악시오나 아구아(Acciona Agua), 포괄적 예측 유지 보수 전략으로 수처리 시설의 신뢰성 향상

악시오나 아구아(Acciona Agua)는 식수 처리 시설, 폐수 시설, 3 차 수처리, 역삼투 담수화 시설들의 설계, 건설 및 운영하는 스페인 건설업체 입니다. 이 회사는 해당 지역에서 도시 및 산업 폐수 처리뿐 아니라 생활용수 및 식수 공급 등 물 공급과 관련한 모든 단계의 통합 서비스를 관리하고 있었습니다.

 악시오나 아구아의 전략은 스페인, 이탈리아, 포르투칼 내 통합적 물순환을 유지하는 것으로 인도, 아프리카, 중동, 동남아시아, 호주 및 라틴 아메리카와 같은 주요 지역에서 탈염 및 수처리 발전소를 주력으로 설계하고 효율적으로 관리함으로써 국제적 성장 전략을 시작하였습니다.

도전 과제

 모로코가 지닌 과제 중 하나는 수자원이 그 수요를 충족시키지 못하고 있는 것이었습니다. 실제로 1인당 가용한 물은 물부족 기준치인 연간 1,000 m³보다 한참 낮은 연간 720 m³에 이릅니다. 내년에는 이보다 심각해 질 것이 예상되어 1인당 520 m³까지 줄어들 전망이었습니다. 모로코의 이러한 비효율적인 수자원 사용의 주된 이유는 점점 높아지는, 특히 지표면에서 발생하는 수질 오염이었습니다. 산업, 관광 및 농업에도 강력한 수요가 존재할 뿐 아니라 인구 증가, 도시화 비율 및 농촌 지역의 수요로 인해 최근 몇 년간 식수 수요가 증가하고 있었습니다.

 모로코의 주요 산업 운영 및 유통은 Office National de l’Electricite et de l’Eau (ONEE) 가 맡고 있으며, 식수의 80%를 생산하고 있습니다. ONEE는 원수펌프 시설 및 전력 변전소 부근에 있는 라밧(Rabat)지역의 오움 아자 식수 처리장에 대한 설계, 건설 및 시운전을 악시오나 아구아에 의뢰했습니다. 이 처리장은 시디 모하메드 벤 압델 라(Sidi Mohamed Ben Abdellah) 저수지의 수자원으로 라밧에서 카사블랑카(Casablanca)까지 해안 회랑 지대의 식수 공급 시스템 강화를 위한 프로젝트의 일환으로 건설되었습니다.

 이를 위해 악시오나 아구아는 그루포 알라바(Grupo Álava)의 엔지니어링 부서 인 프레디텍(Preditec)의 지원 받았습니다. 그루포 알라바는 산업용 플랜트의 생산 신뢰성 T & M, 장비 및 시스템에서 기계의 보호, 감독 및 예측 진단을 위한 계측을 전문으로 하는 업체입니다.

프레디텍은 수천 명 이상의 고객에게 제품 및 서비스를 제공하고 있으며, 이베리아 반도에서 약 300 개의 예측적 기획을 실행했고 150여 개의 연속 모니터링 시스템을 설치 및 공급했습니다. 또한 스페인 외 18 개 국에서 30 여 개의 프로젝트를 수행하였습니다.

 프레디텍의 프로젝트 엔지니어, 아르투로 뷰리엘(Arturo Burriel)는 “우리의 미션은 고객을 도와 산업 유지관리를 위한 예측적 전략을 실행하여 플랜트 신뢰성 개선, 안전 향상, 자산 가용성 증대, 비계획적 오류 제거와 함께 예측적 진단 서비스, 교육 및 기술 지원에 의한 유지관리 비용 절감을 이루는 것이다.”라고 말했습니다. 프레디텍은 150여개의 연속 모니터링 시스템과 함께 약 300 개의 예측적 프로그램을 스페인과 포르투갈에서 실행했습니다.

 이 발전소는 18,000 m³/h의 공칭 유량 또는 1일 432,000 m³의 식수를 생산하도록 설계되었습니다. 펌프는 모로코 및 세계 보건 기구(WHO)의 품질 요구 사항을 준수하면서 완벽하게 운전되어야 했습니다. 뷰리엘은  “프로젝트 관리자들은 원수펌프의 진동과 온도를 모니터링하고 싶어했다. 둘 중 하나라도 이전에 설정한 기준치를 초과하면, 더 큰 문제를 방지하기 위해 기계를 정지시키고, 유지관리 엔지니어는 문제에 대한 정확한 정보를 이용할 수 있다”라고 말했습니다. 높은 진동 또는 온도 수준은 기계적 마모의 척도입니다. 따라서 상태가 더 악화되기 전에 중단하는 것이 오히려 간편합니다. 뷰리엘은 “때로는 단순한 베어링 교체와 같은 작업으로 제때에 가동을 중단하는 것이 문제를 해결하기도 한다. 계속해서 가동시키면 수리 비용은 훨씬 더 커진다” 라고 덧붙였습니다.

 2.7 MW의 전략을 가진 중전압 펌프는 시디 모하메드 벤 압델 라 저수지에서부터 식수처리장까지 5km의 거리를 따라 100m의 경사를 넘어 원수를 운반하기 때문에 매우 중요했습니다. 식수처리장은 문제가 생겼을 때, 10분간 운전이 가능한 원수 탱크를 보유하고 있었습니다. 따라서 이러한 장비에 심각한 문제가 생겨 장시간 가동이 중지되는 것은 방지해야만 했습니다. 

 악시오나 아구아는 6개의 펌프를 모니터링 해야 했는데, 5개의 진동 측정과 6개의 온도 측정이 각각 필요했습니다. 프레디텍은 각각의 3개 펌프에 대한 예측적 유지보수를 위해 필요한 모든 계기 및 센서들을 설치한 2개의 캐비닛을 제안했습니다. 전체적인 솔루션은 로크웰 오토메이션의 통합 아키텍처 솔루션을 기반으로 했습니다.

솔루션

Preditec이 공급한 각각의 캐비닛에 설치된 모니터링 시스템의 구성은 Allen-Bradley® CompactLogix ™  컨트롤러로서 최대 SIL 3까지 안전기준을 보장합니다.

 데이터는 4 개의 Dynamix ™ 1444 진동 및 온도 모니터링 모듈에서 수집됩니다. 이 모듈은 산업 표준이 요구하는 정확도, 신뢰성 및 성능에 맞춰 기계의 주요 파라미터 세트를 계측하고 모니터링합니다. 또한 듀얼 포트 EtherNet/IP ™ 통신으로 디바이스 레벨 링 (DLR, Device Level Ring ) 구조를 지원하며 통합 아키텍쳐 시스템 내에서 완벽하게 실행하였습니다.

  이것은 각 캐비닛에 있는 PT100 입력 모듈 및 릴레이 출력으로 Allen-Bradley POINT I/O™ 1734 모듈에 연결됩니다. 이러한 입/출력 모듈은 모두 산업 안전 기준을 준수하며 기계적 진단 기능을 제공합니다. 뷰리엘은 “이와 같은 각 요소들간의 조합으로, 시스템은 필요 시 릴레이를 작동 시킬 수 있을 뿐만 아니라 진동 및 온도 제어를 위한 높은 유연성을 갖게 되었다.” 라고 말했습니다.

 프레디텍도 로크웰 오토메이션의 엔지니어링 조건인,Studio 5000® 을 사용하였는데, 통합 및 확장형 개발 프레임워크로 다양한 성능을 제공하여 악시오나 아구아의 엔지니어, 오퍼레이터, 기술자가 통합 아키텍처 시스템을 통해 수집된 데이터에 쉽게 접근할 수 있었고, 개발 효율성과 프로그래밍 오류를 줄일 수 있게 되었습니다

결과

뷰리엘(Burriel)은 “로크웰 오토메이션의 통합 아키텍처는 CompactLogix, Dynamix 1444, EtherNet/IP 로 연결된 Point I/O를 기반으로 한다. 우리는 Acciona Agua 에 최적의 진동 및 온도 측정을 제공하는 경쟁력 있는 솔루션을 제공했다. 이로써 고객은 보다 빠른 결정으로 적절히 기계를 보호할 수 있게 된다.” 라고 설명했습니다.

프레디텍의 캐비닛에서 구현된 시스템이 갖는 추가적 장점은 진동 및 온도와 관련한 특별 안전 기준을 준수한다는 점입니다. 뷰리엘은 “이로써 악시오나 아구아는 마음 놓고 올바르게 시설을 운영할 수 있게 될 것이다.” 라고 마무리했습니다.