Der Quell der Effizienz

Problemfall Pumpe

Öl- und Gasförderung in sengend heißen Wüsten, weitläufige Chemieanlagen oder wellenumtoste Offshore-Plattformen — in diesen Szenarien kennt und schätzt man seit Jahrzehnten die Lösungen und Produkte von Pepperl+Fuchs. Doch auch abseits solch „klassischer“ Betätigungsfelder ist unser Know-how im Explosionsschutz gefragt, so zum Beispiel in Kläranlagen. Hoher Kostendruck und eine Fülle von Regularien verlangen Betreibern und Fachpersonal hier einiges ab. Wie kann eine umfassende Automatisierungslösung bei dieser schwierigen Ausgangslage entlasten?

„Bereits vor der eigentlichen Klärung, nämlich während des Transports des Wassers hin zur Anlage, bietet der Einsatz von Automatisierungstechnik große Vorteile, weil Abweichungen und Störungen frühzeitig erkannt werden“, weiß Tobias Rischer, Produktspezialist im kaufmännischen Innendienst bei Pepperl+Fuchs. „Insbesondere wenn Förderpumpen genutzt werden, um ein fehlendes natürliches Gefälle auszugleichen. Diese haben regelmäßig mit Festkörpern, wie zum Beispiel schlecht abbaubaren Feuchttüchern oder A sten, zu kämpfen“, führt er weiter aus. Erleichterung schafft in diesen Fällen ein Frequenzmessumformer: „Im Zusammenspiel mit einem unserer binären Sensoren agiert er als Drehzahlwächter für den Pumpenmotor und erlaubt eine schnelle Reaktion. Eine Verstopfung der Pumpe zieht dann keine Komplikationen in der Anlage selbst nach sich“, so Rischer.

Lückenlose Überwachung ist gefragt

Hier zeichnet sich bereits eine Maxime ab, die für den gesamten Prozess gilt: Eine Effizienzsteigerung ist von einer lückenlosen Überwachung der unterschiedlichen Stufen abhängig. Damit eng verbunden ist in einem Klärwerk die Füllstandsmesstechnik. „Unser Portfolio an Füllstandssensorik bildet gemeinsam mit unserer Expertise in unterschiedlichen Schnittstellentechnologien die Basis für die effiziente Überwachung einer Kläranlage. Verschiedenste Anwendungsszenarien decken wir mit hydrostatischen Sonden, Schwimmschaltern, Ultraschallsensoren und speziellen Komponenten wie konduktiven Schaltverstärkern und Grenzwertschaltern ab“, erklärt Business Development Manager Martin Holdefer die von ihm betreute Produktpalette.

Daheim in drei Welten

Bei der Kommunikation zwischen Feld und Leitebene kommen bei den Lösungen von Pepperl+Fuchs sowohl analoge als auch digitale Technologien zum Einsatz. „Ob klassische Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung, Remote-I/O-Systeme oder komplett digitale Feldbusinfrastruktur: Sie alle bieten ihre spezifischen Vorteile. Die ideale Anbindung der Feldgeräte finden wir gemeinsam mit unserem Kunden, passend zur jeweiligen Kläranlage. Eine pauschale Out-of-the-Box-Lösung gibt es nicht“, erläutert Rischer die kundenzentrierte Arbeitsweise. Wichtig bei bestimmten Anwendungen in diesem Umfeld ist, dass die Komponenten für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen zertifiziert sind. „Mit unserer jahrzehntelangen Erfahrung im elektrischen Explosionsschutz sind wir der richtige Ansprechpartner, wenn es darum geht, etwa am Rechen oder belüfteten Sandfang sicher Messungen vorzunehmen“, verspricht Rischer.

Die vierte Dimension: HART

Eine weitere Stellschraube für den effektiveren Betrieb von Kläranlagen ist der Einsatz von HART-Feldgeräten. Durch das Auslesen der mit diesen Geräten verfügbaren HART-Variablen lässt sich eine höhere Informationstiefe im gesamten Klärprozess erreichen und dadurch die Anlagenverfügbarkeit steigern. Zur direkten Umwandlung von digitalen HART-Größen in 4...20-mA-Signale — selbst aus dem Ex-Bereich — eignet sich zum Beispiel der HART Loop Converter von Pepperl+Fuchs.
Auch um das Asset Management von HART-Feldgeräten hat man sich Gedanken gemacht: „Ein voll ausgebautes HART-Multiplexer-System ist in der Lage, die Kommunikation des Asset-Management-Systems mit bis zu 7 936 HART-Feldgeräten zu ermöglichen. Die Frage nach dem Preis-Leistungs-Verhältnis sollte damit beantwortet sein“, rechnet Andreas Grimsehl, Product Marketing Manager für Interfacetechnik, schmunzelnd vor.

Kabellos zu mehr Flexibilität

Doch was, wenn für zusätzliche Messungen neue Feldgeräte in einer Kläranlage platziert werden sollen, Schaltschränke und Kabeltrassen aber bereits voll bepackt sind? „WirelessHART bietet in solchen Szenarien eine Lösung“, weiß Sabrina Weiland, Product Marketing Manager für Remote-I/O-Systeme und WirelessHART. „Durch die Verbindung eines 4...20-mA- oder HART-fähigen Feldgeräts mit einem Adapter können Messwerte kabellos an die Steuerung übertragen werden.“ Ein weiteres allseits bekanntes Problem in Kläranlagen lässt sich so ebenfalls umgehen. „Bringt man einen unserer batteriebetriebenen WirelessHART-Adapter an der Brücke des Rundrechens im Einlaufbecken an, sind keine verschleißanfälligen, teuren Schleifkontakte mehr erforderlich. Das Prinzip lässt sich ebenso auf andere bewegliche Anlagenteile anwenden“, zeigt Weiland auf. Da die WirelessHART-Adapter bzw. -Temperaturmessumformer im Abstand von bis zu 250 m montiert werden, können dank ihnen zudem mit minimalem Verkabelungsaufwand Werte aus schwer erreichbaren Bereichen, wie etwa dem Faulturm, übermittelt werden.

Energieträger Klärschlamm

Das in diesem Faulturm entstehende Methan ist ein entscheidender Faktor für die Energieeffizienz und nicht nur ein bloßes Abfallprodukt: In modernen Kläranlagen verbrennen Blockheizkraftwerke das aus dem Klärschlamm gewonnene Gas und nutzen die entstehende Energie anschließend zum Betrieb der Kläranlage. Für diesen Vorgang werden in Faulturm und Kraftwerk zahlreiche Messwerte wie Temperatur, Füllstand, Druck oder Gasqualität benötigt. Um die dafür gebrauchten Messgeräte auf konventionelle Art mit dem Leitsystem zu verbinden, empfehlen sich etwa die Interface-Module des bewährten „K-Systems“, das aus verschiedenen Komponenten für die Hutschienenmontage besteht. Mit diesem System erhalten Anwender sowohl explosionsgeschützte als auch nicht explosionsgeschützte Bausteine aus einer Produktfamilie. Das Handling bleibt also immer gleich, was wertvolle Zeit bei Inbetriebnahme und Instandhaltung spart.
„Unsere Produkte begleiten den Weg des Wassers durch den gesamten Prozess — vom Anliefern des Abwassers bis zur Umwandlung des Klärschlamms zu Energie. Das wird erst durch die Durchgängigkeit unseres Lösungsangebots über unterschiedliche Technologien hinweg möglich“, fasst Rischer zusammen. Die Praxis gibt ihm recht: Selbst in den Containern, in denen ausgefaulter Klärschlamm bis zur Verbrennung vorgehalten wird, finden sich Ultraschallsensoren zur Überwachung der Füllhöhe wieder.