Améliorer la fiabilité des stations d'épuration

Station de pompage complète avec ses pompes, ses vannes, ses régulateurs et ses commandes.PHOTO : Grundfos peut fournir et personnaliser une station de pompage complète avec ses pompes, ses vannes, ses régulateurs et ses commandes.
Installations à régulation intelligente

Les stations de pompage d'eaux usées classiques sont équipées de pompes à vitesse fixe et de simples régulateurs MARCHE-ARRET, mais les temps ont changé. Les stations de pompage sont toujours dimensionnées en fonction des pics de demande, mais les pompes à vitesse variable ont pris de plus en plus d'importance en raison de l'augmentation du coût de l'énergie. Les opérateurs ont également beaucoup plus de travail à superviser.

« Auparavant, le traitement de l'eau était focalisé sur une approche centralisée (et urbaine), c'est-à-dire que les eaux usées de la ville étaient traitées dans des stations d'épuration sur place », se souvient Torben Silberg Poulsen, responsable produit moteurs. « Les secteurs plus isolés avaient leurs propres systèmes de collecte des eaux usées, comme des fosses septiques, non raccordés au réseau d'assainissement. Aujourd'hui, la situation a complètement changé. Chaque bâtiment, exploitation agricole ou usine, doit être raccordé au réseau d'assainissement municipal. Cela signifie plus de stations de pompage, un réseau de canalisations plus vaste et, plus important encore, la nécessité de surveiller le réseau en permanence afin de contrôler le débit des eaux usées. »

Solutions intégrées
 

L'approche globale de la gestion des eaux usées avec les Grundfos iSOLUTIONS peut répondre à ces nouvelles demandes. Torben Silberg Poulsen précise : « Nous proposons plus que de simples pompes : des régulateurs, des unités de communication, des moteurs à haut rendement Grundfos Blueflux®, des capteurs, etc. Nous fournissons à nos clients des solutions intégrées. »

Les Grundfos iSOLUTIONS combinent l'expertise en matière d'application et les pompes intelligentes de Grundfos pour offrir les caractéristiques suivantes :

• Une solution intégrée fiable, permettant à l'opérateur de garder le contrôle en permanence
• Des performances élevées et un haut rendement énergétique 
• La possibilité de surveiller l'installation afin de permettre aux opérateurs de planifier leur maintenance et d'éviter les coûteux arrêts inopinés, réduisant ainsi le coût total de l'entretien.

Un contrôle total en permanence
 

Dans les installations de traitement des eaux usées, il est indispensable de disposer d'un contrôle total pour pouvoir répondre à la demande à tout moment. Pour cela, Grundfos propose une unité de commande dédiée (DC) avec de nombreuses fonctions standard et spécifiques aux eaux usées, notamment le rinçage et l'inversion du flux.
« Avec nos unités de commande dédiées, nos principaux objectifs sont la fiabilité et le rendement énergétique », annonce Danny Staerk, responsable produit, commandes. « Nous cherchons à réduire au maximum la maintenance non planifiée et à optimiser le rendement énergétique. »

L'unité de commande dédiée peut être complétée de modules E/S supplémentaires pour une flexibilité maximale, elle peut également être intégrée dans n'importe quel système SCADA par le biais de protocoles de communication comme MODBUS RTU, Profibus DP et Ethernet.

Elle peut piloter jusqu'à six pompes de toutes tailles et peut réguler en permanence toutes les pompes utilisées suivant le débit d'entrée de la station de pompage et la capacité du réseau.

« Les menus des unités de commande dédiées sont disponibles dans 27 langues et s'affichent sur un grand écran couleur », ajoute Danny Staerk. « C'est très important, car nous travaillons souvent avec des régies municipales dans le monde entier, et celles-ci doivent avoir la certitude que le personnel pourra faire fonctionner les installations sans difficulté. »

Gestion à distance Grundfos
 

La solution client/serveur GRUNDFOS Remote Management permet de surveiller une infinité d'applications à partir d'un seul serveur.

« Grundfos Remote Management donne un aperçu complet de l'ensemble de votre installation, ses pompes, ses régulateurs, ses capteurs, etc., en permanence et de manière très performante », explique Mikael Nedergaard, responsable produit, Eaux usées. « L'installation sur site est également très simple. Grundfos Remote Management est pré-configuré, aucune programmation n'est nécessaire, quelques minutes suffisent pour paramétrer les communications et la configuration du produit. »
 

FIGURE 1

Maintenance préventive

« En parlant avec les clients, nous avons appris qu'ils accordent beaucoup plus d'importance à la fiabilité de fonctionnement qu'au rendement énergétique », remarque Mikael Nedergaard. « En réponse à cela, le régulateur pour eaux usées Grundfos DC possède des fonctions avancées permettant d'éviter les problèmes avant qu'ils n'arrivent. » (voir Figure 1)

L'unité DC peut, par exemple, empêcher l'apparition d'une couche de graisse sur les parois d'une station de pompage grâce à sa fonction de variation du niveau de démarrage.

En association avec la fonction de vidange complète, cela permet d'évacuer la graisse, le sable, les fibres et résidus textiles pour maintenir la propreté de la station de pompage et assurer un fonctionnement fiable et régulier. La possibilité d'assurer des rinçages quotidiens à la vitesse de pompage maximale permet également d'éviter les dépôts dans les canalisations.

« Toutes ces fonctions intelligentes empêchent de nombreuses pannes potentielles dans les réseaux de transport d'eaux usées », indique Danny Staerk. « Le régulateur effectue des mesures en temps réel et assure l'arrêt des pompes avant tout dysfonctionnement grave. »

 

FIGURE 2

Optimisation énergétique

De nombreuses pompes Grundfos pour eaux usées sont conçues pour présenter une courbe de rendement plane. « C'est vraiment l'idéal pour les applications de traitement des eaux usées et le fonctionnement à vitesse variable, car le point de consigne varie en permanence », explique Mikael Nedergaard. « En concevant et développant des pompes et régulateurs, nous recherchons toujours les solutions les plus performantes sur le plan énergétique pour  nos clients. Et nous essayons de développer des fonctions supplémentaires pour y parvenir. »

Par exemple, le régulateur pour eaux usées Grundfos DC offre une fonction « régulation minimum » (voir Figure 2). Cet algorithme d'économies d'énergie maintient les pompes en fonctionnement à la plus faible fréquence possible pour maintenir le débit d'eaux usées. C'est particulièrement utile pour les applications où l'excès de pression dans les canalisations entraîne une importante consommation d'énergie au démarrage de la pompe.

Coût global du cycle de vie

Grundfos encourage les clients potentiels à examiner le coût global de cycle de vie avant de choisir leur solution de gestion des eaux usées. Selon une étude publiée dans le livre « Pump Life Cycle Costs : A Guide to LCC Analysis for Pumping Systems » issu d'une collaboration entre « Europump », l'« Hydraulic Institute » et le Département de l'énergie des États-Unis, le prix d'achat initial représente rarement plus de 5 % du coût total d'une pompe au cours de son cycle de vie (voir Figure 3).

FIGURE 3 : Les coûts énergétiques représentent 85% du coût global du cycle de vie d'une pompe. Source : Europump, l'Hydraulic Institute et le Département de l'énergie des États-Unis

La consommation d'énergie est de loin le facteur le plus important, comptant pour 85 % des dépenses totales, tandis que les coûts de maintenance représentent environ 10 %.

« Il est évident que le rendement énergétique doit être une priorité absolue », analyse Mikael Nedergaard. « En particulier, pour les grosses stations de pompage, où l'investissement initial est relativement faible par rapport aux dépenses d'énergie sur l'ensemble de la durée de l'installation. C'est là que l'approche des Grundfos iSOLUTIONS offre d'énormes avantages. »

Prenons l'exemple d'un réseau de pompage des eaux usées sur l'île de Lolland, au Danemark. En remplaçant le système MARCHE-ARRET basique existant par une Grundfos iSOLUTION, la station d'épuration a réduit sa consommation d'énergie de 45 %. (voir Figure 4)


« Cette gamme très complète de fonctions intelligentes évite de nombreuses pannes potentielles dans les réseaux de transport des eaux usées. »

Danny Staerk, responsable produit, commandes

FIGURE 4 : une station d'épuration de l'île de Lolland, au Danemark, a réduit sa consommation d'énergie de 45% grâce aux Grundfos iSOLUTIONS. Source : Grundfos

Un fournisseur unique pour un maximum de fonctionnalités

Grundfos peut offrir des performances fiables et économes en énergie parce que l'entreprise assure une parfaite compatibilité entre tous les composants qu'elle conçoit.

« Chez Grundfos, nous avons utilisé le dispositif de communication GeniBUS pendant plusieurs années », explique Torben Silberg Poulsen. « Presque tous nos produits sont compatibles avec ce mode de communication. Il est ainsi beaucoup plus facile de les interconnecter quand nous voulons créer un système combiné. »

Comme Grundfos peut fournir tout, des stations de pompage préfabriquées aux capteurs intégrés en passant par les protections moteur, il n'y a pas besoin d'aller chercher plus loin, déclare Danny Staerk. En s'en remettant à un fournisseur unique pour l'ensemble de leur solution, les clients peuvent tirer le meilleur parti de leur installation.

« Vous pouvez acheter nos pompes, mais si vous achetez un régulateur standard auprès d'un autre fournisseur, il est possible qu'il ne communique pas parfaitement avec l'installation et vous ne pourrez pas profiter de toutes les fonctions », développe-t-il. « Avec notre régulateur, nous pouvons faire beaucoup plus. »

A propos des Grundfos iSOLUTIONS

Cliquez ici pour plus d'informations sur la manière dont les Grundfos iSOLUTIONS assurent aux entreprises des installations de pompage des eaux usées régulées, fiables et économes en énergie.

Texte : Justyn Barnes





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