AERZEN to wiodący na arenie międzynarodowej producent wysokowydajnych sprężarek powietrza i specjalista ds. zastosowań, w szczególności w zakresie oczyszczania ścieków w oczyszczalniach ścieków. Firma AERZEN nie tylko buduje maszyny sprężające media gazowe. Stworzyła także możliwości wdrażania tych maszyn i sterowania nimi w sposób wysoce wydajny.
Jeśli chodzi o recykling ścieków w oczyszczalniach ścieków, do dostarczania tlenu w zbiornikach napowietrzających stosuje się dmuchawy wyporowe, rotacyjne sprężarki lobowe, sprężarki śrubowe i turbodmuchawy. Większość energii zużywanej przez instalację jest wykorzystywana do produkcji niezbędnego w tym celu sprężonego powietrza. Dlatego bardzo ważne jest, aby maszyny były sprawnie sterowane i wytwarzały w danym momencie tylko tyle tlenu, ile potrzeba. Jeśli agregaty będą nadmiernie eksploatowane, gdy wymagana jest minimalna ilość tlenu, będzie to miało negatywny wpływ na wydajność całej instalacji. Należy jednak przypomnieć, że zapotrzebowanie na sprężone powietrze w oczyszczalniach ścieków jest bardzo zróżnicowane. Zużycie w ciągu dnia jest wysokie, ale w nocy mniejsze. Latem potrzeba więcej wody niż zimą. Zużycie wody waha się również w ciągu dnia, co powoduje zmiany w zapotrzebowaniu na tlen w oczyszczalni ścieków.
Aby wygenerować przepływ objętościowy dostosowany każdorazowo do aktualnego zapotrzebowania, firma AERZEN opracowała szereg innowacyjnych i wysoce wydajnych sterowników dmuchaw, które automatycznie regulują użycie różnych kombinacji dmuchaw lub sprężarek, zgodnie z wymaganiami. Maszyny można łączyć pojedynczo, parami lub nawet trójkami. Umożliwia to najskuteczniejsze sterowanie maszynami, bardzo zbliżone do krzywej obciążenia, oraz zapobiega dostarczaniu przez instalację tlenu w ilości przekraczającej bieżące zapotrzebowanie.
Te innowacyjne, połączone rozwiązania i zautomatyzowane procesy pozwalają firmie AERZEN wyznaczać kamienie milowe na drodze do Przemysłu 4.0 i promować wyznaczającą trendy, oszczędzającą zasoby gospodarkę ściekową, zgodnie z definicją Woda 4.0.
Ogólnie rzecz biorąc, istnieją dwa różne typy sterowania: sterowanie zdecentralizowane, które ma stałe połączenie z maszyną, oraz sterowanie centralne, które koordynuje kilka maszyn na wyższym poziomie niż pojedyncze agregaty – ponadto należy dokonać rozróżnienia pomiędzy sterowaniem pojedynczym urządzeniem a sterowaniem globalnym. System sterowania pojedynczym urządzeniem, jak sama nazwa wskazuje, steruje tylko jedną „stacją roboczą” lub maszyną w zakładzie, podczas gdy globalny system sterowania steruje kilkoma maszynami. Poniżej wyjaśniono i omówiono te zasady w oparciu o systemy sterowania sprężonym powietrzem AERtronic i AERsmart:
AERtronic
AERtronic to tradycyjne lokalne sterowanie agregatem: AERtronic jest używany na całym świecie do sterowania maszynami typu Delta Blower, Delta Hybrid i Delta Screw firmy AERZEN. Jako moduł indywidualnego sterowania dmuchawą, jest on zazwyczaj wbudowany w osłonę akustyczną maszyny. Może być również zainstalowany osobno na stojaku.
Moduł sterowania sprężarką otwiera przed operatorem instalacji szerokie spektrum opcji i zastosowań: Przejrzysty i intuicyjny 4,3″ wyświetlacz TFT (cienkowarstwowy wyświetlacz tranzystorowy) z ekranem dotykowym umożliwia technikom lokalne sterowanie maszyną, odczytywanie danych procesowych, takich jak godziny pracy, godziny aktywności lub zdarzenia operacyjne, oraz monitorowanie wartości procesu na miejscu. Po uruchomieniu i wprowadzeniu parametrów roboczych (w tym ustawień ostrzeżeń i przeciążeń) AERtronic przejmuje samodzielne sterowanie maszyną. Na przykład na podstawie kluczowych liczb steruje użytkowaniem maszyny przy optymalnym ciśnieniu roboczym. Dodatkowy moduł o nazwie „WebView” oferuje również zdecentralizowane monitorowanie poprzez intranet w fabryce, a zalogowanie odpowiedniego klienta VPN umożliwia nawet zewnętrzne sterowanie za pomocą smartfona, innego urządzenia mobilnego lub komputera z dowolnego miejsca na świecie. W ten sposób można przywołać aktualne dane robocze, przesyłanie komunikatów o błędach, godziny pracy, komunikaty alarmowe, monitorowanie drgań, planowanie usług serwisowych oraz wyświetlanie i ocenę danych procesowych w określonych przedziałach czasowych, niezależnie od lokalizacji sprężarki.
Ten rodzaj monitoringu ma ogromne zalety. Daje przede wszystkim możliwość szybkiej reakcji na odchylenia, komunikaty o błędach czy alarmach. Ponadto pozwala efektywniej zaplanować serwisowanie, a monitorowanie drgań umożliwia lepsze wykrywanie normalnego zużycia, łącznie z monitorowaniem rzeczywistego stanu technicznego. System sterowania sprężarką jest połączony ze wszystkimi obecnymi interfejsami: Oprócz standardowego MODBUS RTU, można zastosować PROFIBUS DP, MODBUS Gateway pomiędzy RTU a MODBUS TCT (Ethernet) i PROFINET©. Ponadto istnieje możliwość wyodrębnienia sygnałów takich jak ciśnienie wejściowe i wyjściowe, ciśnienie oleju lub temperatura i udostępnienie ich w postaci sygnału 4-20 mA. AERtronic, jako system sterowania zdecentralizowanego, może łączyć poprzez MODBUS RTU do pięciu maszyn AERZEN o tym samym priorytecie oraz konstrukcji i synchronicznie nimi sterować. Ta podstawowa funkcja włączania/przełączania w zależności od obciążenia jest już zainstalowana w każdym AERtronic.
AERtronic osiągnął także nowy wymiar, jeśli chodzi o transparentność maszyn, ponieważ rejestruje i zapisuje dane procesowe dotyczące pracy sprężarki lub dmuchawy wraz z odpowiednią datą, co z kolei umożliwia późniejszą ukierunkowaną analizę procesów roboczych. Na podstawie danych można systematycznie planować okresy konserwacji i serwisowania oraz wprowadzać działania naprawcze w bardziej ukierunkowany sposób. Wydłuża to okres eksploatacyjny maszyny.
Efektem jest sprawniejsze sterowanie sprężonym powietrzem, które umożliwia, w zależności od potrzeb, włączanie lub wyłączanie maszyn pracujących w układzie połączonym. Pozwala to uniknąć okresów pracy bez obciążenia i minimalizuje przełączanie między cyklami pracy a cyklami bez obciążenia.
AERsmart
Najnowszym osiągnięciem AERZEN w obszarze sterowania jest AERsmart, który od samego początku został zaprojektowany jako globalny system sterowania. Opracowany specjalnie dla rynku uzdatniania ścieków, stanowi klejnot w koronie innowacyjnego świata Performance³, oferując dodatkowy potencjał w zakresie oszczędzania energii.
Performance3 opisuje sprawne działanie grupy trzech różnych technologii dmuchaw AERZEN: Delta Blower – dmuchawy wyporowej, Delta Hybrid – sprężarki rotacyjnej lobowej i Aerzen Turbo – turbodmuchawy lub turbosprężarki. Poszczególne maszyny są zoptymalizowane dla różnych zakresów przepływu. Dlatego też pierwszym innowacyjnym pomysłem konstruktorów było połączenie technologii poszczególnych maszyn w celu elastycznego i bazującego na aktualnych potrzebach wykorzystania różnych mocnych stron pojedynczych urządzeń dla zwiększenia efektywności energetycznej. Turbo to turbomaszyna zapewniająca największą wydajność w pobliżu punktu nominalnego. Delta Hybrid i Delta Turbo to urządzenia wyporowe – zapewniają dobrą wydajność nawet przy pracy z częściowym obciążeniem. Dmuchawy Hybrid i Turbo, w zależności od potrzeb, mogą być montowane pojedynczo, w parach lub w zestawach potrójnych. Pozwala to zoptymalizować zużycie energii dla każdego wymaganego obciążenia. Zmiana wykorzystania tych zróżnicowanych technologii umożliwiła uzyskanie oszczędności energii w oczyszczalniach ścieków do 30%. Moduł sterowania AERsmart dodatkowo zwiększa wydajność wynikającą z połączonego działania Performance3: aż do 15% od samego zastosowania tego innowacyjnego modułu sterowania.
AERsmart pełni funkcję sterownika, który w każdym przypadku przełącza na najbardziej wydajne urządzenie lub najbardziej wydajną kombinację urządzeń. Dane dotyczące zakresu roboczego agregatów i ich wydajności są zapisywane w algorytmie AERsmart. Inteligentna analiza tych szczegółowych danych skutkuje aktywną regulacją systemu połączonych urządzeń. W ten sposób możliwa jest koordynacja i sterowanie nawet dwunastoma maszynami, w tym także modelami innych producentów. Żądane przepływy objętościowe są inteligentnie rozdzielane pomiędzy poszczególne maszyny.
Ponadto, podobnie jak w przypadku AERtronic, umożliwia zapisywanie, analizowanie i przesyłanie danych procesowych do innych systemów. Podczas gdy AERtronic steruje tylko maszynami wyporowymi, tj. dmuchawami i sprężarkami, AERsmart steruje także innymi technologiami, takimi jak turbodmuchawa.
Jak to działa? Wymagane ilości tlenu, sprężonego powietrza i przepływ objętościowy w zbiornikach napowietrzających przekazywane są do układu sterowania w postaci sygnałów wartości zadanych lub poprzez magistralę. Następnie AERsmart wybiera z grupy optymalną kombinację maszyn. W ten sposób generowany przepływ objętościowy jest zawsze precyzyjnie dopasowany do obciążenia. Wymagane ilości powietrza są optymalnie rozdzielone pomiędzy poszczególne technologie, odpowiednio do ich wydajności. Dzięki temu dopływ tlenu do zbiornika napowietrzającego jest sprawniejszy niż kiedykolwiek wcześniej – nawet przy częstych zmianach obciążenia wykres charakterystyki jest praktycznie idealny.
AERsmart jest dostępny w wersji do montażu ściennego lub w postaci konsoli. Ponieważ w każdym przypadku jest to sterowanie centralne, a nie indywidualne, nie jest ono wbudowane w maszynę. Przyjazny dla użytkownika interfejs i intuicyjne menu umożliwiają prostą instalację. 12-calowy ekran dotykowy o wysokiej rozdzielczości wyraźnie wyświetla wszystkie dane procesowe i dane z poszczególnych maszyn. Na monitorze można na przykład wyświetlać całkowitą ilość powietrza i różnicę ciśnień z ostatnich dni, szczegółowe informacje o poszczególnych maszynach, wykorzystanie tygodniowe, ilość powietrza lub przepływ ciśnieniowy z ostatnich dni dla pojedynczych urządzeń. W ten sposób można monitorować i analizować wydajność i cykl eksploatacyjny każdej sprężarki, a także całego parku maszynowego. Zatem, podobnie jak AERtronic, AERsmart zapewnia nieosiągany wcześniej poziom przejrzystości w odniesieniu do całego cyklu eksploatacyjnego maszyny lub zespołu urządzeń. Moduł sterowania komunikuje się za pomocą sygnałów analogowych lub poprzez systemy magistrali, takich jak MODBUS, PROFIBUS lub PROFINET. Może być połączony w sieć z modułem sterowania procesem i innymi systemami. Podobnie jak w przypadku AERtronic, aplikacja WebView firmy AERZEN umożliwia zdalną diagnostykę za pośrednictwem intranetu lub internetu. Co więcej, AERsmart, podobnie jak AERtronic, również posiada szeroką gamę języków do wyboru, co gwarantuje bezpieczne korzystanie z modułu sterowania na całym świecie.
Dzięki modułom sterowania AERsmart i AERtronic firma AERZEN zrobiła ważny krok w kierunku Przemysłu 4.0 i „Internetu rzeczy”. Obydwa moduły sterowania umożliwiają cyfrową, inteligentną i oszczędzającą zasoby produkcję oraz komunikację między maszynami.
