Integritätstest in der Ultrafiltration

Integritätstest in der Ultrafiltration

Vermutlich gehört auch bei Ihnen eine Ultrafiltrationsanlage bereits zum Standard der Wasseraufbereitung. Zentrales Bauteil dabei sind die Membranen. Werden diese undicht, gelangen Verunreinigungen ins Filtrat. Daher gilt es den Differenzdruck zwischen Zulauf und Ablauf genau zu beobachten, um Leckagen möglichst frühzeitig zu erkennen. Festo schlägt für diese Aufgabe eine automatisierte, dezentrale Druckregelung und Drucküberwachung vor.

Automatisiert prüfen und steuern

Ultrafiltrationsanlagen bzw. Membranfiltration findet man heute sowohl in Wasserwerken als auch in der industriellen Wasseraufbereitung. Der Druckhaltetest ist hier ein bewährtes Verfahren, die Filterintegrität zu prüfen. Die regelmäßige Durchführung ist wichtig, um einer Verkeimung des Filtrats vorzubeugen. Dabei wird auf die einzelnen Membranmodule für zwei bis drei Minuten kontrolliert Druckluft angelegt und der Druckabfall gemessen. Weicht er vom Sollwert ab, deutet das auf eine Undichtigkeit der Membran hin.

Der Integritätstest lässt sich in einer Weise automatisieren, die mittlerweile ebenso bewährt ist wie der Druckhaltetest selbst. Der Schlüssel dazu ist das System CPX/MPA von Festo als Remote I/O mit integrierter Pneumatik. Auf diese Weise erfassen Sie über eine analoge Eingangskarte mit direktem Druckluftanschluss den Druck in der Luftleitung. Sie erhalten eine valide Dichtheitsprüfung.

Die CPX/MPA wird dabei direkt im Feld installiert und lässt sich mit gängigen Feldbus-Protokollen einfach an die zentrale Steuerung anbinden. Außerdem entfällt nahezu der gesamte Verkabelungsaufwand. Kontinuierliche Prozessüberwachung auch im Fernzugriff ist ebenso gegeben wie eine Absicherung der Druckregelung gegen Fehlbedienung und Manipulation.

Im folgenden zeigen wir Ihnen die Vorteile gegenüber einer manuellen oder halbautomatischen Prüfung auf. Sonst geht es hier direkt zur Lösung von Festo.

Filterintegritätstest im Effizienzvergleich

Nachteile des manuellen Verfahrens

In vielen Fällen wird der Druckhaltetest manuell durchgeführt. Das ist die konventionelle Lösung: Alle Ventile werden von Hand geöffnet und geschlossen. Auch der angelegte Druck muss manuell eingestellt werden. Erfassung, Auswertung und Überwachung erfolgen ebenfalls von Hand. Dieses Vorgehen hat aber entscheidende Nachteile: Zum personellen Aufwand kommt die aufwendige Datenerfassung. Außerdem ist das Verfahren fehleranfällig und nur mühsam in Leitsysteme zu integrieren.

Zwischenlösung halbautomatisiertes Verfahren

Manche Wasseraufbereitungsanlagen sind bereits halbautomatisiert. Dann müssen etliche Schritte des Druckhaltetests schon nicht mehr manuell angestoßen und durchgeführt werden. Per SPS erfolgt auch die Druckwertemessung automatisch. Druckeinstellung und -regelung müssen allerdings meist immer noch von Hand erledigt werden.

Vorteile einer automatisierten Lösung

Eine Komplettautomatisierung, wie sie Festo mit der CPX/MPA anbieten kann, ist über die Verkabelung der Feldgeräte auf I/O-Karten unkompliziert in die SPS-Ebene integriert. Das heißt: Sämtliche Prozessschritte sind automatisiert. Druckregelung und- messung erfolgt direkt im Feld über integrierte Funktionen.

Halbautomatisiertes Verfahren des Druckhaltetests

Halbautomatisiertes Verfahren des Druckhaltetests Vergrößerung anzeigen

Integrierte Lösung CPX/MPA von Festo

Festo bietet Ihnen eine Lösung für Ultrafiltrationsanlagen, die den Druckhaltetest als Funktion auf dem I/O-System integriert: die CPX/MPA, ein modulares elektrisches Terminal (CPX) mit integrierter Pneumatik (MPA). Das kompakte System wird dezentral direkt in der Anlage installiert und hört auf die gängigen Feldbus-Protokolle, ist also einfach in die übergeordnete zentrale Steuerung einzubinden. Alternativ lässt sich eine lokale, autarke SPS-Steuerung auch dezentral über das in die CPX/MPA integrierbare Steuermodul CEC abbilden. Der Verkabelungsaufwand ist in jedem Fall minimal. Das System gewährleistet kontinuierliche Prozessüberwachung auch im Fernzugriff und schützt die Druckregelung vor Fehlbedienung und Manipulation.

Die Druckabfrage geschieht über eine analoge Eingangskarte CPX-4AE-P-xx, mit der Sie den Druck in der Luftleitung über einen direkten Druckluftanschluss messen. Die in der SPS definierte Einstellung setzt ein auf der CPX/MPA integriertes Proportional-Druckregelventil VPPM direkt um. Sie brauchen also weder ein separates Regelventil noch einen Drucksensor im Feld. Magnet-Absperrventile, die das Eindringen von Rohwasser in die Pneumatik verhindern, steuern wir ebenfalls integriert über die digitalen Ausgangskarten auf der CPX an.

Das CPX/MPA kann sogar noch weitere Funktionen Ihrer Anlage aufnehmen: Pilotventile für Absperrarmaturen, analoge Ausgangskarten für Regelarmaturen, digitale Eingangskarten für die Stellungsrückmeldung der Armaturen oder analoge Eingangskarten für Prozesssensorik.

Vollautomatisierte Lösung des Druckhaltetests

Vollautomatisierte Lösung des Druckhaltetests Vergrößerung anzeigen

Vorteile der Automatisierung mit CPX/MPA

Durch die Kombination von Elektrik und Pneumatik in einem I/O-System ist Festo in der Lage, für die laufenden Integritätstests in der Ultrafiltration eine innovative Lösung anzubieten. Davon profitieren Betreiber und Konstrukteure von Anlagen zur Wasseraufbereitung gleichermaßen:

  • Integration: Der direkte Anschluss des Druckregelventils, der Druckabfrage und der digitalen Ausgänge über einen Rückwandbus hält den Verkabelungsaufwand minimal. Nur für die Absperrventile sind Schlauch und elektrisches Signalkabel nötig.
  • Sicherheit: Das Druckniveau wird über SPS bestimmt. Dadurch ist das System im Vergleich zur manuellen Druckeinstellung gegen Fehlbedienung durch Anlagenpersonal geschützt. Die Sicherheit wird noch erhöht, wenn Sie die CPX/MPA in einem abgeschlossenen Schaltschrank installieren.
  • Effizienz: Die richtige Druckeinstellung ist optimal reproduzierbar.
  • Überwachung: Eine Druckabfrage an einzelnen Membranmodulen ist problemlos über Terminals möglich.
  • Autonomie: CEC als dezentrale SPS-Funktion ermöglicht ein autarkes System, das auch bei Feldbusfehlern sicher funktioniert.
  • Management: Datenerfassung und -auswertung erfolgen einfach in übergeordneter SPS oder dezentral über Festo-SCADA am CDPX. Das gilt auch für den Fernzugriff über Internet oder Mobilfunknetz.

Und, wie gesagt: Das CPX/MPA kann noch zusätzliche Lösungen integrieren.

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