden biri biyolojik reaktörlerin kontrolünden sorumlu modül tarafından gerçekleştirilir.“

Azot ve fosfor içeriği için standartlaştırılmış parametreleri karşılayan bir saflaştırma seviyesi elde etmek için bir atık su arıtma tesisi gereklidir. MACS sistemi, atık su arıtma sürecini optimize ederek çevresel deşarj gereksinimlerini karşılamayı kolaylaştırır. Uygulanan algoritmalar, bu hedeflere minimum enerji tüketimi ile ulaşılmasını sağlar. Sistem ayrıca harici devridaimi optimize ederek verimli biyokütle yönetimini destekler ve aktif çamurun arıtılmış atık sulara taşınmasını önler.”
DP System Endüstriyel Otomasyon Departmanı Direktörü Robert Wlaźlak diyor.

DP System - Optimization of wastewater treatment plant control - OpenGraph

MACS sistemi, enerji tüketimini azaltırken atık su arıtma tesislerinde teknolojik verimliliğin maksimize edilmesini sağlar.

MACS sistemi diğerlerinin yanı sıra Słupsk'taki atık su arıtma tesisinde uygulanmıştır.

Uygulanan teknolojiler, arıtma işlemlerinde kullanılan kimyasalların miktarını optimize etmeyi mümkün kılar. DP System tarafından geliştirilen çözüm, arıtma tesisi tarafından yürütülen biyokimyasal işlemlerde de enerji tasarrufu sağlar.“

Atıksu arıtma tesislerindeki biyokimyasal reaksiyonlar, canlı organizmaları içerdikleri için kontrol edilmesi en zor reaksiyonlar arasındadır. Bu süreçlerin elektrik enerjisine de yüksek bir talebi var.”
DP System Endüstriyel Otomasyon Departmanı Ticari Direktörü Adam Paczesny diyor.

MACS çözümünde kullanılan arıtma tesisinin algoritmaları ve matematiksel modelleri, arıtma süreçlerini gerçekleştiren canlı organizmalar için çevrenin önceden hareket ederek öngörücü yönetimini sağlar. Bu, özellikle enerji tüketimi açısından artan verimlilik ile sonuçlanır. Bu yaklaşım aynı zamanda mevcut arıtma tesisi altyapısının kullanımını optimize etmeyi de mümkün kılar.

Atıksu arıtma tesisinin modernizasyonu

“Modernizasyon çalışmasının başlangıç noktası, enerji harcamalarını azaltmakla bağlantılı olan emisyon standartlarını karşılama ihtiyacıydı. Uygulanan değişiklikler sonucunda verimlilik% 25 ila 35 arttı. Bunun yaklaşık% 14'ü gelişmiş kontrolden kaynaklanırken, kalan kısım üfleyicilerin modern, daha enerji verimli ünitelerle değiştirilmesinden kaynaklandı. Normal çalışma altında, tesis% 80'lik bir kendi kendine yeterlilik seviyesine ulaşır, ancak zaman zaman bu% 100'e bile ulaşır. Bu, enerjiden bağımsız olduğumuz anlamına gelir. Bu, DP System çözümünün uygulanmasının doğrudan bir sonucudur.”
Słupsk'taki atık su arıtma tesisi Müdürü Kazimierz Stachyra diyor.

Słupsk'ta uygulanan MACS çözümü, havalandırmayı, iç ve dış devridaimi kontrol etmek ve üfleyiciler ve mikserler gibi anahtar aktüatörlerin çalışmasını düzenlemek için kullanılır. Bir pıhtılaştırıcı dozaj modülü de uygulanmıştır. Kontrol sisteminin verimli çalışmasını sağlamada önemli bir rol, kurulumun kapsamlı enstrümantasyonu ile oynanır.

“Uygulanan kontrolün etkinliği, arıtma tesisi süreçleri ile ilgili derinlemesine teknolojik bilginin, otomasyon ilkelerindeki uzmanlığın ve matematiksel modellere ve öngörücü kontrole dayalı mühendisliğin birleştirilmesinden kaynaklanmaktadır.”
diyor Kazimierz Stachyra.

MACS sistemi havalandırmayı, iç ve dış devridaimi kontrol etmek ve üfleyiciler ve karıştırıcılar gibi aktüatörlerin çalışmasını düzenlemek için kullanılır.

MACS, geleneksel bir PLC denetleyicisini endüstriyel bir bilgisayarla birleştiren Siemens teknolojisi kullanılarak tasarlanmıştır.

Çözüm, geleneksel bir PLC denetleyicisini endüstriyel bir bilgisayarla entegre eden Siemens teknolojisi kullanılarak tasarlanmıştır. BİR SIMATIC Box PC, iletişim modülleri ile birlikte, kontrol için kullanıldı. Siemens endüstriyel PC'ler, kontrol kabininde minimum yer kaplarken yüksek performans, geniş çalışma sıcaklığı aralığı ve titreşimlere karşı direnç ile karakterize edilir. Ayrıca zorlu çevre koşullarında güvenilir bir şekilde çalışacak şekilde tasarlanmıştır.

“Programlanabilir bir mantık denetleyicisinin yeteneklerini yüksek performanslı bir endüstriyel bilgisayarla birleştiren çok yönlü bir platform olduğu için Siemens çözümünü seçtik. Bu hesaplama gücü, matematiksel modelleri uygulamak, arıtma tesisinin biyokimyasal süreçlerini yeniden üretmek ve proses kontrolü için hesaplamalar yapmak için kullanılan MATLAB ortamı ile entegrasyon için gereklidir. Bu yaklaşım, optimizasyon katmanını aynı ortamdaki kontrol sistemi ile kolayca entegre etmemizi sağladı.”
DP System Endüstriyel Otomasyon Departmanı Direktörü Robert Wlaźlak açıklıyor.

Kompakt bir endüstriyel bilgisayar olan SIMATIC Box PC, iletişim modülleri ile birlikte sistemi kontrol etmek için kullanılır.

Enerji verimliliği alanında faydalar

MACS sistemini uygulamanın önemli bir faydası, onu kullanan tesis tarafından yürütülen süreçlerin güvenliğinde geniş anlamda anlaşılan artıştır.

Modernizasyon, arıtma tesisinin mevcut altyapısının değiştirilmesine gerek kalmayacak şekilde gerçekleştirildi. Ek eksik ölçümlerle desteklenen mevcut ölçüm cihazları entegre edildi ve MACS sisteminin çalışması için gerekli verileri sağladı. Buna karşılık, DP System çözümü tarafından üretilen kontrol sinyalleri, tesisin sadece küçük iyileştirmelerden geçen mevcut kontrol altyapısı tarafından yürütülür. Sonuç olarak, nispeten düşük yatırıma rağmen, önemli finansal ve çevresel faydalar elde edildi.

“Arıtma tesisinin modernizasyonu sırasında, operatöre destek olarak hizmet veren ek, daha üst düzey bir kontrol katmanı getirdik. Uygulamadan sonra, MACS sistemi optimum proses kontrol parametrelerini seçer ve otomatik olarak ayarlar,”
DP System Proje Yöneticisi Tomasz Chrześcijanek diyor.

Çözümün uygulanması yaklaşık altı ay sürerken, kalibrasyonu yaklaşık bir yıl sürdü ve tesisin farklı mevsimlerde operasyonel özelliklerinin dikkate alınmasına izin verdi.

En önemli faydalar, azaltılmış elektrik tüketiminden kaynaklanan enerji tasarrufunu içerir. Biyolojik bölümdeki süreçlerin stabilitesini artırmak da mümkün olmuştur. Buna ek olarak, sistemden gelen bilgilerle desteklenen çalışanlar artık süreç denetimine daha az katılıyor ve zamanlarının daha etkili bir şekilde kullanılmasına izin veriyor.

Kazimierz Stachyra, Yönetici, Słupsk'ta atık su arıtma tesisi

Modernizasyon yoluyla elde edilen bir diğer fayda, tesis tarafından yürütülen süreçlerin güvenliğinde geniş anlamda anlaşılan artıştır. Uygulanan çözüm, yaklaşık 20.000 PE (Nüfus Eşdeğeri) ek bir yük kapasitesi rezervi elde etmeyi mümkün kılar. Bu, arıtma tesisinin halihazırda mevcut reaktörü kullanarak işleme için daha fazla miktarda atık su kabul etmesini sağlar.

Modernizasyondan önce, arıtma tesisi 250.000 kişiden atık su alabiliyordu, oysa şimdi 350.000 kişiye hizmet veriyor. Bu sonuç, diğer şeylerin yanı sıra, optimizasyon çözümlerinin uygulanması sayesinde elde edildi. DP System'in uygulama çalışmalarına katılımından ve sistemin performansından memnunuz. Uygulanan çözümler hem arıtma tesisimizin günlük işleyişinde hem de yağıştan sonra yoğun atık su akışı dönemleri gibi kritik durumlarda etkili olduğunu kanıtlıyor.”
Słupsk'taki arıtma tesisinden Kazimierz Stachyra'yı özetliyor.

Iława'daki atık su arıtma tesisinin modernizasyonu

Siemens cihazlarında çalışan MACS çözümünün uygulandığı bir diğer tesis de Iława'daki Atıksu Arıtma Tesisidir. Bu durumda, uygulamanın birincil nedeni, arıtılmış atık sulardaki nitrojen içeriğini azaltma ihtiyacıydı. DP System ihaleyi kazandı ve devridaim kontrolünden sorumlu kontrol elemanlarının, amortisörlerin ve tahrik bileşenlerinin değiştirilmesini içeren çalışmaya başladı.

Modernizasyon iç ve dış devridaim, havalandırma kontrolü ve PIX pıhtılaştırıcılarının dozajını kapsıyordu. Tamamlanan çalışmanın bir parçası olarak, harici devridaim sistemi, gelen atık su hacmine dayalı bir kontrol algoritmasından ikincil temizleyicilerdeki çamur seviyelerine dayalı bir algoritmaya değiştirildi. Bu değişikliklerin bir sonucu olarak, ikincil temizleyicilere monte edilen çıkış kapılarını otomatikleştirmek gerekiyordu. Modernizasyon, arıtılmış atık suyun kalitesinin iyileştirilmesine yol açtı. Enerji tasarrufu açısından da gözle görülür faydalar elde edilmiştir.

“Enerji tüketimi büyük ölçüde arıtma tesisine akan atık su türüne bağlıdır. Daha zor bir yük, daha fazla hava ve önemli miktarda elektrik tüketen üfleyicilerin kullanılmasını gerektirir. Farklı konsantrasyonlarda gelen atık suyun değişkenliği nedeniyle, yeni çözümün ne kadar enerji verimli olduğunu tam olarak değerlendirmek zordur. Bununla birlikte, istikrarlı çalışma sırasında performansta önemli bir iyileşme ve tesisatın enerji verimliliğinin arttığını gözlemliyoruz. Damperlerin kontrol edilmesi ve üfleyicilerin doğru anlarda kapatılması, elektrik tüketimini net bir şekilde azaltmayı mümkün kılar. Optimizasyon sayesinde artık atık su arıtma sisteminin yeteneklerini tam olarak kullanabiliyoruz.”
Iława'daki Atıksu Arıtma Tesisi Başkan Yardımcısı Krzysztof Draszewski diyor.

MACS sistemi Iława'da birkaç yıldır kullanılmaktadır. Słupsk'taki arıtma tesisine benzer şekilde, uygulanması yaklaşık altı ay sürdü ve ardından tesisin özel koşullarına yaklaşık bir yıl adaptasyon yapıldı. Yıllık bir döngü boyunca, tesiste meydana gelebilecek tüm mevsimsel olaylar analiz edildi. Şu anda uygulanan çözüm, yaklaşık %12 oranında enerji azaltımı sağlıyor. İyileştirilmiş proses verimliliği aynı zamanda tüm tesisin daha yüksek verimi ve daha büyük hacimlerde atık su işleme yeteneği anlamına gelir.

“Standart PID kontrolörleri yerine, bir süreç modeli ve sonuçta ortaya çıkan tahminler, yani MPC (Model Predictive Control) algoritmaları kullanarak çözümler uyguladık. Bu tip kontrolörlerin çalışma noktaları teknolojik sınırlara çok daha yakındır ve bu da otomatik olarak daha yüksek proses verimliliği ve gelişmiş tesis verimi anlamına gelir.” DP System'den Robert Wlaźlak açıklıyor.

“Siemens tarafından sağlanan çözümler sadece model tabanlı kontrolün geniş yeteneklerini hesaba katmakla kalmıyor, aynı zamanda yapay zeka için de destek sunuyor: Makine Öğrenimi (Derin Öğrenme). Tüm bunlar daha yüksek kontrol verimliliği sağlar ve enerji tüketimini optimize etmek ve daha iyi proses performansı elde etmek için ek fırsatlar sağlar.” Siemens Polska'dan Michał Urliński'yi vurguluyor.

Uygulanan çözüm, kimyasal işlemlerde elde edilen biyogaz miktarının maksimize edilmesini kolaylaştırır. MACS sisteminin bir diğer yararı, belirli görevler için gereken sürenin azaltılmasıdır.

“Bazı yönlerden işgücü girdisini azaltmak mümkün olmuştur. Bu, diğer şeylerin yanı sıra, modernizasyondan önce çamur seviyelerini düzenlemek için kapıların manuel olarak ayarlanmasını gerektiren ikincil temizleyicilerdeki kontrol için de geçerlidir, oysa şimdi bu süreç tamamen otomatiktir.”
Krzysztof Draszewski not eder.

“MACS sistemi, ölçüm cihazlarının sürekli izlenmesini sağlar. Diğer şeylerin yanı sıra, mevcut ölçümlerin güvenilirliğinin değerlendirilmesine izin verir. Sistem, belirli bir ölçümün güvenilmez olduğunu belirlerse, kullanıcıyı bilgilendirir ve alternatif bir ölçüme geçer veya kontrol algoritmasını geçmiş değerlere dayandırır.
DP System'den Tomasz Chrześcijanek'i ekler.