Kontinuierliche Zustandsüberwachung von Frischschlamm- und Entleerpumpen in der Abwasserindustrie
Use Case
Klärwerk Kressbronn
Im Klärwerk Kressbronn kommen zahlreiche Pumpen mit unterschiedlichen Eigenschaften zum Einsatz, um flüssige Medien durch die verschiedenen Bereiche des Klärwerks zu leiten. Im Falle eines ungeplanten Stillstands können die Auswirkungen die gesamte kommunale Abwasserentsorgung beeinträchtigen oder sogar ganz zum Erliegen bringen.
Bei Flüssigkeitspumpen kann es durch einen zu hohen Druckunterschied zwischen Eingangs- und Ausgangsseite zu einer Dampfblasenbildung kommen. Die sogenannte Kavitation. Diese mit Dampf gefüllten Blasen brechen dann aufgrund des hohen Drucks schlagartig in sich zusammen. Durch diese Implosionen wird das Pumpelement und das Pumpengehäuse von innen stetig beschädigt. Werden die Beschädigungen zu groß, kann die Pumpe ihre Leistung nicht mehr erfüllen. Im schlimmsten Fall kann eine kostenintensive Reparatur oder gar der Austausch der Pumpe nötig werden.
Die Ausgangslage
Die Frischschlamm- und Entleerpumpen im Klärwerk wurden nicht kontinuierlich überwacht. Schäden an den Lagern der Pumpen oder eine eventuell vorhandene Kavitation wurden erst durch veränderte Betriebsgeräusche erkannt. Dies konnte im schlimmsten Fall zu einem ungeplanten Stillstand führen, was den Betrieb des Klärwerks erheblich beeinträchtigen und zu ungeplanten Reparaturen führen konnte.
Ziel des Projekts
- Einführung einer kontinuierlichen Erfassung und Visualisierung der effektiven Schwingungswerte von den Lagern der Pumpen in axialer und radialer Richtung.
- Kontinuierliche Erfassung und Visualisierung der Schwingungswerte und Temperaturen der Pumpenmotoren.
- Überwachung und Visualisierung der Pumpen auf Kavitation.
- Umsetzung eines Betriebsstundenzählers für den Kavitationsfall in moneo um über einen längeren Zeitraum erkennen zu können, ob die Pumpen kavitiert.
- Vermeidung von ungeplanten Stillständen.
- Alarmierung bei Grenzwertverletzungen und dem Kavitationsfall.
Durchführung
Alle Lager der Pumpen und Pumpenmotoren im Klärwerk werden mit Schwingungssensoren ausgestattet und überwacht. Zusätzlich sind an den Motoren noch Temperatursensoren verbaut, um Schäden an der Wicklung zu erkennen und daraus folgende Überhitzung rechtzeitig vermeiden zu können.
Um eine Kavitation zuverlässig zu erkennen, werden mit der VSE150 die dabei typischerweise entstehenden Frequenzen an der Pumpenseite gezielt überwacht. Das Festlegen der Grenzwerte, die Alarmierung bei Grenzwertverletzungen und die Analyse, ob die jeweilige Pumpe aktuell kavitiert, sind ebenfalls mit der VSE150 umgesetzt.
Alle Sensorwerte und Alarme werden in moneo erfasst und dargestellt. Für jede Pumpe wurde ein Zähler in moneo eingerichtet, welcher die Zeit des Kavitationszustands der Pumpe berechnet.
Erfolg
Sicherung eines reibungslosen Entsorgungsbetriebs der Kläranlage
Es wurde eine vollumfängliche Pumpenüberwachung an Lagern und Motoren der Pumpen im kritischen Bereich der öffentlichen Infrastruktur realisiert. Beginnende Lagerschäden, Verschmutzungen der Pumpen, Kavitation, Trockenlauf, Wicklungsprobleme und Verschmutzungen der Motoren werden nun dank Grenzwertüberwachung rechtzeitig identifiziert und können behoben werden.
Systemaufbau
- Schwingungssensor Pumpe Lager NDE VSA001
- Schwingungssensor Pumpe Lager DE VSA001
- Schwingungssensor Motor Lager VSA001
- Temperatursensor Motor TP3232 + TS2229
- Diagnoseelektronik für Schwingungssensoren VSE150
Unser Kunde
Die Gemeinden Kressbronn a. B. und Langenargen betreiben gemeinsam eine Kläranlage im Eichert. In der Kläranlage wird das Abwasser in vier Stufen gereinigt: Mechanisch, biologisch, chemisch und mit Pulveraktivkohle. Die vierte Reinigungsstufe ist besonders wichtig, da sie Spurenstoffe (z.B. Medikamentenrückstände) aus dem Abwasser herausfiltert. Nachdem das Abwasser alle vier Reinigungsstufen durchlaufen hat, wird es schließlich wieder in den Bodensee eingeleitet.
Dashboard
Frischschlammpumpe 1
- Schwingung Motorlager [mg]
- Kavitationserkennung Pumpe DE [mg]
- Zeitzähler Kavitation DE [h]
- Schwingung Pumpenlager DE [mg]
- Kavitationserkennung Pumpe NDE
- Zeitzähler Kavitation NDE [h]
- Schwingung Pumpenlager NDE [mg]
- V-Effektiv Pumpenlager NDE [mm/s]
- V-Effektiv Pumpenlager DE [mm/s]
- V-Effektiv Motorlager [mm/s]
- Motortemperatur [C°]
Frischschlammpumpe 2
- Schwingung Motorlager [mg]
- Kavitationserkennung Pumpe DE [mg]
- Zeitzähler Kavitation DE [h]
- Schwingung Pumpenlager DE [mg]
- Kavitationserkennung Pumpe NDE
- Zeitzähler Kavitation NDE [h]
- Schwingung Pumpenlager NDE [mg]
- V-Effektiv Pumpenlager NDE [mm/s]
- V-Effektiv Pumpenlager DE [mm/s]
- V-Effektiv Motorlager [mm/s]
- Motortemperatur [C°]
Entleerpumpe RÜB (Regenüberlaufbecken)
- Motortemperatur [C°]
- Schwingung Motorlager DE [mg]
- Schwingung Motorlager NDE [mg]
- a Peak Pumpe radial [mg]
- a Peak Pumpe axial [mg]
- Kavitationserkennung Pumpe [mg]
- Zeitzähler Kaviatiation [h]
- V-Effektiv Pumpe [mm/s]
- V-Effektiv Motor [mm/s]
Entleerpumpe P2W (Prozesswasser)
- Motortemperatur [C°]
- Schwingung Motorlager DE [mg]
- Schwingung Motorlager NDE [mg]
- a Peak Pumpe radial [mg]
- a Peak Pumpe axial [mg]
- Kavitaionserkennung Pumpe [mg]
- Zeitzähler Kaviatiation [h]
- V-Effektiv Pumpe [mm/s]
- V-Effektiv Motor [mm/s]
