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Fallstudie

Die Ausrüstung von Spülpumpen mit Flusssteuerung

Das Spülpumpensystem des Lith Werks zur Trinkwasserproduktion, ein Bereich von Brabant Water, wurde kürzlich überholt. Dieses System umfasst zwei 55 kW Zentrifugalpumpen, die von Elektromotoren angetrieben werden. Zusammen haben Sie eine Leistung von 0 bis 2.000 m³/Stunde.

[29 Juni 2005]

Spülpumpen werden für die Reinigung von Filterbecken eingesetzt. Hier eine kurze Beschreibung des gesamten Reinigungsvorgangs. Grundwasser wird durch zahlreiche Pumpen gefördert, in Rohren gesammelt und danach in die Filterstation geleitet. Grundwasser enthält viel gelöstes Eisen und Mangan. In der ersten Stufe des Reinigungsprozesses wird das Grundwasser intensiv belüftet. Hierdurch werden die gelösten Metalle zu unlösbaren Flocken.

Diese Belüftungsvorgang entfernt außerdem zahlreiche Gase aus dem Wasser, die nicht ins Trinkwasser gehören. In der zweiten Stufe werden die Eisenflocken in einem Aufwärtsstromfilter, einem mit Kies gefüllten Betonbecken, herausgefiltert. Das Wasser strömt durch die Kieselsteine in dem Filter, und die Eisenflocken setzen sich dabei ab. Nach dieser Filterung strömt das Wasser durch ein zweites Kiesbecken, in dem diesmal primär die Manganpartikel aus dem Wasser entfernt werden. Das diesen Abwärtsstromfilter verlassenden Wasser ist dann Trinkwasser.

Beide Kiesbetten werden verunreinigt und müssen daher regelmäßig gereinigt werden. Dies geschieht, indem Wasser von unten durch das Kiesbett nach oben gepresst wird. Die Menge des durch das Kiesbett nach oben gedrückten Wasser ist entscheidend wichtig, da die Kieselsteine genügend angehoben werden müssen, um die Verunreinigungen entfernen zu können, die Kieselsteine dürfen dabei jedoch nicht weggespült werden.

Früher hatte Brabant Water nur die Wahl, eine oder zwei Pumpen einzusetzen und die Menge des Wassers mit Hilfe eines elektrischen Steuerventils zu regeln, das verwendet wurde, um die überschüssige Menge Wasser abzuleiten. Dieses Verfahren führte jedoch zu beachtlichen Energieverlusten. Bei der neuen Installation werden die Pumpen statt dessen mit einem Emotron FDU Frequenziunrichter bzw. einem Emotron MSF Softstarter gestartet und von einer in den Frequenziunrichter voll integrierten Pumpensteuerung geregelt. Dies bedeutet, dass der gesamte Leistungsbereich von 0 bis 2.000 m3/Stunde stufenlos gesteuert werden kann. Das Volumen des von Brabant Water benötigten Wassers wird in einen Steuerwert von 4 bis 20 mA umgesetzt.

Die Pumpensteuerung vergleicht diesen Sollwert mit dem aktuellen Durchfluss im Rohr und ermittelt, welche Drehgeschwindigkeit die erste Pumpe haben muss und ob der Softstarter für die zweite Pumpe ein- oder ausgeschaltet werden soll. Während der Einführungsphase war die Steuerung sogar problemlos in der Lage, sehr kurzfristige Anpassungen an den gewünschten Wert vorzunehmen. Da die Pumpensteuerung vollständig in den Frequenziunrichter integriert wurde, und alle Motorschutzvorrichtungen standardmäßig sowohl in den Frequenziunrichter als auch in den Softstarter integriert wurden, war es möglich, den vorhandenen Steuerschrank weiter zu verwenden. Es mussten lediglich einige zusätzliche Bauteile installiert werden.

Bild: Bei der neuen Installation werden die Pumpen statt dessen mit einem Emotron FDU Frequenziunrichter bzw. einem Emotron MSF Softstarter gestartet und von einer in den Frequenziunrichter voll integrierten Pumpensteuerung geregelt.

Emotron lieferte die Montageplatte komplett mit allen Bauteilen, so dass Brabant Water einfach die alte Montageplatte gegen die neue austauschte. Die Emotron Pumpensteuerung eignet sich für fast alle Anwendungen, bei denen mehrere Pumpen oder Lüfter (bis maximal sieben) automatisch einen Durchfluss-, Druck- oder anderen Vorgabewert erreichen und beibehalten müssen. Zur Standard-ausstattung gehören eine kontinuierliche Prozessüberwachung, automatisches Umschalten auf eine andere Pumpe bei Ausfall der ursprünglichen sowie die gleichmäßige Verteilung der Betriebsstunden auf die Pumpen. Während des Betriebs werden plötzliche Fluss- und Druckschwankungen, die auf die Frequenziunrichter und Softstarter einwirken, ausgeglichen, so dass Wasserstöße vermieden werden. Darüber hinaus wird kein externes PLC-System mehr benötigt, da der jetzt verwendete Prozess auf dem vorhandenen PLC-System verwaltet werden kann.

Die Pumpensteuerung umfasst eine zusätzliche Karte, die in den Emotron FDU Frequenziunrichter eingeführt wird. Die Einstellungen erscheinen dann nach Einlegen der Karte automatisch in der Menüstruktur. Die zusätzlichen Kosten sind so gering, dass sich vorheriger Kauf oder Programmierung eines PLC erübrigen.