Bộ truyền áp nước IP68 cho mạng lưới phân phối đô thị.

Bối cảnh khách hàng

Một công ty cấp nước đô thị phục vụ một thành phố có 350.000 dân ở Queensland, Úc, vận hành một mạng lưới gồm 12 trạm bơm phân phối nước đã qua xử lý trên 1.200 km đường ống. Áp suất đường ống phân phối chính dao động từ 4 đến 12 bar (tiêu chuẩn đường ống nước điển hình của Úc AS 2419.1). Môi chất đo là nước uống đã được khử trùng bằng clo với dư lượng clo tự do 0,5–1,5 mg/L. Môi trường lắp đặt đa dạng từ hố van dưới lòng đất (thỉnh thoảng bị ngập) đến các trạm trên mặt đất trong khí hậu cận nhiệt đới với nhiệt độ môi trường lên tới 45°C.

Thông số quy trình

Vấn đề tại hiện trường

Công ty đã triển khai hơn 60 công tắc áp suất giá rẻ và máy phát áp suất cơ bản trên toàn mạng lưới trong hơn một thập kỷ. Các vấn đề mang tính hệ thống:

• Dữ liệu áp suất không chính xác: Hơn 30% cảm biến cho thấy độ trôi trạng thái ổn định vượt quá 5%, khiến các quyết định quản lý áp suất SCADA không đáng tin cậy. Nhân viên vận hành bắt đầu kiểm tra thủ công các chỉ số tại các trạm bơm — làm mất đi mục đích tự động hóa.
• Lỗi xâm nhập nước: Các lắp đặt trong hố dưới lòng đất gặp phải tình trạng ngập lụt theo mùa trong mùa mưa của Queensland (tháng 11–tháng 4). Các máy phát có xếp hạng IP65 tiêu chuẩn đã hỏng sau các sự kiện ngập nước, với 18 đơn vị được thay thế trong một năm.
• Tỷ lệ nước không doanh thu (NRW) cao: Dữ liệu áp suất không chính xác có nghĩa là công ty không thể phát hiện vỡ đường ống hoặc quản lý van giảm áp (PRV) một cách đáng tin cậy, góp phần vào tỷ lệ NRW ước tính là 22%.

Sự thất vọng thực sự của giám đốc vận hành: họ có cơ sở hạ tầng viễn thông SCADA nhưng không thể tin tưởng dữ liệu đến từ đó.

Giải pháp

Chúng tôi đã triển khai một máy phát áp suất nước được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng cấp nước đô thị:

• Nguyên lý đo: Cảm biến đo biến dạng silicon áp điện với bù nhiệt kỹ thuật số tích hợp.
• Mô hình được chọn: Máy phát áp suất nước với vỏ bọc đạt chuẩn IP68 (chống ngâm nước), đầu ra 4–20 mA với tùy chọn RS-485 Modbus để tích hợp SCADA.
• Vật liệu tiếp xúc với môi chất: Thân và màng ngăn bằng thép không gỉ 316L, mối hàn laser kín — không có vòng đệm O-ring tiếp xúc với môi chất.
• Bảo vệ: Đạt chuẩn IP68 cho khả năng ngâm liên tục dưới cột nước 10 mét; bảo vệ chống sét tích hợp lên đến 4 kV (phổ biến trong các cơn bão điện ở Queensland).
• Lắp đặt: Kết nối quy trình G½" với van bi cách ly bằng thép không gỉ để thay thế mà không cần ngừng hoạt động mạng.

Tại sao chúng tôi chọn máy phát áp suất nước này

Đối với mạng lưới phân phối nước đô thị có lắp đặt dưới lòng đất và dễ bị ngập lụt, các máy phát công nghiệp tiêu chuẩn đơn giản là không được chế tạo để tồn tại. Thân bằng thép không gỉ 316L hàn laser đạt chuẩn IP68 cung cấp một lớp kín hoàn toàn — không có vòng đệm O-ring, không có gioăng, không có đường rò rỉ tiềm ẩn — cho phép ngâm liên tục trong các hố van bị ngập trong mùa mưa của Queensland. Bảo vệ chống sét tích hợp lên đến 4 kV là cần thiết cho các lắp đặt ngoài trời ở Úc, nơi các cơn bão điện thường xuyên xảy ra. Đầu ra 4–20 mA với tùy chọn RS-485 Modbus đảm bảo tích hợp liền mạch với các hệ thống SCADA cũ mà không cần bộ chuyển đổi tín hiệu bổ sung. Các máy phát này đã thay thế hơn 60 đơn vị không đáng tin cậy và đạt tỷ lệ sống sót 97% trong 24 tháng, trực tiếp hỗ trợ chương trình giảm NRW của công ty từ 22% xuống 17%.

Lắp đặt & Ứng dụng

Các máy phát được lắp đặt tại mỗi đầu ra của máy bơm tăng áp và tại các trạm vào/ra của PRV. Các đơn vị dưới lòng đất được đặt trong hộp nối đạt chuẩn IP68 với các đầu nối chứa đầy gel để ngăn ngừa hơi ẩm ngưng tụ. Các lắp đặt trạm ngoài trời bao gồm tấm che nắng để giảm thiểu nhiệt bức xạ trên 45°C trong điều kiện mùa hè của Úc.

Kết quả

Sau 24 tháng với 35 đơn vị được lắp đặt:

• Tỷ lệ sống sót của cảm biến: 97%— chỉ có 1 đơn vị bị hỏng (sét đánh vượt quá khả năng bảo vệ định mức).
• Độ tin cậy dữ liệu được khôi phục: Các chỉ số áp suất SCADA hiện khớp với kiểm tra bằng đồng hồ đo thủ công trong phạm vi ±0,15 bar, cho phép các thuật toán phát hiện vỡ đường ống tự động.
• Giảm NRW: Công ty báo cáo giảm NRW từ 22% xuống 17% trong vòng 18 tháng, một phần là do quản lý áp suất được cải thiện nhờ dữ liệu đáng tin cậy.
• Giảm số lần bảo trì 70%— từ kiểm tra cảm biến hàng tháng đến xác minh hiệu chuẩn hàng quý.