自动化泵站

水处理离不开泵

污水处理厂里的泵永不停歇，循环大量的水。这需要巨大的机器——它们的能耗同样巨大。毫不奇怪，污水处理厂的能耗在市政电力成本中的占比高达･20%。其中很大一部分是由于增压，而泵站是第二大成本动因。当采用过时的技术时，尤其是当几个泵同时运行时，情况尤其如此。当出于冗余原因而不得不让其它泵处于备用状态时也是如此。

很明显必须实施节能过程，而此类需求呈显著上升趋势。根据经验，我们知道大多数系统都有巨大的节能潜力。让我们先看看传统的泵站。也可以直接跳转到･Festo･解决方案。

单向阀隐藏的后续成本

即使是现在，许多污水处理厂和水处理厂的泵站仍然通过机械单向阀以传统方式进行保护。通常，单向阀的作用是在泵停止时防止水回流。但是使用机械单向阀的解决方案有几个缺点。首先，它容易失效并且效率低下。

风险、磨损和损坏

主要的问题是，由于阀盘的存在，单向阀对泵的性能起着一种阻力的作用，因此必须首先克服这种阻力。这需要比实际情况更多的能量。更糟糕的是，单向阀会影响操作安全。当泵停止运转时，会形成由微生物产生的气泡，阻止泵自动重新启动。这意味着必须首先手动启动单向阀，这样气泡才能逸出，泵才能启动。

此外，从长远来看，关闭单向阀也会产生水锤效应，导致管道系统振动。这大大增加了管道损坏的可能性。还有一个因素会缩短整个系统的使用寿命：单向阀容易泄漏。而且，这些泄漏和回流很难被发现。一旦损坏变得明显，通常需要更换的不仅仅是单向阀；在最坏的情况下，必须更换整个泵。

带刀闸阀的气动解决方案

Festo 为泵站提供了取代机械单向阀的可靠且节能的解决方案：带气动直行程驱动器的自动闸阀。过程阀通过集中式或分散式的可编程逻辑控制器进行连接。

泵的节能运行

支持气动自动刀闸阀的一个重要理由是，泵不再需要克服单向阀产生的流动阻力。这为泵节约的能量远远高于附加控制器和产生压缩空气所需的能量。

永久稳定的系统

NAMUR 阀由集中式或分散式的可编程逻辑控制器控制，直接安装在直行程驱动器上，确保刀闸阀与泵同时开关。如果出现不想要的气穴现象，当闸阀打开时，气泡会立即逸出，不会影响泵的运行。得益于受控的关闭功能，管道系统中不再存在水锤风险。此外，自动刀闸阀磨损更少，密封更紧密，这大大延长了系统的使用寿命。

更高的操作安全性

即使在断电的情况下，系统仍然可靠，并移动到安全位置；如果出现电压降，压缩空气贮气罐会自动介入，辅助空压机。气动驱动器有三个紧急功能：打开、关闭、停止。这意味着过程阀在任何情况下都能保证正常工作。

气动解决方案的优势

带 Festo 气动直行程驱动器的自动闸阀具有许多具体优势：

• 节约成本：污水处理厂的运营商用相当少的能量实现同样的泵送能力。
• 系统安全：由于刀闸阀关闭紧密，操作过程中不会出现未检测到的泄漏。
• 系统可用性：工业气动过程阀非常出众，因为它们易于操作，不容易发生故障。它们还可以通过增加气压轻松克服沉积物和结块造成的高启动扭矩。
• 故障安全：自动化应急功能可保持压缩空气气源，即使出现电压降也是如此。
• 稳定性：气动驱动器非常出众，因为它们坚固耐用，使用寿命长，并且在刀闸阀开关时具有过载保护功能。
• 工作条件：噪音水平显著降低。

Example: Sindelfingen wastewater treatment plant

To date, Festo has successfully implemented the described solution in over 100 water treatment and more than 200 wastewater treatment plants. For example, at the Sindelfingen wastewater treatment plant. The plant treats the wastewater generated by roughly 250,000 residents in southern Germany. In the pumping station, which feeds the wastewater from the primary settlement tank for biological treatment, there are six centrifugal pumps, each with a power consumption of 90 kW and a pumping capacity of up to 500 l/s at a discharge head of 8 to 9 m. Depending on the volume of wastewater, up to five of these pumps are in operation at any one time. One pump is for redundancy purposes.

Prior to the upgrade, the check valves had to be kept open at all times, but this reduced the flow rate by up to 10%. In addition, the free flow cross section was reduced, and the piping system suffered from water hammer when the check valve closed.

Since we completely replaced the check valves and their functionality by pneumatically automating the existing knife gate valves, the same pump flow rate has been achieved with significantly less energy. The Sindelfingen wastewater treatment plant now saves almost 90,000 kWh of power per year. This corresponds to 2% of the wastewater treatment plant’s total energy requirements and represents an annual saving of over 11,000 euros. The municipal authority invested 25,000 euros in this solution. If you do the maths, you’ll see just how quickly Festo automation pays for itself.