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Verfahrenstechnik 9/2021

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Verfahrenstechnik 9/2021

MESSEN, REGELN,

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Eingriffsfrei messen Steuerungsoptimierung von Sandfangräumern mit stationärem Durchfluss-Messsystem Ein Ultraschalldurchflussmesser wird als Trübungs- und Durchflusswächter zur besseren Sandfangsteuerung auf Kläranlagen eingesetzt. Durch die einfache und schnelle Installation ohne rohrspezifische Einschränkungen kommt es nicht zu Prozessunterbrechung oder Anlagenstillstand. In klassischen dreistufigen Abwasserbehandlungsanlagen sind Sand- und Fettfänge als Verfahrensschritt in der ersten mechanischen Vorbehandlungsstufe unentbehrlich, da hier alle Stoffe gefiltert werden, die zu betrieblichen Störungen (Verschleiß, Verstopfung) innerhalb der Anlage führen können. Sand, Steine, Glas, mineralische Feststoffe und sonstige Verunreinigungen mit Korngrößen von 0,2 bis 1 mm setzen sich in dieser Vorbehandlungsstufe am Boden des Sandfangs ab. Das im Abwasser mitgeführte Fett schwimmt auf, wird in belüfteten Sandfängen meist von selbst abgeschieden oder kann mithilfe einer geschlitzten Trenn- oder Tauchwand entfernt werden. Auf modernen Anlagen wird das Sandfanggut nach der Entnahme aus dem Sandfang gewaschen, um eine bessere Entwässerung und Wiederverwertbarkeit der mineralischen Feststoffe zu erzielen. Anschließend erfolgt in einem zweiten Schritt eine Vorklärung (Sedimentation) des Abwassers, bevor in nachgeschalteten Stufen die eigentliche Abwasserbehandlung in Form von biologischen Abbauund chemischen Zersetzungsverfahren umgesetzt wird. Autor: Sebastian Vogelei, Katronic AG & Co. KG, Wernigerode Trübung erkennen Das technische Büro Holger Pinta verwendet stationäre Ultraschalldurchflussmesssysteme des Gerätetyps Katflow 100 oder Katflow 150, um die Trübung durch Sandaufkommen in Sandfang-Druckleitungen zu erkennen und darüber Pumpvorgänge effizienter steuern zu können. Die Clampon-Messwandler der fest installierten Durchflussmesseinheiten erfassen die Trübung durch Sand als Ausdruck verminderter Signalstärke. Erfahrungsgemäß zeigt sich eine umgekehrte Proportionalität von einem höheren Sandaufkommen zur Amplitude des Ultraschall-Empfangssignals. Die über die Jahre gewonnenen Mess- und Erfahrungswerte sowie Modellbildungen ermöglichen es heute, die durch Sand erzeugte Trübung in der Druckleitung so auszuwerten, dass Verkürzungen der Betriebszeiten (Pumpe und Räumer), also eine Optimierung der Sandfangsteuerung bis zu 85 % erreicht wird. Ein weiterer Vorteil dieser Anwendung ist, die Pumpenförderleistung kontinuierlich überwachen zu können. Zwei spezielle Ultraschallsensoren erfassen die Trübung ohne Kontakt zum Medium in der zwischen DN80 und DN100 ausgelegten Sandfang-Druckleitung nach dem Einschalten der Schwimmschlammpumpe. Zusätzlich wird über ei- nen Feuchte- und Luftdrucksensor die Wettersituation miteinbezogen. In einer Steuerung werden die Signale der Messwandler und die Wetterinformationen so ausgewertet, dass der Räumzyklus entsprechend dem Sandanfall erfolgt. Unnötige Betriebszeiten bei wenig Sandanfall (Trockenwetter) können so erheblich minimiert werden. Die beiden Wandler (Sender und Empfänger) werden mittels spezieller Rohrschellen außen in einem senkrechten Bereich der Druckleitung (Strömung aufwärts) befestigt. Sie sind mit der stationären Auswerteeinheit festverdrahtet, mit deren Hilfe die Messwerte über eine Stromschnittstelle 4–20 mA auf die zentrale Steuerung, eine Siemens-SPS mit Display, übertragen werden. Pausenzeiten verlängern Bei geringem oder keinem Sandanfall wird die Pausenzeit verlängert bis max. einmal pro Tag. Bei starken Sandablagerungen werden Räumer und Pumpe beispielsweise so gesteuert (kurzer Stopp in Bereichen mit max. Trübung), dass nach jedem Räumintervall die Sandrinne weitestgehend entleert ist. Das Standardprogramm kann für jede Anlage entsprechend der spezifischen Bedingungen eines Sandfangs modifiziert werden. Die an der Druckleitung installierten Messwandler erfüllen noch einen zweiten Zweck: Die Überprüfung der Durchflussmenge. Sobald die Förderleistung einen Grenzwert dauerhaft unterschreitet (Verschleiß Laufrad/Verstopfung), erfolgt eine optische Warnmeldung. Mit Einsatz dieser vom technischen Büro Holger Pinta entwickelten Steuerungsoptimierung werden alle Prozesse ringsum der Sandfänge auf Kläranlagen transparent. Fotos: Katronic www.katronic.de Zwei spezielle Ultraschallsensoren erfassen die Trübung ohne Kontakt zum Medium in der Sandfang-Druckleitung 44 VERFAHRENSTECHNIK 09/2021 www.verfahrenstechnik.de

Daten und Simulationen konsolidieren Die Aucotec AG hat ihre Kooperationsplattform Engineering Base (EB) mit disziplinübergreifenden Datasheets ausgebaut, die sich automatisch generieren und die konsistente Kommunikation mit Auftraggebern und Sublieferanten deutlich verbessern. Zudem sorgt ein stark vereinfachter, standardisierter Datenaustausch für eine schnellere Integration von Simulationen, Berechnungen und weiteren Daten ergänzender Tools. Entscheidende Basis für die Neuerungen ist EBs universelles Datenmodell, auf dem alle Kerndisziplinen des Engineerings zentral, gemeinsam und parallel arbeiten. Da auf diese Weise sämtliche Daten zu allen Geräten und Objekten einer Anlage disziplinübergreifend in einer Single Source of Truth konsolidiert sind, „versteht“ EB die direkt importierten Simulations-Ergebnisse der verschiedenen Berechnungswerkzeuge sofort und zeigt mögliche Diskrepanzen unmittelbar auf. So konsolidieren sich auch die diversen Berechnungs-Ergebnisse in EB, händische Datenübertragungen und aufwändige Abgleiche entfallen. Bei EPCs, die mit zahlreichen Tools jonglieren, zahlt sich diese Daten-Bündelung besonders aus. Für den schnellen Import in EBs Datenmodell wurde ein neuer offener Standard geschaffen. Das XML-basierte Format EBML „trichtert“ der Plattform selbst hochkomplexe Daten in kürzester Zeit ein – Programmieraufwand oder spezielle Systemkenntnisse sind nicht nötig. O₂ | CO | NO | NO₂ | N₂O SO₂ | CO₂ | CH₄ | C₃H₈ Eignungsgeprüfte Emissionsmesstechnik to go www.aucotec.com Trennschaltverstärker im Ex-Bereich Der zweikanalige Jumo Ex-i Trennschaltverstärker wurde speziell für die Schwimmerschalter der Jumonesos-Serie entwickelt, unterstützt aber auch alle Näherungssensoren nach dem Namur-Standard. Der eigensichere Trennschaltverstärker ergänzt das Safety- Portfolio und sorgt für zuverlässige, galvanische 3-Wege- Trennung sowie sichere Übertragung von Schaltsignalen – und zwar in normalen und in Ex-Anwendungen. Er ist in einem erweiterten Umgebungstemperaturbereich von –40 bis +60 °C einsetzbar, verfügt über die Atex- und IECEx- Zulassung und kann auch in Ex-Zone 2 montiert werden. Der angebundene Schwimmerschalterkontakt oder Näherungssensor kann bis in Zone 0 betrieben werden. Darüber hinaus besitzt das Gerät die UL- und DNV-GL-Zulassung und erfüllt SIL2 in sicherheitsgerichteten Anwendungen. Als Schaltausgang ist ein Wechslerrelais mit einer Phasenumkehroption pro Kanal vorhanden. Eine Leitungsfehlererkennung detektiert Leitungsbrüche oder Kurzschlüsse und sorgt für hohe Prozesssicherheit. MGAprime Q Das kompakteste QAL1 (DIN EN 15267-4) eignungsgeprüfte Messgerät der Welt! Made in Germany Ihr Mehrwert • Direkte NO+NO 2 -Messung zur NOx-Bestimmung, ohne NO₂-Konverter • Paramagnetische O₂-Messung • Präzise SO₂-Messungen • Integrierter Doppelgaskühler für konstanten Taupunkt • Vielfältige Schnittstellen und Vernetzungsmöglichkeiten, inkl. Fernbedienung über WiFi www.jumo.de www.mru.eu

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