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wlb - UMWELTTECHNIK 3/2018

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wlb - UMWELTTECHNIK 3/2018

t WASSER/ABWASSER MIT

t WASSER/ABWASSER MIT OPTIMIERTEN PUMPEN DIE GESAMTBETRIEBS- KOSTEN CLEVER SENKEN Die gesicherte Versorgung mit Trinkwasser und die Abwasserentsorgung ökonomisch und kosteneffizient zu gewährleisten, stellt die Wasserwirtschaft vor große Herausforderungen. Extremwetterereignisse oder der saisonbedingt wechselnde Förderstrom in Tourismushochburgen erfordern neue, interdisziplinäre Lösungskonzepte. Intelligente Steuerungstechnik kann hier Abhilfe schaffen. Digitalisierung im Sinne von Wasser 4.0 schlägt nicht nur die Brücke zwischen Innovation und Risikomanagement, sondern optimiert die Effizienz des gesamten Pumpensystems. Die richtige Abstimmung der einzelnen Komponenten aufeinander ist das Schlüsselelement für geringere Gesamtkosten. Bei einer angestrebten Verbesserung sollten daher nicht einfach nur blind Einzelteile ausgetauscht, sondern eine Optimierung des Gesamtsystems vorgenommen werden. Das funktioniert am besten, wenn moderne Digitaltechnik in eine Architektur eingebettet ist. 24 wlb UMWELTTECHNIK 3/2018

t WASSER/ABWASSER INITIALUNTERSUCHUNG Wichtige Voraussetzung für die Optimierung der Anlagen und Prozesse ist eine umfassende Datenbasis der Mess- und Maschinendaten. Auf dieser Datenbasis lassen sich Einsparmöglichkeiten erkennen – ganz gleich, ob die Optimierungspotenziale im System, in der Auslegung, in der Hydraulik oder im Antrieb liegen. Die Frage nach den Pumpen und den verbauten Komponenten ist dabei ebenso von Interesse, wie der Blick auf ihre spezifischen Aufgaben und ihren Wirkungsgrad. Zur Ist-Wert-Analyse gehören zudem Förderstrom und Förderhöhe, Druckdifferenz und Stromverbrauch. Ist die entsprechende Elektronik bereits verbaut, dann lassen sich die relevanten Daten auslesen oder stehen über einen Leitstand unmittelbar zur Verfügung. Ist der hierfür notwendige Digitalisierungsgrad noch nicht erreicht, kann der Einsatz einfachster Steuerungstechnik, wie beispielsweise eines Datenloggers zur Aufnahme von Prozess- und Schwingungsgrößen, eine kostengünstige Option sein. KOSTEN-NUTZEN-ANALYSE Sind die Daten verfügbar und analysiert, werden die Optimierungsmöglichkeiten abgewogen, die sich für dieses spezielle Szenario anbieten. Die anschließende Kostengegenüberstellung bringt Klarheit, ob sich die anvisierte Maßnahme rechnet. Ein Beispiel: Steht die Investition in einen Hocheffizienzmotor in Höhe von rund 5 000 Euro einer monatlichen Stromkostenersparnis in Höhe von 50 Euro gegenüber, lohnt sich der Austausch nicht. So kann es beispielsweise zielführender sein, zuerst die Rohrleitungen zu vergrößern beziehungsweise lokale Verengungen zu beseitigen oder Komponenten mit hohen Druckverlusten wie Filter und Wärmetauscher durch Alternativen mit günstigeren hydraulischen Eigenschaften zu ersetzen. EFFIZIENZ-MANAGEMENT Energieoptimierung gilt bei der Betriebskostensenkung als wichtige Stellschraube. Die Einführung eines Energiemanagementsystems schont Umwelt und Budget gleichermaßen. Bei der Suche nach Ineffizienzen gehören die Über- oder Unterdimensionierung der installierten Pumpe sowie Drosselarmaturen und Dämpftechnologien zur Regelung des Durchflusses zu den üblichen Verdächtigen. Demgegenüber bietet die Pumpensteuerung bei vielen Bestandsanlagen die größte Einsparmöglichkeit. Wer sich bereits auf der digitalen Zielgeraden befindet, profitiert von der Möglichkeit eines umfassenden Energiemonitorings. Per Dashboard-Überwachung fallen Abweichungen sofort ins Auge und ermöglichen kosteneffiziente Entscheidungen. Intelligente Elektronik spielt eine wesentliche Rolle bei der Bereitstellung von Echtzeit-Daten zu Betrieb, Produktion und Energie. ASSET MANAGEMENT Wer bei der Instandhaltungsstrategie spart, riskiert Produktionsausfallkosten durch ungeplante Anlagenstillstände und Totalausfälle. Sich anbahnende Schäden schon im Vorfeld zu entdecken und die Verschleißteile im Rahmen einer geplanten Instandhaltung auszutauschen, liegt im Interesse jedes Betriebsverantwortlichen. Die zustandsbasierte Wartung, eine Form der präventiven Wartung, ist die kosteneffizienteste Variante. Die Systemdaten werden in regelmäßigen Abständen kontrolliert und eine präzise Einschätzung des Status wird vorgenommen. In Bezug auf Pumpen werden Variablen wie Saugdruck, Auslassdruck, Pumpendrehzahl, Leistung, Durchfluss und Temperaturen überwacht, um einen Wirkungsgradverslust feststellen zu können. Eine Trenderkennung wird möglich, indem man den Wirkungsgradverlauf mit den Prozessvariablen kombiniert. Es empfiehlt sich weiterhin, die Instandhaltung der gesamten Pumpenanlage systematisch anzugehen und eine Strategie für Predictive Maintenance auszuarbeiten, um den zukünftigen Eintrittspunkt kritischer Zustände vorherzusagen, bevor die ersten Anomalien aufgetaucht sind. WASSER 4.0 – DIE KÖNIGSDISZIPLIN Die Digitalisierung eröffnet völlig neue Wege zur Überwachung, Steuerung und Optimierung der Pumpen. Zwar hat der Automatisierungsgrad einen deutlichen Einfluss auf die Investitionskosten, bietet aber zahlreiche Vorzüge und Einsparmöglichkeiten. Die intelligenten Komponenten der Pumpenanlagen lassen sich im Sinne von IIoT orchestrieren und liefern Echtzeit-Daten, auf deren Basis innovative Anwendungen wie Fernüberwachung, Fernwartung und Predicitive Maintenance möglich werden. Möchte man nicht so tief in die Tasche greifen und vorerst bei der Offline- Überwachung bleiben, sollte man zumindest für die Zukunft vorsorgen und beim Austausch von Komponenten auf entsprechende Anschlussmöglichkeiten oder intelligente Sensoren achten. Wer sich später bei kleinen Investitionsschritten für eine ganzheitliche IIoT-Architektur wie beispielsweise EcoStruxure entscheidet, kann dann die vorhandene Betriebsausrüstung weiterhin nutzen. Das übergeordnete System vereinfacht die Integration der vernetzten Komponenten, der Edge Control sowie des zentralen Auswertsystems – eine ganzheitliche Lösung, die Optimierungspotenzial in der gesamten Pumpenanlage erkennt und realisiert. www.schneider-electric.de wlb UMWELTTECHNIK 3/2018 25 Foto: Fotolia (#189418907/navintar)