Pneumatika ve vodárnách se vyplatí

Maximální cíle zemského zásobování vodou v Bádensku-Württembersku jsou následující: „Naším cílem je být nejlevnější společností na dálkové zásobování pitnou vodou té nejvyšší kvality s vysokou bezpečností dodávek a udržitelným využíváním použitých zdrojů v Německu“.

Účelové sdružení založené v roce 1912 poskytuje ročně 90 milionů m³ pitné vody pro přibližně 250 měst a obcí v Bádensku-Württembersku a Bavorsku. Zhruba 3 miliony lidí jsou zásobovány ze dvou vodáren v Langenau a Dischingenu prostřednictvím 775 km dlouhé potrubní sítě.

Dunajská voda zpracovaná efektivně a udržitelně

Vodárna Langenau je jednou z největších a nejmodernějších vodních děl v Evropě. V roce 1973 byla uvedena do provozu na „Spitzigen Berg“ na okraji Donauried. V roce 2014 byla rozšířena a obdržela nové filtrační zařízení s pneumatickou automatizační technikou od společnosti Festo.

Voda z Dunaje získaná z Leipheimu je zde upravována ve vícestupňovém procesu výroby pitné vody: Po třech krocích předčištění odstraní vícevrstvá filtrace veškeré zbývající nerozpuštěné látky. Následná filtrace s aktivním uhlím eliminuje organické znečišťující látky i v nejmenších koncentracích. Automatizační technika od společnosti Festo reguluje průtok vody pomocí energeticky účinných, pneumaticky ovládaných armatur, například pro uzavření a zabránění zpětnému toku.

V následujícím textu se dozvíte, na co přesně se zemská vodárenská firma zaměřila při modernizaci Langenau. Nebo přejděte rovnou na pneumatické řešení od společnosti Festo.

Spolehlivě pracující vodní filtry

Po více než 100 letech může být podzemní voda z Donauried používána jako pitná voda bez dalšího čištění. Rostoucí zátěž průmyslovými a domácími chemikáliemi, pesticidy a farmaceutickými zbytky si vyžádala konstrukci filtračního systému podzemní vody. Zvláštnost tohoto rozšíření: ve stávající budově bylo postaveno celkem sedm dvoupodlažních filtračních nádrží. Vločkovač, který již nebyl zapotřebí, byl předem demontován. To samo o sobě vedlo k vysokým požadavkům na požadovanou techniku pohonů: řešení muselo být co nejvíce prostorově úsporné.

Pravidelný proplach filtru

V případě filtrace podzemní vody vstupuje do hry čistá gravitace: voda proudí shora dolů přes vícevrstvý pískový filtr, poté přes filtr s aktivním uhlím. Zatímco písek zadržuje větší částice znečišťujících látek, aktivní uhlí odstraňuje i ty nejmenší nečistoty.

Naproti tomu čištění filtru není tak jednoduché, ale je nezbytné: zadržené částice a nerozpuštěné látky filtr ucpávají a průtok vody se zanáší. Pokud odpor dosáhne mezní hodnoty 3,5 mWS, je nutné příslušný filtr propláchnout. Při proplachu pracuje koordinovaně deset uzavíracích klapek na potrubí.

Kompaktní a spolehlivé: pneumatické pohony

Zemský vodárenský podnik hledal řešení pro automatizaci, které by zajišťovalo řízení průtoku vody ve velmi omezeném prostoru. Mělo by být spolehlivé a bezpečné a mělo by zahrnovat vše: pohony a odpovídající armatury pro regulaci, uzavření a zabránění zpětnému toku.

Doposud se zemský vodárenský podnik téměř výlučně spoléhal na uzavírací klapky s pohonem vřetenem. Vřetena byla ovládána ručním kolem nebo elektromotorem. Ve vodním díle Langenau už na to nebyl prostor. Kromě složitého potrubí muselo být v daném prostoru nainstalováno 70 automatických armatur.

Řešením jsou pneumatické pohony od společnosti Festo: kyvné pohony DAPS jsou napájeny z centrální jednotky pro úpravu stlačeného vzduchu a ovládány ventilovými terminály. Na armaturách nejsou hnací vřetena a čelní převodovky. V tomto řešení je pohon umístěn přímo na hřídeli klapky.

Rozhodnutí pro pneumatiku od společnosti Festo

Diskutovalo se o elektrickém a pneumatickém řešení navrženém společností Festo. Rozhodnutí bylo jednoznačně ve prospěch pneumatiky. Toto automatizační řešení splňuje všechny dané požadavky - a i další.

Kyvné pohony a ventilové terminály

Potrubní armatura je nezbytnou součástí zařízení na filtraci podzemní vody. V Langenau se dvojité excentrické uzavírací klapky používají jako uzavírací i jako regulační armatury. Pracují nepřetržitě a mění polohu s různým úhlem otevření podle okamžitých požadavků. V řešení Festo se k tomu používají pneumatické kyvné pohony DAPS. Jejich úhel kyvu lze libovolně nastavit, pohony jsou kompaktní a jejich princip "převod kulisou" vykazuje průběh točivého momentu přizpůsobený uzavíracím klapkám. To znamená: DAPS může také bez poškození překonat vysoké momenty pro odtržení uzavřené armatury.

Pohony jsou ovládány pomocí kombinace ventilového terminálu se vzdálenými vstupy/výstupy CPX-VTSA s připojením Profinet. Stavba probíhala ve uličce probíhající mezi nádržemi filtru. Robustní kovové těleso zaručuje ochranu v drsném prostředí. Ventily jsou zcela utěsněny, dýchání mechaniky a odvětrání řídicího tlaku jsou svedeny. Terminál CPX-VTSA zaznamenává všechny signály z filtrů a zpětnou vazbu z pohonů: tlak, hladinu, teplotu atd. Protože ventilový terminál je zkonstruován modulárně a obsahuje až pět velikostí ventilů, šetří energii, protože požadovaný průtok lze nastavit přesně pro každou pozici ventilu.

Přímočaré pohony a rozvaděče

Pneumatické přímočaré pohony DFPI regulují boční klapky kalové vody, kterými zadržovaný kal proudí z filtračního materiálu do usazovací nádrže na kal. DFPI jsou výhodné proto, že jejich integrované odměřování polohy je chráněno před vlivy prostředí; prodlužuje se životnost a klesají náklady na údržbu.

Hotové rozvaděče připravené k přímé instalaci a kompletní řada příslušenství pro pneumatické řídicí obvody (úprava stlačeného vzduchu, hadice, šroubení atd.) pneumatickou automatizaci v Langenau doplňují.

Trvalé řešení s výhodnými náklady

Závěrem je, že pneumatické pohony si zemské zásobování vodou vybralo, protože je z hlediska ceny i techniky jednoznačně lepší než řešení s elektrickými pohony. Rozhodnutím pro pneumatiku šetří zemské zásobování vodou 10 % investičních a provozních nákladů. Elektrické pohony by ve stísněném prostředí vůbec neměly šanci, už jen kvůli svým rozměrům.

Výhody pneumatických pohonů

Pneumatika nabízí jasné výhody v mnoha aplikacích, od nákladů a bezpečnosti až po jednoduché ovládání. Jedná se o jednoduchou techniku, která se snadno instaluje, protože kromě snímání koncových poloh a sledování přívodu stlačeného vzduchu nevyžaduje žádné další řízení. Výhody pro dodavatele vody jsou jasné, zejména v automatizaci procesní techniky: pneumatické pohony a komponenty ukazují své nákladové výhody oproti srovnatelným elektrickým řešením, zejména při implementaci kompletních systémových řešení.

Levnější než technika elektrických pohonů

Systematické uplatnění decentralizovaných koncepcí automatizace s ventilovými terminály přináší výrazně nižší náklady oproti elektrickým pohonům – ve vodárně Langenau bylo dosaženo podstatných úspor 10 %. U jiných projektů je možná dokonce úspora více než 50 %. Proto se dokonce vyplatí dodatečně automatizovat také ruční armatury.

Elektrické pohony potřebují hodně energie, kterou opět ztrácejí jako teplo ji spotřebují pro převodovku. Naproti tomu pneumatické pohony působí přímo na uzavírací člen. K převodu přímočarého pohybu na kyvný postačí píst a hnací hřídel.. Pneumatická řešení potřebují elektřinu pouze pro výrobu stlačeného vzduchu a pro řízení. Vlastní pohyb je pouze pneumatický.

Dlouhá životnost, bez údržby a účinně

Pneumatické pohony se v průběhu let ukázaly jako odolné otřesům a s dlouhou životností. Důvod: narozdíl od elektrických pohonů je tvoří jen několik dílů, proto jsou odolné poruchám. Jejich životnost je dlouhá a nevyžadují údržbu po celou dobu jejich životnosti. Není nutná výměna oleje ani další mazání.

Protože pneumatické pohony jsou odolné přetížení a umožňují větší hnací sílu jednoduše zvýšením tlaku, lze často použít menší velikosti s menší hmotností. S pneumatickými systémy Festo jsou možné síly až 50 000 N a krouticí momenty až 10 000 Nm. Pokud jsou taková řešení natěsno propojena hadicemi a zařízení správně navrženo z pohledu velikosti pohonů, získáte vynikající energeticky efektivní řešení.

V neposlední řadě platí, že pneumatika je bezpečná. Protože v případě výpadku proudu je stlačený vzduch stále k dispozici: v nouzi je pro výrobu a úpravu vzduchu vždy kromě kompresoru dostupný také zásobník na stlačený vzduch.