Kontinuierliche Zustandsüberwachung eines Dekanters in der Abwasserindustrie
Use Case
Klärwerk Kressbronn
Am Ende des Abwasserprozesses in einer Kläranlage steht „sauberes Wasser“. Während des Reinigungsprozesses entsteht der sogenannte Primärschlamm, der nicht mehr weiter gereinigt werden kann. Dieser wird als Sondermüll in einer Verbrennungsanlage entsorgt. Dabei erfolgt die Berechnung für die Entsorgung des Sondermülls nach Gewicht. Da der größte Gewichtsanteil des unbehandelten Primärschlamms Wasser ausmacht, haben Kläranlagen ein hohes Interesse daran, die festen von den flüssigen Anteilen zu trennen, um so das Gewicht zu reduzieren. Hierfür gibt es unterschiedliche Methoden.
Die im Klärwerk Kressbronn zum Einsatz kommende Methode ist ein Dekanter. Hierbei wird mit Hilfe von Zentrifugalkraft Wasser und Feststoff getrennt. Der flüssige Teil des Primärschlamms wird wieder dem Klärprozess zugeführt und der verbliebene, trockene Teil des Schlamms entsorgt.
Im Falle eines ungeplanten Stillstands könnten die Auswirkungen die gesamte kommunale Abwasserentsorgung beeinträchtigen und bei einem längeren Ausfall sogar ganz zum Erliegen bringen.
Die Ausgangslage
Der Dekanter wurde nicht kontinuierlich überwacht und die Lager wurden z. B. erst bei einer hörbaren Beschädigung ausgetauscht. Dies konnte im schlimmsten Fall zu einem ungeplanten Stillstand führen, was wiederum eine Ansammlung des Primärschlamms zur Folge hatte und bei einer länger dauernden Reparatur zu einer Unterbrechung des Betriebs der Kläranlage geführt hat.
Kein Condition Monitoring der Trommelmotore.
Wartungsintervalle in festgelegten Rastern.
Keine Alarmierung und Frühwarnung beginnender Schäden.
Ziel des Projekts
Einführung einer kontinuierlichen Überwachung der für den Prozess und die Anlage relevanten Parameter.
Organisation von Instandhaltungsmaßnahmen kritischer Anlagenteile, wie dem Getriebe, zur Vermeidung ungeplanter Stillstände.
Durchführung
Der in Kressbronn verwendete Dekanter ist bereits mehrere Jahrzehnte alt und wird von einer Siemens S5 SPS gesteuert. Dies macht die Ersatzteilversorgung aller Komponenten schwierig und eine direkte Einbindung von Prozessüberwachungskomponenten in die SPS quasi unmöglich. Um hier dennoch eine möglichst lange Verfügbarkeit des Dekanters und besonders der kritischen Komponenten zu ermöglichen, wurden diese mit Schwingungs- und Temperatursensoren ausgestattet.
Überwachung
- der Lager der Zentrifuge
- der Antriebsmotoren
- des Getriebes
Die Drehzahlerfassung beider Motoren erfolgt mittels zwei induktiver Sensoren IFC201. Alle Sensordaten werden an drei VSE150 übertragen, welche in einem Schaltschrank eingebaut sind.
Für eine zukünftig anstehende Modernisierung und Umstellung von einer S5 SPS auf eine S7 wurden VSEs mit ProfiNet-Schnittstellen verwendet. Damit ist die Möglichkeit gegeben, Schwingungsparameter direkt in die Steuerung des Dekanters einzubinden.
Um dem Kunden eine einfach zu bedienende und anpassbare Visualisierung zu ermöglichen, wurde hierbei moneo eingesetzt. Dies bietet den Vorteil, dass auch weitere Sensordaten der ganzen Anlage in ein System eingebunden werden können. Zusätzlich erfolgt eine Alarmierung, sollten die eingestellten Grenzwerte verletzt werden.
Erfolg
Erfolgreiches Retrofit einer mehrere Jahrzehnte alten Maschine, für die eine Ersatzteilbeschaffung immer schwieriger wird. Durch die zusätzliche Überwachung ist es möglich, die Anlage noch viele weitere Jahre sicher und zuverlässig zu betreiben.
Dashboard
- V-effektiv Hauptmotorlager [mm/s]
- Schwingung Hauptmotorlager [mg]
- Lagertemperatur Hauptmotor [C°]
- Lagertemperatur Sekundärmotor [C°]
- Schwingung Sekundärmotorlager [mg]
- V-effektiv Sekundärmotorlager [mm/s]
- Lagertemperatur Sekundärmotor [C°]
- Lagertemperatur Hauptmotor [C°]
- Schwingung Sekundärmotorlager [mg]
- V-effektiv Sekundärmotorlager [mm/s]
- Schwingung Hauptmotorlager [mg]
- V-effektiv Hauptmotorlager [mm/s]
- a-effektiv Lager Flüssigseite [mg]
- Unwucht Rotor Flüssigseite [mm/s]
- Lagertemperatur Flüssigseite [C°]
- Lagertemperatur Feststoffseite [C°]
- Unwucht Riemen Trommel [mm/s]
- Unwucht Getriebegehäuse [mm/s]
- a-effektiv Lager Feststoffseite [mg]
- Unwucht Riemen Schnecke [mm/s]
- Unwucht Rotor Feststoffseite [mm/s]
- Schwingung Getriebeeingang [mm/s]
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.
