Geringere spezifische Energie und zuverlässige Durchfluss-Schätzungen im Abwassernetz

Overview_TEXT

Überblick

Die Ausgangssituation

Provas, das Versorgungsunternehmen der Stadt Hadersleben im südlichen Jütland (Dänemark) kümmert sich um das Trinkwasser, das Abwasser und die Abfallbeseitigung. Wie viele andere Versorgungsunternehmen muss auch Provas seine Betriebskosten senken, um zukünftige Investitionen zu ermöglichen. Energieeinsparungen in den mehr als 150 Pumpstationen des Unternehmens sollen Provas dabei helfen, dieses Ziel zu erreichen. Provas steht allerdings vor einer weiteren Herausforderung, die es zu meistern gilt.

Nach der Umsetzung von Umstrukturierungsmaßnahmen im Netz wird jetzt das Abwasser aus allen vier Ecken der Gemeinde über eine Distanz von bis zu 60 Kilometern hinweg zur zentralen Aufbereitungsanlage in Hadersleben transportiert. Große Mengen an zulaufendem Wasser erhöhen die Wassermengen in den Leitungen auf etwa zehn Millionen Kubikmeter pro Jahr. Da Provas nur für den Transport von zwei Millionen Kubikmetern bezahlt wird, wirkt sich das negativ auf das Geschäft aus. Um dieses Problem zu beheben, benötigt man eine detaillierte Übersicht über das Strömungsmuster jeder einzelnen Pumpstation. Zu diesem Zweck könnte man externe Durchflussmesser installieren. Da dies allerdings mit erheblichen Kosten verbunden ist, suchte Provas nach einer anderen Lösung.

Provas interessierte sich daher dafür, ob moderne Pumpensteuerungstechnik diese Probleme lösen könnte. „Zu wissen, was unsere Pumpstationen leisten und zu welchem Preis, ist für uns entscheidend, wenn wir die Betriebskosten unter Kontrolle halten wollen“, erzählt Erik Jørgensen, Betriebsmanager von Provas. „Wir wollen so wenig Zeit wie möglich mit der Inspektion der Stationen verbringen. Und im Betrieb sollen sie auf dem optimalen Betriebspunkt laufen, sodass sie so wenig Energie wie möglich verbrauchen.“ Das Unternehmen führte daher in enger Zusammenarbeit mit Grundfos ein Testprojekt durch, um Energie zu sparen und detaillierte Durchflussdaten für die einzelnen Pumpstationen zu erhalten.

 

Die Lösung

Provas und Grundfos entschieden sich dafür, auszuprobieren, ob das Pumpensteuerungssystem Dedicated Controls von Grundfos beide Probleme lösen könnte. Das Steuerungssystem, das sowohl für die Pumpstationen im Netz als auch für Hauptpumpwerke eingesetzt werden kann, verfügt über eine Reihe von Standardfunktionen für die normale Pumpensteuerung (z. B. ein-/ausschalten, Pumpenwechsel, Überlaufmessung, Alarm- und Warnmeldungen), aber auch über einige erweiterte Funktionen für den Abwassertransport.

Die Funktion zur Energieoptimierung passt bei Pumpen, die mit Frequenzumrichtern ausgestattet sind, den Betriebspunkt optimal an, wodurch die spezifische Energie gesenkt werden kann. Die Funktion wird ständig neu kalibriert, sodass der Pumpenverschleiß und andere Bedingungen in der Installation keinen negativen Einfluss auf den Wirkungsgrad der Pumpe haben.

Die Funktion zur Durchfluss-Schätzung berechnet den Durchfluss einer Pumpstation unabhängig von der Pumpendrehzahl. Auch diese Funktion wird ständig neu kalibriert, um ein Höchstmaß an Genauigkeit zu garantieren.

Diese beiden Funktionen von Dedicated Controls wurden über einen Zeitraum von drei Monaten getestet. Die Funktion zur Durchfluss-Schätzung berechnete den Durchfluss für drei Pumpstationen im Gebiet von Hadersleben. Die Ergebnisse wurden mithilfe vorhandener, externer Durchflussmesser überprüft. Darüber hinaus wurde die Funktion zur Energieoptimierung an den Abwasserpumpen in einer der Pumpstationen getestet.

 

So funktioniert es

Die Funktion zur Energieoptimierung von Dedicated Controls hilft den Betriebsmitarbeitern beim Einrichten der Pumpen und passt die Pumpenfrequenz automatisch an die Betriebsbedingungen an. Dadurch ergibt sich eine optimierte spezifische Energie, was die Energiekosten für das Versorgungsunternehmen auf ein Mindestmaß begrenzt.

Wenn sich ausreichend Wasser im Brunnen befindet, kann das Steuerungssystem alle Betriebsfrequenzen des Pumpenmotors mithilfe einer Sweep-Funktion analysieren und die Korrelation zwischen Frequenz und spezifischer Energie anzeigen“, erklärt Vertriebsingenieur Finn Dalsgaard Nielsen von Grundfos. „So kann man schnell und einfach die richtige Frequenz finden, bei der die spezifische Energie am niedrigsten ist. Diese Funktion soll den Anwender beim ersten Einrichten der Pumpenmotorfrequenz unterstützen. Sobald die Pumpe in Betrieb ist, überwacht Dedicated Controls ununterbrochen den spezifischen Energieverbrauch und passt die Frequenz an die tatsächlichen Betriebsbedingungen an. Man kann diese Funktion auch für die erste Einrichtung verwenden, wenn der Wasserstand im Brunnen niedrig ist.“

Die Funktion zur Durchfluss-Schätzung ermittelt Schätzwerte für den Abwasserfluss auf Grundlage des Wasserstands im Brunnen sowie des Förderdrucks und der Betriebsdaten der Pumpe. Die Funktion arbeitet unabhängig vom Abwasserzufluss zum Brunnen und kann den Durchfluss selbst bei schwankenden Pumpendrehzahlen berechnen“, erklärt Finn Dalsgaard Nielsen. Beide Funktionen werden ständig automatisch neu kalibriert, um den Pumpenverschleiß zu berücksichtigen und stets genaue Schätzungen zu liefern.

 

Das Ergebnis

Nach drei Monaten lagen eindeutige Ergebnisse vor: Die spezifische Energie war bei einer der drei Pumpstationen um 36 Prozent gesunken. Die Durchfluss-Schätzungen wichen bei den drei Stationen um nur maximal fünf Prozent vom korrekten Wert ab und sind damit gut für den täglichen Betrieb und die langfristige Planung von Provas geeignet. „In Anbetracht der großen Mengen an Wasser, mit denen wir arbeiten, machen kleine Abweichungen nicht viel aus. Schätzungen sind vollkommen ausreichend“, merkt Erik Jørgensen an. Zudem ermöglichen die Schätzungen eine bessere Vorausplanung. Mit Dedicated Controls können die Bediener den Verlauf des spezifischen Energieverbrauchs überwachen. Dadurch ist es möglich, Reinigungs- und Wartungsmaßnahmen frühzeitig zu planen, um den Energieverbrauch der Anlage zu optimieren. „Vielleicht müssen wir den Reinigungsmolch nur noch alle sechs Monate einsetzen, anstatt jeden Monat“, meint Casper Højlund Koch. „Das bedeutet, dass wir unsere Arbeitsstunden effektiver für andere Dinge einsetzen können.“

Die erzielten Ergebnisse deuten darauf hin, dass Provas durch den Einsatz der Grundfos-Pumpensteuertechnik von zahlreichen Vorteilen profitieren kann:

  • Einsparungen im Betrieb (geringere spezifische Energie, keine teuren externen Durchflussmesser erforderlich, weniger Inspektionen vor Ort dank faktenbasierter Wartungsplanung sowie Möglichkeiten, die Wassermenge im Netz zu begrenzen)
  • Besserer Überblick über das gesamte System (detaillierte Durchfluss-Schätzungen für jede einzelne Pumpstation, Möglichkeiten zum kurzfristigen Bestimmen lokaler Probleme und der Quellen eindringenden Wassers)
  • Projektpläne können auf Grundlage tatsächlicher Betriebsdaten und Durchfluss-Schätzungen angefertigt werden, anstatt mithilfe von allgemeinen Berechnungsmodellen.

Sowohl Erik Jørgensen als auch Casper Højlund Koch sind mit dem Projekt und dessen Durchführung zufrieden. „Unsere Zusammenarbeit mit Grundfos war wie immer sehr gut“, meint Erik Jørgensen. „Beide Parteien haben sich darauf konzentriert, ein gutes Ergebnis zu erzielen.“ Für Casper Højlund Koch ist die erfolgreiche Zusammenarbeit zudem ein zentraler Aspekt des Projekts, durch das der Gesamtwirkungsgrad verbessert wurde.

„Natürlich sind die technischen Aspekte wichtig, aber für mich ist es der Prozess an sich, der am interessantesten ist“, erklärt er. „Es ist wirklich wichtig, dass wir gegenseitig unsere Stärken nutzen und gute Partner wie Grundfos finden. Langfristig gesehen werden wir wirklich davon profitieren!“

Betreff:

Durchfluss-Schätzungen und Energieoptimierung in den Pumpstationen eines Netzes

Ort:

Hadersleben, Dänemark

Firma:

Provas (Versorgungsunternehmen für die Wasserversorgung, den Abwassertransport und die Abfallbeseitigung)

DEDICATED CONTROLS: FORTSCHRITTLICHE PUMPENSTEUERUNG FÜR ABWASSER-PUMPSTATIONEN
Zu den erweiterten Funktionen gehören die Energieoptimierung (für Pumpstationen mit Frequenzumrichter) und die Durchfluss-Schätzung
Casper Højlund Koch, Abwassernetz-Manager, Provas
„Es ist wirklich wichtig, dass wir gegenseitig unsere Stärken nutzen und gute Partner wie Grundfos finden. Langfristig gesehen werden wir wirklich davon profitieren!“– Casper Højlund Koch, Abwassernetz-Manager, Provas
Contacts_TEXT

Kontakt

Bitte kontaktieren Sie uns, wenn Sie eine ähnliche Lösung benötigen.

Kontakt

Bitte kontaktieren Sie uns, wenn Sie eine ähnliche Lösung benötigen.

How to Buy_TEXT

CTF_TrM:How to buy

Hier führen wir Sie durch die Länderwebsite