世界水日 | 水务数字化，助力水行业节能增效
今天，是第三十二届世界水日，也是第三十七届“中国水周”的开端，今年我国纪念“世界水日”与“中国水周”活动主题为：“精打细算用好水资源，从严从细管好水资源”。
随着全球人口不断增长，用水量也在不断增加，水行业在生产和提供清洁水以及处理污水方面需要消耗大量能源。据估算，水行业的耗电量占全球总耗电量的3.5%到4%。1 然而，如果采取正确的措施提高能源效率与回收能源，预计到 2040 年，该行业的能耗可减少15%。2
当下，全球水行业面临诸多挑战，如：气候变化、水资源短缺、基础设施老化、城市化快速发展和能源成本上升等。为了应对这些挑战，水务公司可利用数字化解决方案，改善运营，优化战略决策。
实时传感和监测技术的不断进步推动了智能系统的集成，智能系统可提高工艺效率和精度。这包括自动控制机制、先进的水质和流量监测，以及实施高效的水计量系统来管理用水量。
通过为变频器、电机和PLC的传动链设备集成智能传感器提供设备状态监测，水务公司可以对其管理的设备采取预防性措施，从而提高资产管理效率。然而，不同组织与地区对数据分析、云服务和自动化的应用水平仍不一致。
尽管目前许多水行业的企业仅将数字工具用于特定功能，但数字化改造整个行业的潜力是巨大的，以下三个领域尤其有望实现根本性的改进。
水质管理
传统的水质检测方法既耗时又费力，因此在饮用水和污水处理系统中保持持续稳定的水质一直是水务公司所面临的难题。通常，人工流程涉及样本抽取、实验室检测，待数日或数周检测结果出来后再分享给工厂操作员。
当出现总悬浮固体（TSS）含量过高等水质问题时，需要进行人工干预，随后还需进行再次检测以确认水质是否达标。这一方法不够快捷简便，可能会造成对严重水质问题响应不及时，或在此期间对可自然修复的水质问题进行不必要的干预。
在系统中安装数字水质传感器，可通过物联网（IoT）收集和共享准确、实时的数据。传感器一旦检测到任何异常，便会立即通知工厂操作员。
使用数字水质传感器的另一个优势在于，其与化学喂料系统之间更智能的通信能够实现水质自动调节，无需人工干预。例如，当pH值下降时，化学喂料系统可通过增加泵送的碱性物质来自动调节水质。此外，采用可自动调节泵电机速度和转矩的联网变频器，可优化碱性物质的流量控制，确保泵在最佳效率点（BEP）运行。
过程控制和维护计划
保持对水及污水处理应用性能的适当控制是该行业所面临的另一大挑战。例如，如果不对泵的压力进行调节，会导致损失巨大的泄漏事故，考虑到目前水资源匮乏和能源成本上升的现状，水务公司无法承受此类故障带来的后果。这种浪费往往是由于维护不当造成的。
为了解决这个问题，水务公司可以将控制应用的电机和变频器系统连接到云，实现远程状态监测，从而确保更佳的系统性能和效率。通过对变频器、电机和泵的数据进行综合分析，可以全面了解系统的整体健康状况和性能。
利用PLC实施状态监测系统（CMS）还可实现更广泛的状态监测。PLC平台通过云连接，利用可扩展的可靠组件，实现泵、变频器、传感器和其他应用的自动化流程。其他优势还包括可与现有控制系统无缝集成，即使在严苛条件下也能确保更优的可用性，同时支持高效的水务工程。
该解决方案使水务公司能够在功能故障发生前进行预防性维护，助力减少停机时间、优化维护成本、预防计划外停机以及节省备件库存成本。通过数字数据分析，专家可以利用传感器数据指导改进措施，从而延长设备的使用寿命。
CAFC是一家意大利水务公司，为 122 个城市提供服务。ABB 为 CAFC 的设备提供了数字化状态监测解决方案。通过智能化连接，该系统加强了对水务公司变频器和电机水泵的性能监测和设备维护能力。
在使用该解决方案前，CAFC 与 ABB 合作开展了数字化传动链试点项目，例如位于里维尼亚诺污水处理厂的项目。该项目涉及部署一个传动云连接助手盘，可实现即时云访问，且易于安装。
在变频器的调试过程中，即可同步配置云连接助手盘，安装简单快速。同时，云连接助手盘还预装了窄带物联网调制解调器、SIM卡和高容量天线，可自动连接信号最佳的可用网络。
目前，CAFC 每年对所有输水管网的电机和泵进行一次维护，仅需派一名电工和一名机械师即可完成作业。据CAFC预计，其未来对设备现场维护的次数将会持续减少，间隔周期将会更长。
节能增效
全球近三分之一的电机配备了变频器，以减少能源消耗。当这些电机和变频器应用实现联网时，便能传输有关能源消耗和能源效率的宝贵数据，这些数据可助力水务公司更清晰地识别能源浪费的潜在因素。
掌握了这些信息后，水务公司能够更准确地识别和解决之前可能被忽视的影响能效的问题。这些问题可能包括部件选型过大、电机能效等级较低、可变负载流程持续以最大产能运行或资产状况恶化等。
Saneago是位于巴西戈亚斯州的一家水务公司，通过实施该解决方案，该公司每年可节省约70万美元的 泵的能耗支出。Saneago在其四个进水泵站中安装了ABB的智能变频器、电机、传感器和远程调节工具，使用15 台高效低压电机和变频器来控制水泵的速度和转矩，能耗降低了 25%。
整体解决方案
这些案例充分表明，智能供水系统的应用不仅能够为用户提升效率、节省时间，还能有效减少财力与人力成本。然而，考虑到水循环涉及处理、分配、可持续性、消费以及基础设施管理等多个环节，水行业的数字化解决方案必须具备整体性。因此，水务公司必须放眼全局，不可只局限于某一功能的优化，而应综合考虑各个环节，以实现整体效益的更大化。
数字化解决方案为应对和管理多重挑战带来了新机遇。通过实现互联操作，数字化解决方案能够显著提升效率，有效应对各种挑战，这一点在能源和交通运输行业已得到验证。如今，全球水行业也迎来了实现这些优势的重要时刻。
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