今天，是第三十二屆世界水日，也是第三十七屆“中國水周”的開(kāi)端，今年我國紀念“世界水日”與“中國水周”活動(dòng)主題為：“精打細算用好水資源，從嚴從細管好水資源”。

隨著(zhù)全球人口不斷增長(cháng)，用水量也在不斷增加，水行業(yè)在生產(chǎn)和提供清潔水以及處理污水方面需要消耗大量能源。據估算，水行業(yè)的耗電量占全球總耗電量的3.5%到4%。¹ 然而，如果采取正確的措施提高能源效率與回收能源，預計到 2040 年，該行業(yè)的能耗可減少15%。²

下載《水行業(yè)節能手冊》

當下，全球水行業(yè)面臨諸多挑戰，如：氣候變化、水資源短缺、基礎設施老化、城市化快速發(fā)展和能源成本上升等。為了應對這些挑戰，水務(wù)公司可利用數字化解決方案，改善運營(yíng)，優(yōu)化戰略決策。

實(shí)時(shí)傳感和監測技術(shù)的不斷進(jìn)步推動(dòng)了智能系統的集成，智能系統可提高工藝效率和精度。這包括自動(dòng)控制機制、先進(jìn)的水質(zhì)和流量監測，以及實(shí)施高效的水計量系統來(lái)管理用水量。

通過(guò)為變頻器、電機和PLC的傳動(dòng)鏈設備集成智能傳感器提供設備狀態(tài)監測，水務(wù)公司可以對其管理的設備采取預防性措施，從而提高資產(chǎn)管理效率。然而，不同組織與地區對數據分析、云服務(wù)和自動(dòng)化的應用水平仍不一致。

下載《ABB變頻器水行業(yè)資料合集》

盡管目前許多水行業(yè)的企業(yè)僅將數字工具用于特定功能，但數字化改造整個(gè)行業(yè)的潛力是巨大的，以下三個(gè)領(lǐng)域尤其有望實(shí)現根本性的改進(jìn)。

水質(zhì)管理

傳統的水質(zhì)檢測方法既耗時(shí)又費力，因此在飲用水和污水處理系統中保持持續穩定的水質(zhì)一直是水務(wù)公司所面臨的難題。通常，人工流程涉及樣本抽取、實(shí)驗室檢測，待數日或數周檢測結果出來(lái)后再分享給工廠(chǎng)操作員。

當出現總懸浮固體（TSS）含量過(guò)高等水質(zhì)問(wèn)題時(shí)，需要進(jìn)行人工干預，隨后還需進(jìn)行再次檢測以確認水質(zhì)是否達標。這一方法不夠快捷簡(jiǎn)便，可能會(huì )造成對嚴重水質(zhì)問(wèn)題響應不及時(shí)，或在此期間對可自然修復的水質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行不必要的干預。

在系統中安裝數字水質(zhì)傳感器，可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)（IoT）收集和共享準確、實(shí)時(shí)的數據。傳感器一旦檢測到任何異常，便會(huì )立即通知工廠(chǎng)操作員。

使用數字水質(zhì)傳感器的另一個(gè)優(yōu)勢在于，其與化學(xué)喂料系統之間更智能的通信能夠實(shí)現水質(zhì)自動(dòng)調節，無(wú)需人工干預。例如，當pH值下降時(shí)，化學(xué)喂料系統可通過(guò)增加泵送的堿性物質(zhì)來(lái)自動(dòng)調節水質(zhì)。此外，采用可自動(dòng)調節泵電機速度和轉矩的聯(lián)網(wǎng)變頻器，可優(yōu)化堿性物質(zhì)的流量控制，確保泵在最佳效率點(diǎn)（BEP）運行。    

過(guò)程控制和維護計劃

保持對水及污水處理應用性能的適當控制是該行業(yè)所面臨的另一大挑戰。例如，如果不對泵的壓力進(jìn)行調節，會(huì )導致?lián)p失巨大的泄漏事故，考慮到目前水資源匱乏和能源成本上升的現狀，水務(wù)公司無(wú)法承受此類(lèi)故障帶來(lái)的后果。這種浪費往往是由于維護不當造成的。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，水務(wù)公司可以將控制應用的電機和變頻器系統連接到云，實(shí)現遠程狀態(tài)監測，從而確保更佳的系統性能和效率。通過(guò)對變頻器、電機和泵的數據進(jìn)行綜合分析，可以全面了解系統的整體健康狀況和性能。

利用PLC實(shí)施狀態(tài)監測系統（CMS）還可實(shí)現更廣泛的狀態(tài)監測。PLC平臺通過(guò)云連接，利用可擴展的可靠組件，實(shí)現泵、變頻器、傳感器和其他應用的自動(dòng)化流程。其他優(yōu)勢還包括可與現有控制系統無(wú)縫集成，即使在嚴苛條件下也能確保更優(yōu)的可用性，同時(shí)支持高效的水務(wù)工程。

該解決方案使水務(wù)公司能夠在功能故障發(fā)生前進(jìn)行預防性維護，助力減少停機時(shí)間、優(yōu)化維護成本、預防計劃外停機以及節省備件庫存成本。通過(guò)數字數據分析，專(zhuān)家可以利用傳感器數據指導改進(jìn)措施，從而延長(cháng)設備的使用壽命。  

CAFC是一家意大利水務(wù)公司，為 122 個(gè)城市提供服務(wù)。ABB 為 CAFC 的設備提供了數字化狀態(tài)監測解決方案。通過(guò)智能化連接，該系統加強了對水務(wù)公司變頻器和電機水泵的性能監測和設備維護能力。

在使用該解決方案前，CAFC 與 ABB 合作開(kāi)展了數字化傳動(dòng)鏈試點(diǎn)項目，例如位于里維尼亞諾污水處理廠(chǎng)的項目。該項目涉及部署一個(gè)傳動(dòng)云連接助手盤(pán)，可實(shí)現即時(shí)云訪(fǎng)問(wèn)，且易于安裝。

在變頻器的調試過(guò)程中，即可同步配置云連接助手盤(pán)，安裝簡(jiǎn)單快速。同時(shí)，云連接助手盤(pán)還預裝了窄帶物聯(lián)網(wǎng)調制解調器、SIM卡和高容量天線(xiàn)，可自動(dòng)連接信號最佳的可用網(wǎng)絡(luò )。

目前，CAFC 每年對所有輸水管網(wǎng)的電機和泵進(jìn)行一次維護，僅需派一名電工和一名機械師即可完成作業(yè)。據CAFC預計，其未來(lái)對設備現場(chǎng)維護的次數將會(huì )持續減少，間隔周期將會(huì )更長(cháng)。  

節能增效

全球近三分之一的電機配備了變頻器，以減少能源消耗。當這些電機和變頻器應用實(shí)現聯(lián)網(wǎng)時(shí)，便能傳輸有關(guān)能源消耗和能源效率的寶貴數據，這些數據可助力水務(wù)公司更清晰地識別能源浪費的潛在因素。

掌握了這些信息后，水務(wù)公司能夠更準確地識別和解決之前可能被忽視的影響能效的問(wèn)題。這些問(wèn)題可能包括部件選型過(guò)大、電機能效等級較低、可變負載流程持續以最大產(chǎn)能運行或資產(chǎn)狀況惡化等。

Saneago是位于巴西戈亞斯州的一家水務(wù)公司，通過(guò)實(shí)施該解決方案，該公司每年可節省約70萬(wàn)美元的泵的能耗支出。Saneago在其四個(gè)進(jìn)水泵站中安裝了ABB的智能變頻器、電機、傳感器和遠程調節工具，使用15 臺高效低壓電機和變頻器來(lái)控制水泵的速度和轉矩，能耗降低了 25%。  

整體解決方案

這些案例充分表明，智能供水系統的應用不僅能夠為用戶(hù)提升效率、節省時(shí)間，還能有效減少財力與人力成本。然而，考慮到水循環(huán)涉及處理、分配、可持續性、消費以及基礎設施管理等多個(gè)環(huán)節，水行業(yè)的數字化解決方案必須具備整體性。因此，水務(wù)公司必須放眼全局，不可只局限于某一功能的優(yōu)化，而應綜合考慮各個(gè)環(huán)節，以實(shí)現整體效益的更大化。

數字化解決方案為應對和管理多重挑戰帶來(lái)了新機遇。通過(guò)實(shí)現互聯(lián)操作，數字化解決方案能夠顯著(zhù)提升效率，有效應對各種挑戰，這一點(diǎn)在能源和交通運輸行業(yè)已得到驗證。如今，全球水行業(yè)也迎來(lái)了實(shí)現這些優(yōu)勢的重要時(shí)刻。

*如需了解更多信息，請閱讀英文新聞稿全文。

數據來(lái)源：

1. 國際能源署《世界能源展望2018》，第122頁(yè)，
https://iea.blob.core.windows.net/assets/77ecf96c-5f4b-4d0d-9d93-d81b938217cb/World_Energy_Outlook_2018.pdf

2. 《世界能源展望特別報告：水與能源的關(guān)系》，2016年，第6頁(yè)，
https://iea.blob.core.windows.net/assets/e4a7e1a5-b6ed-4f36-911f-b0111e49aab9/世界能源展望2016節選水能紐帶.pdf