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25.04.2017 22:21

Klärwerk.info / Fachwissen / Energie- und E-Technik / Motormanagement-Geräte für eine einfache Überwachung von Stadtentwässerungsanlagen

Motormanagement-Geräte für eine einfache Überwachung von Stadtentwässerungsanlagen

Bild FW-Ene-paderborn-1.JPG Durch den Einsatz eines Motormanagements kann die Stadtentwässerung von Paderborn von der Zentrale im Klärwerk aus überwacht werden. Andreas Scharf freut sich: "Über die vielfältigen Diagnosefunktionen können wir die Prozesse zentral bewerten."  

Die Diagnosemöglichkeiten von Motormanagementsystemen sorgen seit einigen Jahren für spürbare Verbesserungen in der Antriebstechnik. Das machten sich die Verantwortlichen im Klärwerk Paderborn zunutze, indem sie im Zuge der Modernisierung der Stadtentwässerung solche Nieder- spannungs-Schaltgeräte vorsahen. Die damit gemachten Erfahrungen waren so eindeutig, dass diese Geräte künftig zur Standardausstattung gehören werden. Im Zuge eines umfangreichen Umbaus der Abwasseranlagen in Paderborn hat der Stadtentwässerungsbetrieb Paderborn (STEB) erstmals ein Motormanagementsystem zur Überwachung einzelner Prozessstufen eingesetzt. Karlheinz Steffens, Sachgebietsleiter Elektrotechnik der STEB, erinnert sich: "Wir haben nach einer Lösung gesucht, die uns schnelle Rückmeldungen über den Zustand unserer Anlagen gibt und später vielleicht sogar die Mög- lichkeit bietet, bestimmte Serviceaufgaben von der Leittechnik aus durchführen zu können."  

Bild FW-Ene-paderborn-2.JPG Karlheinz Steffens, Sachgebietsleiter Elektrotechnik der STEB: "Der Simocode pro ist im Aufbau und der Bedienung so übersichtlich, dass wir ihn gerne für die unterschiedlichsten Anwendungen einsetzen."  

Das von ihm ausgewählte Sirius-Motormanagementsystem Simocode pro von Siemens ist speziell für solche Wünsche entwickelt worden. In einem neuen Pumpwerk, das direkt an der Pader - mit vier Kilometern Länge der kürzeste Fluss Deutschlands - liegt, überwachen drei Motormanagementgeräte zwei Abwasserpumpen mit je 350 m3/h maximaler Förderleistung und einen Plattenschieber zum Regeln eines anderen Abwasserstroms. Kaskadenschaltung mit dem besonderen Etwas. Das Abwasser der an diese Pumpstation angeschlossenen Stadtregionen läuft in einem Sammelschacht zusammen. Von dort wird es durch die beiden Pumpen auf ein etwa drei Meter höheres Niveau gefördert, von wo aus es in dem Hauptsammler mit 1,8 m Durchmesser allein durch Schwerkraft bis zum Klärwerk fließen kann. Üblicherweise springt Pumpe 1 bei Erreichen von 1,5 Meter Wasserhöhe im Sammelschacht an, die zweite unterstützt ab einem Pegel von 1,7 Meter. "Zur Verlängerung der Pumpenlebensdauer vertauschen wir die Aufgabenverteilung zyklisch", berichtet Andreas Scharf aus der Prozessleittechnik der STEB. Das erledigt der Simocode pro über eine einfache Logo- Steuerung von Siemens. Die Antriebstechnik sieht folgendermaßen aus: Die erste Pumpe mit ca. 7,5 kW Leistung wird direkt vom Simocode pro angesteuert und über einen Sanftstarter Sirius 3RW30 mit Strom versorgt. Das hat den Vorteil, dass keine Schaltschläge bzw. Kavitation beim Anlauf auftreten; noch viel wichtiger ist aber der sanfte Auslauf bis zum Stillstand, um gefährliche Druckstöße im Leitungsnetz zu vermeiden. Diese Niederspannungs-Schaltgeräte sind im vorliegenden Fall vom Kostenaufwand her mit einer Stern-Dreieck-Schaltung vergleichbar, lassen sich aber neben ihren anderen Vorzügen ungleich einfacher planen bzw. installieren. Das individuelle Einstellen der Rampen erfolgt vor Ort über Drehschalter, was dem Servicepersonal sehr entgegen kommt, da somit hierfür nicht unbedingt ein Laptop erforderlich ist. Denn im Stadtgebiet gibt es weit verzweigt etwa 40 solcher Stationen, die konsequent auf die moderne Technik umgerüstet werden. Erreicht das Abwasser den Pegel von 1,7 m, schaltet die zweite Pumpe zu, um einen höheren Durchfluss zu erreichen. Diese wird über einen Frequenzumrichter Micromaster MM 440 von Siemens zur Durchflussregelung über variable Pumpendrehzahl gespeist.  

Bild FW-Ene-paderborn-3.JPG Durch den modularen Aufbau mit Grundgerät und Erweiterungsmodulen lässt sich der Simocode pro individuell zusammenstellen und auch mit dem Sicherheitsschaltgerät 3TK28 kombinieren.

Motormanagement mit "Sicherheitsschaltung" Beide Pumpen besitzen je eine Antriebslösung über Sanftstarter und Frequenzumrichter. Damit aus Sicherheitsgründen nicht beide Stränge gleichzeitig mit Strom beaufschlagt werden können, wäre mit konventionellen Mitteln eine aufwändige Schütz- Verriegelung erforderlich. In Paderborn übernehmen stattdessen die Simocode-pro-Geräte diese Aufgabe. Die interne Wendestarter-Funktion sorgt dafür, dass immer nur ein Ausgang mit Strom versorgt werden kann. "Diese Lösung ist einfach und sicher zugleich", freut sich Karlheinz Steffen, "und zeigt die Vielseitigkeit eines modernen Motormanagements." Sind die Pumpen angelaufen, erhält die Steuerung eine Reihe von Informationen über die aktivierten Funktionen, wie Überwachung auf Unter-/Überspannung, Stromfluss, Strom zu hoch/ zu niedrig und viele andere mehr. Daran kann der Prozesstechniker sehr gut erkennen, ob, wann und evtl. welche Störungen vorliegen. Quält sich der Motor beispielsweise aufgrund von größeren Schmutzpartikeln in der Pumpe, steigt der Strom. Kommt es zum schlimmsten Fall, nämlich einer Blockade, schützt der Simocode pro den gesamten Antrieb. Andreas Scharf berichtet: "Die Geräte besitzen einen Blockierschutz, der sich individuell einstellen lässt. Fließt beispielsweise der vierfache Nennstrom, schaltet der Simo- code pro selbständig den Antrieb in wenigen Millisekunden spannungsfrei." Das Überwachen einer normalen Strom-Zeit-Kennlinie ist in solchen Fällen meist zu träge, um die Pumpe sicher zu schützen. Motormanagement mit fünf Schieberventil-Funktionen. Alle diese Betriebszustände lassen sich vom Klärwerk aus beobachten. Hierzu gibt es im Schaltschrank der Pumpstation ein Modem, das die Informationen in die Zentrale leitet, von der aus sie über WLAN im gesamten Klärwerk auch auf einem Laptop dargestellt werden können. Auf dem gleichen Weg gelangen die Informationen über den eingangs erwähnten geregelten Überlaufschieber ins Klärwerk, der den zentralen Mischwasserkanal (Straßenabläufe, Dachentwässerung, Gullys, Abwasser) mit der Abschlageinrichtung zur Pader verbindet. Zur optimalen Funktionsweise des motorisch angetriebenen Flachschiebers besitzt ein Simocode pro fünf unterschiedliche, vorparametrierte Schiebersteuerungsprofile. Karlheinz Steffens bestätigt: "Eine solche Grundfunktion haben wir ausgewählt." Zusätzliche Steuerungs- funktionalitäten haben die beiden Praktiker über logische Und/Oder-Verknüpfungen im Motormanagementsystem vorgenommen. Aktives Motormanagement über Simocode pro. Das Motormanagement-Gerät besitzt eine Vielzahl von Funktionalitäten. Eine davon ist die Laufzeitüberwachung. Das Schieberventil benötigt jedoch eine Reihe von Zwischenpositionen, wes- halb hier eine andere Lösung zum Tragen kam. Über Positionsmelder, die am Simocode pro und zusätzlichen digitalen Erweiterungsmodulen angeschlossen werden können, lässt sich ein Stellantrieb mit Regelungsfunktion aufbauen. Sollte sich auch dort ein Fremdkörper verhaken, reagiert die Drehmomentüberwachung und schaltet den Antrieb ab. Eine entsprechende Störmeldung zeigt dies in der Leitwarte der STEB an. Im nächsten Schritt wollen die Verantwortlichen im Klärwerk Paderborn dazu übergehen, bestimmte Vorgänge zentral in der Leitwarte auszulösen. Ein Beispiel könnte das Reversieren der Pumpen bzw. des Schiebers sein, nachdem der Blockierschutz ausgelöst hat. Auf diese Weise können sich verhakte Teile wieder lösen und der Servicetechniker müsste nicht ausrücken. "Damit würden wir wertvolle Zeit sparen", betont Karlheinz Steffens. Mit der Wendestarter-Funktion im Simocode pro ist das ohne weiteres durchführbar. Auch Siemens sieht in der Erweiterung der Bedienmöglichkeiten einen wichtigen Expansionsschritt. Bisher hatte der separate Bedienbaustein des Simocode pro, der häufig in die Schaltschranktür integriert wird, Tastenfelder und LEDs. In der neuen Konfiguration erhielt er zur Verbesserung des Bedienkomforts eine LCD-Anzeige mit Klartext-Ausgabe. Für die Not-Aus-Steuerung der einzelnen Pumpenstationen setzt man in Paderborn Sicherheitsschaltgeräte der Reihe Sirius 3TK28 von Siemens ein, die sich elegant an den Simocode pro anreihen und damit Platz sparen. Intelligente Geräte führen zu Prozessoptimierung Am Beispiel der Stadtentwässerung Paderborn zeigt sich, dass ein Technologiewechsel im Zuge von Modernisierungsmaßnahmen eine Reihe von Vorteilen bringt. Durch die erhöhte Funktionalität eines umfassenden Motormanagementsystems lassen sich Prozesse gezielter überwachen und die Verfügbarkeit von Anlagen erhöhen.

Siemens AG
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