CASO DI STUDIO

L'impianto di trattamento delle acque reflue della città di Tacoma migra a un sistema DCS moderno e ottiene una visibilità cristallina sulle operazioni

Il sistema DCS PlantPAx sostituisce i sistemi legacy, consente di risparmiare energia e migliora la visibilità dei processi

Sfida

I sistemi legacy degli impianti di trattamento delle acque reflue erano inefficienti e necessitavano di aggiornamenti per prevenire l'obsolescenza
La città aveva bisogno di sistemi scalabili e flessibili per aumentare l'efficienza, risparmiare energia e migliorare la visibilità nelle operazioni

Soluzioni

PlantPAx DCS - Il sistema DCS moderno fornisce un controllo standardizzato e semplificato a livello di impianto, consentendo modifiche facili da implementare
Software Production Intelligence e Historian - Il software fornisce visibilità in tempo reale sulle operazioni e andamento storico per una più facile risoluzione dei problemi

Risultati

Controllo standardizzato - Migliorata facilità d'uso per gli operatori, riduzione dei tempi di implementazione tecnica; possibilità di modificare e personalizzare la grafica
Risparmio energetico - I dati energetici dal DCS vengono inviati al team di gestione dell'energia per aiutare a identificare le efficienze operative e risparmiare alla città USD 34000 all'anno sui costi energetici

Le acque reflue non sono solo l’acqua scaricata dai servizi igienici o drenata dalle vasche da bagno. Si presentano in molte forme, comprese le acque piovane provenienti dalle tempeste, che possono trasportare sostanze chimiche e altre sostanze che potrebbero causare danni se utilizzate prima di essere sottoposte al processo di trattamento delle acque reflue.

Tacoma, una città a sud di Seattle in uno stato noto per le sue piogge durante tutto l’anno, conosce l’importanza di un corretto trattamento delle acque e delle acque reflue per mantenere serviti e al sicuro i suoi oltre 208000 residenti.

I servizi ambientali della città di Tacoma operano in due impianti di trattamento delle acque reflue, l’impianto Central e quello North End, che insieme gestiscono 48 stazioni di pompaggio lungo un sistema di raccolta di 650 miglia.

L’impianto di trattamento Central è stato costruito nel 1954 e nel 1988 sono stati completati gli aggiornamenti del trattamento secondario per soddisfare i nuovi standard di scarico dell’Environmental Protection Agency (EPA). Nel 2006 sono stati implementati ulteriori aggiornamenti per aumentare la capacità dell’impianto a 139 milioni di galloni al giorno (MGD).

L’impianto di trattamento North End è stato costruito nel 1968 e ha una capacità di 30 MGD. I principali aggiornamenti sono stati completati alla fine degli anni ’80 per soddisfare i requisiti del mandato EPA, e nel 1997 sono stati aggiunti aggiornamenti al trattamento secondario. A differenza di altri impianti di trattamento delle acque reflue, l’impianto North End è un impianto di trattamento fisico/chimico a causa della sua minore estensione e trasferisce i solidi all’impianto Central per la lavorazione.

Entrambi gli impianti utilizzavano apparecchiature vecchie di decenni e necessitavano di aggiornamenti.

«Ci trovavamo a dover gestire sistemi legacy che non erano più adatti o in grado di supportare le nostre operazioni», ha dichiarato Chris Roberts, Tacoma Automation Support Team, City of Tacoma Environmental Services. «Non si trattava di un “desiderio” ma di una “necessità” di trovare una nuova soluzione per gli impianti Central e North End che rendesse possibili processi più fluidi ed efficienti».

Preparazione

La città ha collaborato con Carollo Engineers, una società di ingegneria ambientale specializzata nella pianificazione, progettazione e costruzione di impianti idrici e di trattamento delle acque reflue, per supportare il processo di selezione della tecnologia. Il team congiunto ha valutato le capacità delle diverse soluzioni, i servizi di assistenza, i costi associati e altro ancora. Dopo un lungo processo di selezione, il sistema di controllo distribuito PlantPAx (DCS) di Rockwell Automation è risultato il migliore.

«Volevamo una soluzione e un partner che ci offrissero il supporto pratico di cui avevamo bisogno come attore minore nel mondo dei DCS», ha dichiarato Roberts. «Attraverso la nostra ricerca e valutazione, abbiamo scoperto che Rockwell Automation aveva la programmazione locale e il supporto tecnico che stavamo cercando a un prezzo competitivo».

Una volta completato il processo di selezione della tecnologia, il team ha continuato a lavorare con Carollo Engineers per preparare l’implementazione del sistema. Questo ha incluso la definizione degli standard di sistema, la comprensione delle potenziali incognite nei sistemi obsoleti, la creazione di tutti i nuovi P&ID e delle narrazioni di controllo e l’individuazione esatta di come trasformare la proof of concept in un progetto implementabile in entrambi gli impianti.

Dopo un periodo di preparazione di tre anni, la città era pronta a implementare un sistema DCS PlantPAx completamente standardizzato e una soluzione di produzione intelligente per contribuire ad aumentare l’efficienza dell’impianto, risparmiare energia e migliorare la visibilità in tempo reale delle sue operazioni.

Fuori il vecchio, dentro il nuovo

Il sistema DCS moderno e flessibile fornisce una soluzione a livello di impianto con codice e faceplate predefiniti che migliorano la facilità d’uso per gli operatori. La dettagliata Library of Process Objects con istruzioni aggiuntive consente un metodo di funzionamento standard, riduce i tempi di implementazione ingegneristica e semplifica l’integrazione di dispositivi non Rockwell Automation.

“Il nostro team operativo ha richiesto grafici modificati e personalizzati per allinearsi maggiormente allo standard in scala di grigi, ma che consentissero anche l’uso di più colori per adattarsi agli schemi di colore esistenti degli impianti e, grazie alla flessibilità del sistema PlantPAx e alla sua object library, siamo stati in grado di farlo facilmente”, ha dichiarato Roberts.

Sono stati implementati historian e software di produzione intelligence per migliorare la visibilità in tempo reale degli operatori sui dati chiave di processo e prestazione. L’historian raccoglie e archivia dati preziosi da ogni apparecchiatura e strumentazione dell’impianto, e gli operatori ora dispongono di funzionalità di reportistica automatizzata e di una visione chiara e comprensibile dell’andamento storico e in tempo reale dei processi, come le metriche di pompaggio, e di tutte le operazioni di processo dalla sala di controllo.

Come parte della soluzione, il team ha implementato 22 nuovi controllori a logica programmabile insieme a un Industrial Data Center di Rockwell Automation per contribuire a ridurre l’ingombro dei server e migliorare l’affidabilità dell’infrastruttura. L’Industrial Data Center è un’infrastruttura standard preconfigurata che offre un ambiente virtualizzato per testare la configurazione e le modifiche software senza influire sulla produzione, un requisito fondamentale per la città. Inoltre, integra la tecnologia dei principali fornitori IT e dei Rockwell Automation Strategic Alliance Partners, Ciscoe Panduit.

Il processo di implementazione della soluzione completa è iniziato ad aprile 2015 e il cutover è stato completato nel 2017, con solo alcuni aggiornamenti aggiuntivi pianificati per le stazioni di pompaggio.

Vedere chiaramente e facilmente

In definitiva, il sistema DCS moderno ha aiutato la città a vedere il proprio processo in modo più chiaro.

Con il nuovo sistema, la città sta lavorando all’implementazione di una strategia di manutenzione predittiva anziché reattiva. Se scattava un allarme o si verificavano problemi con i sistemi legacy, gli operatori dovevano recarsi fisicamente sul posto per ispezionare cosa stava succedendo. Ora, dispongono di dati contestualizzati tramite il software di processo nella sala di controllo centrale, il che riduce i tempi di risoluzione dei problemi e i costi associati ai ritardi operativi.

Cerchiamo sempre di individuare modi migliori e più efficienti per gestire i nostri impianti e il sistema DCS moderno che abbiamo ora ci sta aiutando a farlo.

Il numero di allarmi, con gravità che va da fastidiosi a critici, è migliorato con il nuovo sistema. Questo contribuisce a garantire che tutto funzioni correttamente e consente agli operatori di affrontare preventivamente eventuali problemi potenziali.

"I nostri operatori ora hanno a disposizione più dati da osservare, organizzati in modo che consenta loro di comprendere cosa sta accadendo in qualsiasi fase del processo", ha dichiarato Roberts. "Il linguaggio e la grafica standardizzati facilitano anche la documentazione del processo e dei punti dati chiave."

I dati energetici del sistema DCS moderno forniscono informazioni al team di gestione dell'energia per aiutare a identificare le fonti di risparmio energetico. Attualmente questo team ha identificato oltre USD 34000 di risparmi ogni anno. Questo aiuta la città a raggiungere i suoi obiettivi di risparmio energetico dotando meglio il team di gestione dell'energia per analizzare i processi e individuare potenziali efficienze, come l'abbassamento del setpoint di pressione per ridurre il numero di pompe necessarie, il che consente quindi di risparmiare energia.

"Cerchiamo sempre di identificare modi migliori e più efficienti per gestire i nostri impianti, e il sistema DCS moderno che abbiamo ora ci sta aiutando a fare proprio questo", ha dichiarato Roberts.

I risultati sopra menzionati sono specifici per l' utilizzo dei prodotti e dei servizi di Rockwell Automation da parte di City of Tacoma Environmental Services in combinazione con altri prodotti. I risultati specifici possono variare per altri clienti.

PlantPAx è un marchio commerciale di Rockwell Automation Inc.

Pubblicato 29 novembre 2019

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