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塔科马市污水处理厂迁移到现代 DCS,获得对运营的清晰洞察

PlantPAx DCS 替代传统系统,节省能源并提高过程可见性

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挑战

  • 废水处理厂的既有系统效率低下,需要更新以防止过时
  • 城市需要可扩展、灵活的系统来提高效率、节约能源并改善运营可见性

解决方案

  • PlantPAx DCS - 现代 DCS 提供标准化和简化的全厂控制,允许轻松实施修改
  • 生产智能和历史数据采集软件 - 软件提供对运营的实时可见性和历史趋势,便于故障排除

成果

  • 标准化控制 - 改善了操作员的易用性,缩短了工程部署时间;允许修改和定制图形
  • 节能 - DCS 的能源数据被传送到能源管理团队,帮助确定运营效率,每年为城市节省 34,000 美元的能源成本

废水不仅仅是从厕所冲洗或从浴缸排出的水。它有多种形式,包括暴雨中的雨水,这些雨水可能携带化学物质和其他物质,如果在经过废水处理过程之前使用,可能会造成伤害。 

塔科马是西雅图以南的一个城市,位于一个以全年降雨量著称的州。该市深知适当的水和废水处理对于为其 208,000 多名居民提供服务和保障安全的重要性。

塔科马市环境服务部门运营着两座污水处理厂,即中央和北端处理厂,这两座处理厂合计维护着一条长达 650 英里的收集系统中的 48 个泵站。

中央处理厂建于 1954 年,1988 年完成二级处理升级,以满足美国环境保护局 (EPA) 的新排放标准。2006 年,实施了额外升级,将工厂的处理能力提高到每天 1.39 亿加仑 (MGD)。

北端处理厂建于 1968 年,处理能力为 3000 万加仑/天。为满足美国环保署的要求,该厂在 80 年代末完成了主要升级,并于 1997 年对二级处理进行了升级。与其他废水处理设施不同,北端处理厂是一个物理/化学处理厂,因其占地面积较小,且将固体物质转移到中央处理厂进行处理。

这两家工厂都在使用数十年历史的设备,急需升级改造。

“我们一直在处理不再适合或支持我们运营的遗留系统,”塔科马市环境服务部塔科马自动化支持团队的 Chris Roberts 说。“我们不是‘想要’而是‘需要’为中央和北端工厂找到一种新解决方案,以实现更顺畅、更高效的流程。”

做好(准备)工作

该市与一家专门从事水和废水设施规划、设计和建造的环境工程公司Carollo Engineers合作,帮助进行技术选型。双方团队评估了不同解决方案的功能、支持服务、相关成本等。经过广泛的选型过程,罗克韦尔自动化的 PlantPAx 分布式控制系统 (DCS) 脱颖而出。

“作为 DCS 行业中的一家小型企业,我们需要一个能够提供我们所需的动手支持的解决方案和合作伙伴,”Roberts 说。“通过我们的研究和评估,我们发现罗克韦尔自动化提供了我们所需要的本地编程和技术支持,而且价格具有竞争力。”

技术选型过程完成后,团队继续与 Carollo Engineers 合作,为系统实施做准备。这包括制定系统标准、了解老化系统中的潜在未知因素、创建所有新的 P&ID 和控制叙述,并准确确定如何将概念验证转化为两个工厂的可实施设计。

经过三年的准备,该市已准备好实施完全标准化的 PlantPAx DCS 和生产智能解决方案,以帮助提高工厂效率、节约能源并改善运营可见性。

旧换新

灵活、现代化的 DCS 提供了一个全厂解决方案,具有预定义的代码和面板,可提高操作员的易用性。带有附加指令的详细过程对象库允许采用标准操作方法,缩短工程部署时间,并简化非罗克韦尔自动化设备的集成。 

“我们的运营团队要求修改定制图形,使其更接近灰度标准,但允许使用更多颜色来匹配工厂的现有配色方案。由于 PlantPAx 系统及其对象库的灵活性,我们能够轻松实现这一点。”Roberts 说道。

实施了历史数据库和生产智能软件,以改善操作员对关键过程和性能数据的了解。历史数据库从每个工厂的设备和仪表中收集并存档有价值的数据,操作员现在拥有自动报告功能,并且可以轻松了解历史和实时过程趋势,例如泵送指标,以及来自控制室的所有过程操作。

作为解决方案的一部分,团队实施了 22 个新的可编程逻辑控制器以及来自罗克韦尔自动化的工业数据中心,以帮助减少服务器占用空间并提高基础设施的可靠性。工业数据中心是一个标准的预配置基础设施,提供一个虚拟化环境,用于测试配置和软件更改,而不会影响生产,这对该市来说是必不可少的。它还捆绑了来自领先 IT 供应商和罗克韦尔自动化战略联盟合作伙伴的技术,思科和 Panduit。

完整解决方案的实施过程始于 2015 年 4 月,切换于 2017 年完成,泵站只计划进行少量额外升级。

清晰易见  

总之,现代 DCS 帮助该城市更清楚地了解其过程。

借助新系统,城市正在实施预测性维护策略,而非被动维护。如果旧系统发出警报或出现任何问题,操作员必须亲自前往检查情况。现在,他们可以通过中央控制室的过程软件获得情境化数据,从而缩短故障处理时间并降低与运营延迟相关的成本。

我们一直致力于寻找更好、更高效的工厂运营方式,而我们现在拥有的现代 DCS 系统正好帮助我们实现了这一目标。

新系统改善了从烦扰到严重的各种报警数量。这有助于确保一切正常运行,并允许操作员预先解决任何潜在问题。

“我们的操作员现在可以使用更多数据进行观察,并且这些数据以一种让他们能够了解过程各个阶段发生了什么的方式进行组织,”Roberts 说。“标准化的语言和图形也使得记录过程和关键数据点变得更加容易。”

来自现代 DCS 的能源数据向能源管理团队提供信息,以帮助确定节能来源。目前,该团队已确定每年节省超过 34,000 美元。这有助于该市通过更好地装备能源管理团队来分析过程并发现潜在的效率,例如降低压力设定点以减少所需的泵数量,从而节省能源,来实现其节能目标。

“我们一直在努力寻找更好、更高效的工厂运营方式,而我们现在拥有的现代 DCS 系统正在帮助我们实现这一目标,”Roberts 说。

上述结果是 塔科马市环境服务部门 使用罗克韦尔自动化产品和服务与其他产品相结合的具体结果。具体结果可能因其他客户而异。

PlantPAx 是罗克韦尔自动化公司的商标。

发布时间 2019年11月29日

主题: Process Automation Control Water Wastewater PlantPAx PlantPAx DCS
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