gwf Wasser/Abwasser IT-Branchenlösungen für die Wasserwirtschaft (Vorschau)

Abwasserbehandlung | FACHBERICHTE |
In Bild 7 ist eine solche Steuerstrategie abgebildet, welche
nahezu ohne eine Zuflussprognose auskommt. Die Prognose
wurde lediglich zur termingerechten Entleerung der
Pumpenvorlage verwendet. Trotz Abweichungen der realen
Zuflüsse von der Prognose von bis zu 20 % konnten die vorgegebenen
Entleerungsintervalle nahezu exakt eingehalten
werden. Der Energieverbrauch der ermittelten Strategie
liegt mit 229,92 kWh nur marginal über dem Verbrauch der
bestmöglichen Strategie. Für den Fall, dass eine Entleerung
der Pumpenvorlage bei Nenndrehzahl erwünscht wird, um
temporär höhere Fließgeschwindigkeiten zu erzielen,
würde der Energieverbrauch um nur 0,7 % ansteigen.
4. Umsetzung der Pumpenstrategie
im HPW Prerow
Um die entwickelte Steuerstrategie zu testen und das
Energieeinsparpotenzial bei Erhalt der Betriebssicherheit
in der Praxis nachzuweisen, wurde das HPW Prerow
auf der Halbinsel Fischland-Darß-Zingst umgerüstet.
Aufgrund der Tatsache, dass die in Prerow installierten
Pumpen nicht für eine Drehzahlregelung geeignet
sind, wurde neben einem Frequenzumrichter mit Sinusfilter,
einem Energiemessgerät und einem PC zusätzlich
eine drehzahlregelbare Abwasserpumpe vom Typ
Wilo-EMU FA 15.66 installiert.
Im HPW Prerow werden bereits folgende Messgrößen
kontinuierlich erfasst:
• Wasserstand in der Pumpenvorlage
• Durchfluss in der Druckrohrleitung (MID)
• Druck in der Druckrohrleitung
In Bild 8 sind die Mess- und Steuerungselemente im
HPW Prerow schematisch dargestellt.
Für einen Zeitraum von einem Jahr werden diese
Daten gespeichert, sodass zu Beginn des Projektes ein
Datensatz von Mai 2011 bis Mai 2012 für Auswertungen
und Simulationen zur Verfügung stand.
Mithilfe der Daten aus den Fördermengen- und Pegelmessungen
konnte der Zulauf zum HPW Prerow berechnet
Tabelle 1. Vergleich der jährlichen Energieverbräuche der
Pumpe Wilo-EMU FA 15.66 bei unterschiedlicher Steuerung.
Wilo-EMU FA 15.66
Herkömmliche
Zweipunktregelung
22 673 kWh/a
Energieeffiziente Steuerung
mit Drehzahlregelung
18 009 kWh/a
Jährliche Energieeinsparung 20,4 %
werden. Mit diesen historischen Zulaufdaten wurde eine Simulation
der zu erwartenden Energieverbräuche unter Verwendung
einer intelligenten Drehzahlregelung und der herkömmlichen
Zweipunktsteuerung durchgeführt. Die Simulation
erbrachte die in Tabelle 1 dargestellten Ergebnisse.
Für die Simulation des Betriebs mit Drehzahlregelung
wurde ein Wirkungsgrad für den Frequenzumrichter und
den Sinusfilter von 0,93 angenommen. Es ergab sich ein
Energieeinsparpotenzial bei Drehzahlregelung gegenüber
der herkömmlichen Zweipunktregelung von über 20 %.
Gegenwärtig wird im HPW Prerow die Zweipunktsteuerung
bei energetisch optimaler Drehzahl (70 % der Nenndrehzahl)
getestet. Da bei einem Betrieb der Pumpe bei einer
entsprechenden Drehzahl lediglich eine Fließgeschwindigkeit
von etwa 0,4 m/s erreicht wird, wird die Pumpe in
regelmäßigen Abständen bei Nenndrehzahl (Fließgeschwindigkeit:
0,9 m/s) betrieben. Zur Überwachung der
Auswirkungen der veränderten Betriebsweise auf das System
werden die Druckdaten ständig ausgewertet und die
Anlagenkennlinie nach jedem Pumpzyklus berechnet.
Die Energieeinsparung der Zweipunktsteuerung bei variabler
Drehzahl gegenüber der Zweipunktsteuerung bei
Nenndrehzahl beträgt etwa 20 % und bestätigt damit die Ergebnisse
der Simulation. Dabei verhalten sich sowohl die
Druckdaten als auch die Anlagenkennlinie über die Zeit stabiler
als bei herkömmlichem Betrieb ohne Frequenzumformer.
In den folgenden Monaten wird weiterhin der Feststofftransport
untersucht und Regeln für den Umgang mit
Niederschlagswasser bei Starkregenereignissen entworfen.
Bild 8. Schema der Mess- und Steuerungselemente im HPW Prerow.
Mai 2014
gwf-Wasser Abwasser 645