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MY FACTORY 5-6/2021

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MY FACTORY 5-6/2021

PRÄZISE MESSWERTE FÜR

PRÄZISE MESSWERTE FÜR HOHE WASSERQUALITÄT Wasser ist die häufigste chemische Verbindung auf der Erde und bedeckt mehr als zwei Drittel ihrer Oberfläche. Allerdings ist ein Großteil dieses Wassers nicht einfach so ohne weiteres nutzbar. Die Realisierung einer soliden Wasserversorgung ist deshalb auf eine effiziente Aufbereitung von Abwasser, Grundwasser und Oberflächenwasser angewiesen. Die Keller AG für Druckmesstechnik realisiert seit über 45 Jahren Druckmessungen in der Wasserindustrie. Pegelsonden, Datenlogger, Fernübertragungseinheiten und Anzeigegeräte überwachen dabei Wasserversorgungen, Abwassersysteme, Grundwasserspiegel sowie Oberflächengewässer. Ein Beispiel für den erfolgreichen Einsatz von Messtechnologie ist ein Abwasserhebewerk im US-Bundesstaat Virginia. Hier verschmutzte der hohe Fettgehalt des Abwassers die vorhandene Pegelmessausrüstung und führte schließlich dazu, dass diese versagte. Mit einer schmutzabweisenden Lösung konnten die Pumpenausfälle vermieden werden. Bei Abwassermessungen benötigt man präzise Messwerte, um einen korrekten Pumpenbetrieb zu garantieren. Versagen diese Systeme, laufen die Abwasser über und verschmutzen die Umwelt. Auch die Pumpsysteme selbst können beschädigt werden, wenn sie aufgrund fehlerhafter Messwerte falsch betrieben wer- den. Abwasser enthält unter anderem auch organische Verbindungen wie Eiweiße, Kohlenhydrate und Fette. Vor allem letztere haben die unangenehme Gewohnheit, zusammenzuklumpen und sich dann überaus hartnäckig abzulagern. UMWELTTECHNIK Gute Wasserqualität sicherstellen, Wasserpegel überprüfen und regulieren, Druckverhältnisse in Wasserleitungen überwachen oder den Füllstand in Behältern messen: Präzise und zuverlässige Messtechnik spielt eine entscheidende Rolle in der Wasserindustrie. Autor: Jürg Dobler, Geschäftsleiter KELLER GmbH, Jestetten KLUMPENBILDUNG STÖRT MESSUNG Der Betreiber des Abwasserhebewerks verließ sich zu Beginn auf eine Kombination aus mechanischen Schwimmern und herkömmlichen Transmitter-Tauchsonden. Beide Messsysteme fielen nach kurzer Zeit aus – sowohl die primäre wie auch die redundante Pegelmessung übermittelten keine korrekten Pegeldaten an die Pumpensteuerung mehr. Der erhöhte Fettanteil im Abwasser hatte zu Klumpenbildung an der Membran des Niveautransmitters geführt, was schließlich den Zufluss der Flüssigkeit zur Messmembran verhinderte. Am redundanten Schwimmerschalter, der bei einem Ausfall des Niveautransmitters die Pumpen starten sollte, blockierte die Fettansammlung den mechanischen Betrieb der Schwimmerkugel. Durch den Ausfall des Niveautransmitters und des Backup-Systems versagte das komplette Hebewerk, weil die Pumpen entweder ständig oder überhaupt nicht liefen. Ohne das schnelle Eingreifen der Angestellten wäre das Abwassersystem womöglich komplett zum Erliegen gekommen. Für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Hebewerke musste verhindert werden, dass das Fett die Messgeräte blockiert. Hier bieten verschiedene Hersteller schmutzabweisende Produkte an, die aber leider oft mit anderen Problemen zu kämpfen haben. Entweder arbeiten sie mit Teflon-beschichteten Elastomer-Membranen, die zwar Schmutz abweisen, dafür aber relativ schwach und anfällig für Stöße sind. Um einen Bruch der Membranen zu S6 SUPPLEMENT 1/2021

verhindern, besitzen sie deshalb einen sperrigen Schutzschild, der mit Schrauben an Abstandsbolzen montiert wird. An den so entstandenen Spalten setzen sich jedoch wiederum Fette ab. Das Problem wird so nur verlagert: Faserklumpen, Fett und Klärschlamm aus dem Abwasser bilden auch weiterhin eine solide Blockade gegen korrekte Messungen. Der Betreiber wandte sich an die Firma Keller. Deren Niveautransmitter 36 XKY bot ein einzigartiges Konzept für Pegelmessungen von Abwasser. Das beim 36 XKY für die Membran verwendete Material Kynar ist härter und zeichnet sich im Vergleich zu anderen schmutzabweisenden Lösungen durch höhere Abrieb- und Durchstoßfestigkeit aus. Eine sperrige Schutzvorrichtung ist damit nicht mehr nötig, was die Sonde auch kompakter macht. Der 36 XKY kann die Vorteile einer schmutzabweisenden Membran voll ausnutzen, ohne sich Sorgen um herumtreibende Partikel und Kleinteile machen zu müssen. Der Niveautransmitter ist also sehr gut für diese Anwendung geeignet. Seit der Umstellung sind keine Fehlmessungen aufgrund von Fettablagerungen mehr vorgekommen. DRAHTLOSE LÖSUNG FÜR PEGELSONDEN Ein weiteres Beispiel ist die Pegelmessung in einem Wildreservat in Südafrika. Das autarke dreistufige Wassersystem besteht aus einem Brunnen, acht Sammeltanks und einem Verteilsystem mit Rohren und Schläuchen. Die Hauptwasserquelle ist der 100 m tiefe Brunnen. Das Wasser im Brunnen kann durch ein Bohrloch erreicht werden. Da der Wasserbestand nicht unendlich ist, muss er mittels Pegelmessung im Brunnen eingeschätzt werden. Aus dem Brunnen wird das Wasser über einen Kilometer weit in acht 5000-l-Tanks gepumpt. Um einen Einblick in den aktuellen Pegelstand zu erhalten, der für den Wasserbestand über einen bestimmten Zeitraum repräsentativ ist, muss sowohl der Pegel im Brunnen als auch in den Tanks gemessen werden. Zu diesem Zweck installierte Keller ein komplettes System zur Pegelmessung in einem der Tanks. Da alle acht Tanks miteinander verbunden sind, ist der gemessene Pegel auch für die anderen Tanks repräsentativ. Keller verfügt über ein breites Angebot an analogen und digitalen Pegelsonden. Zusätzlich zur Messung der Standardparameter Temperatur und Pegel können digitale Pegelsonden optional sogar die Leitfähigkeit ermitteln. Da die Daten am Schluss in einer 01 Der Niveautransmitter 36 XKY wurde für die Pegelmessungen von Abwasser konzipiert; das für die Membran verwendete Material Kynar ist härter und zeichnet sich durch hohe Abrieb- und Durchstoßfestigkeit aus Datenbank auf der Kolibri-Cloud von Keller gespeichert werden, kann außerdem die Datenhistorie eingesehen werden, die Rückschlüsse über den Verbrauch, Lecks usw. zulässt. Die Daten können aber auch exportiert und ausgedruckt, in andere Einheiten umgerechnet oder sogar für Berechnungen von Tankinhalten verwendet werden. Mit einer Fläche von 3 000 ha ist das Reservat zu groß für verdrahtete Sensoren. Das Projekt verlangt eine drahtlose IoT- Lösung, allerdings ist die Mobilfunkabdeckung im Reservat aufgrund der ländlichen Lage minimal. Die Lösung ist ein LoRa- WAN-basiertes Mikronetzwerk. LoRaWAN steht für Long Range Wide Area Network: ein energiesparendes Netzwerk-Kommunikationsprotokoll für drahtlose Anwendungen (insbesondere IoT). Mit Datenraten von max. 50 kbit/s ist die Technologie für vergleichsweise simple Daten wie Sensor-Messwerte ausgelegt, das Netzwerk hat eine Reichweite von einigen Kilometern und durchdringt auch Gebäude. Fazit: Ein System zur Pegelmessung liefert Ist-Daten über Flüssigkeitspegel. Durch das drahtlose Auslesen und die Speicherung der Daten in einer Datenbank kann eine Datenhistorie aufgebaut werden. Das Ergebnis sind weitreichende statistische Erkenntnisse hinsichtlich Verbrauch und/oder bislang unbekannter Störungen des Systems. Somit kann das System dabei helfen, Kosten einzusparen oder unnötige Reparaturen und Ertragsausfälle zu vermeiden. Dieses System eignet sich für alle Pegelmessungen von Flüssigkeiten in vielen Industriebereichen. Jeder Keller-Sensor mit einem digitalen Ausgang (RS485 oder SDI-12) kann für IoT-Anwendungen eingesetzt werden. Fotos: Keller AG für Druckmesstechnik www.keller-druck.com 02 Die Druck- und Pegelsonden der Firma Keller überwachen Wasserversorgungen, Abwassersysteme, Grundwasserspiegel sowie Oberflächengewässer, werden aber auch in vielen anderen Branchen eingesetzt SUPPLEMENT 1/2021 S7

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