Voorden van pneumatiek voor waterleidingbedrijven

Het principe van het waterleidingbedrijf in Baden-Württemberg luidt als volgt: "Ons doel is om het meest rendabele drinkwaterleidingbedrijf in Duitsland te zijn voor drinkwater van de beste kwaliteit met een hoge leveringszekerheid en een duurzaam gebruik van de gebruikte hulpbronnen".

De in 1912 opgerichte doelcorporatie levert jaarlijks 90 miljoen m³ drinkwater aan ongeveer 250 steden en gemeenten in Baden-Württemberg en Beieren. De twee waterleidingbedrijven in Langenau en Dischingen verzorgen ongeveer 3 miljoen inwoners via een 775 km lang leidingnet.

Efficiënte en duurzame zuivering van het Donauwater

Het waterleidingbedrijf van Langenau is een van de grootste en modernste waterleidingbedrijven van Europa. In 1973 werd het in gebruik genomen op de zogenaamde "Spitse berg" aan de rand van het Donauried. In 2014 werd het bedrijf uitgebreid en kreeg een nieuw grondwaterfiltersysteem met pneumatische automatiseringstechniek van Festo.

Het rivierwater van de Donau dat bij Leipheim wordt gewonnen, wordt hier in een meerfasig proces gezuiverd om drinkwater te produceren: na drie voorzuiveringsfasen verwijdert een meerlaags filtratiesysteem de resterende zwevende deeltjes. De daaropvolgende actiefkoolfiltratie elimineert organische vervuilende stoffen, zelfs in de kleinste concentraties. De automatiseringstechniek van Festo regelt de waterstroom door middel van energie-efficiënte pneumatisch bediende armaturen, bijvoorbeeld voor het afsluiten en voorkomen van terugstroming.

Wat het waterleidingbedrijf in de deelstaat precies voor ogen had bij de modernisering van Langenau, wordt hieronder beschreven. Of u gaat direct naar de pneumatische oplossing van Festo.

Betrouwbaar werkende waterfilters

Meer dan 100 jaar lang kon het grondwater van de Donauried zonder verdere behandeling als drinkwater worden gebruikt. Vervolgens maakte de toenemende vervuiling door industriële en huishoudelijke chemicaliën, pesticiden en medicijnresten de bouw van een grondwaterfiltratie-installatie noodzakelijk. Het bijzondere aan deze uitbreiding was dat er in totaal zeven filterreservoirs van twee verdiepingen in een bestaand gebouw zijn geïnstalleerd. Een flocculatiesysteem dat niet meer nodig was, is van tevoren gedemonteerd. Alleen al hieruit resulteerden hoge eisen aan de benodigde aandrijftechniek: deze moest zo plaatsbesparend mogelijk zijn.

Regelmatig terugspoelen van het grondwaterfilter

Bij grondwaterfiltratie wordt gebruik gemaakt van de zuivere zwaartekracht: het water stroomt van boven naar beneden door een meerlaagse zandfilter en vervolgens door een actiefkoolfilter. Terwijl het zand de grotere verontreinigingsdeeltjes vasthoudt, verwijdert de actieve kool zelfs de kleinste onzuiverheden.

Het reinigen van de filters is daarentegen niet zo eenvoudig, maar wel essentieel: de achtergebleven deeltjes en aerosolen verstoppen de filters en de waterstroom wordt geremd. Als de filterweerstand een grenswaarde van 3,5 mWS heeft bereikt, moet het betreffende filter worden gespoeld. Hiervoor moeten tien afsluitkleppen de leidingen op een gecoördineerde manier openen en sluiten.

Compact en betrouwbaar: pneumatische aandrijvingen

Het waterleidingbedrijf was daarom op zoek naar een automatiseringsoplossing die in een zeer beperkte ruimte voor de waterstroomregeling kon zorgen. De oplossing moest betrouwbaar en veilig zijn, en alles omvatten: de aandrijvingen en de bijbehorende armaturen voor het regelen, het het afsluiten en de terugloopbeveiliging.

Tot op dat moment gebruikte het waterleidingbedrijf vrijwel uitsluitend vlinderkleppen met spindelverstelling. De spindels werden bediend met een handwiel of een elektromotor. Daar was nu geen plaats meer voor in het waterleidingbedrijf van Langenau. Naast het complexe leidingwerk moesten er 70 geautomatiseerde armaturen in de ruimte worden geïnstalleerd.

De oplossing bestond uit pneumatische aandrijvingen van Festo: de DAPS-zwenkaandrijvingen worden gevoed vanuit een centraal persluchtstation en aangestuurd door ventieleilanden. Hierdoor zijn er geen aandrijfassen en tandwielen op de armaturen meer nodig. Bij deze oplossing wordt de aandrijving direct op de as van de vlinderklep gemonteerd.

Keuze voor pneumatiek van Festo

Aan de orde waren een elektrische en een pneumatische oplossing, zoals voorgesteld door Festo. Uiteindelijk werd gekozen voor pneumatiek. Deze automatiseringsoplossing voldoet aan alle eisen – en heeft zelfs nog meer te bieden.

Zwenkaandrijvingen en ventieleilanden

Een essentieel onderdeel van het grondwaterfiltersysteem is de leidingaansluiting. In Langenau worden dubbele excentrische vlinderkleppen gebruikt als afsluit- en als regelarmatuur. Deze kleppen worden continu bediend in wisselende tussenposities met variabele openingshoeken. Festo's oplossing gebruikt hiervoor pneumatische zwenkaandrijvingen van het type DAPS. De zwenkhoek is vrij instelbaar, de aandrijvingen zijn compact en hebben een aan de vlinderkleppen aangepaste koppelcurve met een hefboom-zwenkarm-kinematica. Dit betekent: DAPS kan ook hoge losbreekmomenten van de armatuur zonder schade overwinnen.

De aandrijvingen worden aangestuurd via onze ventieleiland-remote I/O-combinatie CPX-VZSA met Profinet-aansluiting. De installatie werd uitgevoerd in de middengang tussen de filterreservoirs. Een robuuste metalen behuizing biedt bescherming in de ruwe omgeving. De ventielen zelf zijn volledig afgedicht, de adem- en stuurlucht is ingesloten. De CPX-VTSA registreert alle filtersignalen en de terugkoppelsignalen van de aandrijvingen: druk, niveau, temperatuur enz. Omdat het ventieleiland zeer modulair is opgebouwd en plaats biedt aan vijf mogelijke ventielmaten, bespaart het systeem energie omdat het gewenste debiet per ventielpositie exact kan worden ingesteld.

Lineaire aandrijvingen en schakelkasten

Bovendien sturen pneumatische lineaire aandrijvingen van het type DFPI de zijdelings gemonteerde slibwaterkleppen aan, waardoor het achtergebleven slib van het filtermateriaal in de richting van de bezinkbak voor slibwater stroomt. De DFPI scoort met de geïntegreerde meetlineaal dat beschermd is tegen omgevingsinvloeden, waardoor de prestaties hoger worden en het onderhoud beperkt is.

Onze inbouwklaar geleverde schakelkasten en alle toebehoren voor de pneumatische regelkringen (persluchtverzorging, slangen, schroefkoppelingen etc.) maken de pneumatische automatiseringsoplossing in Langenau compleet.

Duurzame oplossing met kostenvoordeel

Het komt erop neer dat onze pneumatische aandrijftechniek het waterleidingbedrijf heeft overtuigd, omdat deze zowel qua prijs als qua techniek duidelijk superieur is aan een elektrische aandrijfoplossing. Door te kiezen voor perslucht bespaart het waterleidingbedrijf 10% aan investerings- en bedrijfskosten. Elektrische aandrijvingen pasten alleen al vanwege hun afmetingen niet in de nauwe omgeving van de leidingkelder.

Voordelen van pneumatische aandrijvingen

Pneumatiek biedt duidelijke voordelen in tal van toepassingen, van kosten tot veiligheid en eenvoudige bediening. Het is een ongecompliceerde technologie die eenvoudig te installeren is, omdat er, behalve voor de eindpositiebepaling en de bewaking van de persluchttoevoer, geen controlefuncties nodig zijn. Vooral in de procesautomatisering profiteren de waterleidingbedrijven hiervan: pneumatische aandrijvingen en componenten spelen met name bij de implementatie van complete systeemoplossingen hun kostenvoordeel ten opzichte van vergelijkbare elektrische oplossingen uit.

Minder duur dan elektrische aandrijftechniek

In vergelijking met de elektrische aandrijftechniek levert het consequente gebruik van decentrale automatiseringsconcepten met ventieleilanden aanzienlijke kostenvoordelen op – bij het waterleidingbedrijf in Langenau kon een aanzienlijke besparing va 10% worden gerealiseerd. In andere projecten zijn zelfs besparingen van meer dan 50% mogelijk. Daarom is het zelfs de moeite waard om op een later tijdstip Handarmaturen te automatiseren.

Elektrische aandrijvingen hebben veel energie nodig, die ze verliezen als warmte of die ze nodig hebben voor de tandwielkast. Pneumatische aandrijvingen daarentegen werken direct op de afsluiter. De zuiger en aandrijfas zijn voldoende om de lineaire persluchtkracht om te zetten in een zwenkbeweging. Pneumatische oplossingen hebben alleen elektriciteit nodig voor de persluchtopwekking en sturing. De eigenlijke beweging wordt gerealiseerd door de perslucht.

Duurzaam, onderhoudsvrij en efficiënt

Pneumatische aandrijvingen hebben zich gedurende vele jaren bewezen als trillingsbestendig en duurzaam. De reden is dat ze in tegenstelling tot elektrische aandrijvingen slechts uit enkele componenten bestaan en dus nauwelijks gevoelig voor storingen zijn. Ze zijn bovendien bestand tegen continue belasting en blijven gedurende hun hele levensduur onderhoudsvrij. Olie verversen of extra smeren is niet nodig.

Omdat pneumatische aandrijvingen veilig zijn tegen overbelasting en een hogere aandrijfkracht kunnen realiseren door simpelweg de druk te verhogen, is het vaak mogelijk om kleinere afmetingen te gebruiken met minder gewicht. Met de pneumatische systemen van Festo kunnen hoge krachten tot 50.000 N en koppels tot 10.000 Nm worden gerealiseerd. Als dergelijke oplossingen lekkagevrij kunnen worden voorzien van slangleidingen en de systemen exact zijn gedimensioneerd, krijgt u uitstekende energie-efficiënte oplossingen.

Niet in de laatste plaats is pneumatiek een veilige oplossing. Dit komt omdat perslucht ook beschikbaar is in het geval van een stroomstoring: naast een compressor is er altijd een persluchtopslagtank voor het opwekken en verwerken van perslucht in geval van nood.