自來水廠裡的氣動技術優勢顯著

"我們的目標是成為德國最具價值的長途自來水公司，提供最優質的飲用水，同時確保可靠供應和資源的可持續利用。」 這是 Landeswasserversorgung Baden-Wurttemberg 的指導原則。

該公司成立於 1912 年，每年為巴登-符騰堡州和巴伐利亞州約 250 個城鎮和社區提供 9000 萬立方米的飲用水。蘭格瑙和 Dischingen 的兩個水廠透過 775 公里長的供水系統為大約 300 萬居民供水。

多瑙河水，有效可持續供應

蘭格瑙水廠是歐洲最大、最先進的水處理廠之一。它於 1973 年在多瑙里德邊緣的「Sptzigen Berg」投入使用。多瑙里德是西巴伐利亞州多瑙河沿岸的一個風景區，位於新烏姆和多瑙沃斯之間。2014 年，水廠擴建，增設了一個新的地下水過濾系統，並採用 Festo 的自動化氣動技術。

水取自萊普海姆境內的多瑙河，經過多級處理轉化為飲用水。在經過三個初步的淨化步驟後，多介質過濾系統除去了所有懸浮顆粒。隨後的活性炭過濾除去一切有機污染物，即使污染物濃度特別低。Festo 的自動化技術透過有效節能的氣動過程閥控制水流，以進行切斷和防止倒流。

您可以繼續閱讀下文，瞭解該自來水公司究竟想透過蘭格瑙水廠的現代化來實現什麼目標。或者您可以直接跳轉到 Festo 氣動解決方案。

安全運作的濾水器

過去長達 100 年的時間裡，多瑙里德的地下水可以不需要做任何處理，直接做為飲用水飲用。但後來隨著工業和家用化學品、農藥和藥品殘留的污染日益嚴重，增建地下水過濾系統變得十分必要。這次擴建的特別之處在於，要在現有建築物中建造 7 個兩層的過濾池。為此，首先拆除了一座曾被用於植披但現在已經不需要了的建築物。因此，這對執行機構有很高的要求。它必須盡可能節省空間。

地下水過濾器的定期反洗

地下水過濾純靠重力。水透過一個多介質砂濾器和一個活性碳過濾器，從頂部流到底部。沙子可以阻擋較大的污染物顆粒，而活性炭可以除去微小的污染物。

相比之下，過濾器的清洗就沒那麼容易了，但卻極為重要。殘留顆粒和懸浮物堵塞過濾器，阻礙水流。一旦過濾器阻力達到 3.5 mWS 的閾值，就必須對受影響的過濾器進行沖洗。要執行此操作，必須對管道中的十個蝶閥進行協調的開啟和關閉。

精簡可靠：氣動驅動器

為此，該自來水公司一直在尋找一種既能控制水流又能在相當有限的空間內操作的自動化解決方案。該方案必須可靠安全，並包括所有元件：驅動器和相應的過程閥，以進行控制、切斷和防止回流。

截至當時，該自來水公司幾乎完全依賴具有主軸調節的蝶閥。主軸透過手輪或馬達操縱。但是，蘭格瑙水廠裡已經沒有安裝它們的空間了。除了複雜的管道系統外，空間內也必須安裝 70 個自動化過程閥。

最終解決方案是 Festo 的氣動驅動器。DAPS 旋轉驅動器由中央壓縮空氣站供氣，並使用閥島進行控制。這使得過程閥上的驅動器主軸和螺旋齒輪裝置完全滿足要求。在這種解決方案裡，驅動器直接安裝在閥軸上。

決定使用 Festo 氣動裝置

Festo 同時提供了電動解決方案和氣動解決方案。最終決定明顯傾向於氣動裝置。該自動化解決方案滿足所有要求，還綽綽有餘。

旋轉驅動器和閥島

管道閥門是地下水過濾系統的重要組成部分。在蘭格瑙，雙偏心蝶閥既是隔離閥又是控制閥。碟片以可變的開啟角度在交替的中間位置上連續工作。為此，Festo 解決方案採用 DAPS 旋轉氣動驅動器。DAPS 旋轉角度可以自由調節，且結構精簡，具有槓桿旋轉運動的扭矩特性，適用於蝶閥。這表示 DAPS 可以承受過程閥的高關閉扭矩，而且毫發無損。

驅動器透過我們的 CPX-VTSA 閥島/遠端 I/O 組合和 PROFINET 連接進行控制。它們被安裝在過濾池之間的中央管道內。堅固的金屬外殼在惡劣的環境中提供保護。氣動閥本身是完全密封的，排氣和響導氣流都會被截住。CPX-VTSA 記錄所有來自過濾器的訊號和來自驅動器的反饋：壓力、液位、溫度等。由於閥島採用高度模組化的設計，可以接受五種可能的閥門尺寸，因此每個閥門位置所需的流量都可以精確調節，因而節省能源。

直線驅動器和控制櫃

此外，DFPI 直線氣動驅動器控制側裝式污泥水閥，殘留污泥透過該閥從過濾器流向污泥水沉積池的方向。DFPI 的一個重要特點是它的整合式線性電位器不受惡劣環境的影響，可提高運作性能，降低維護成本。

我們提供直接安裝控制櫃和氣壓迴路所需的全套配件，如氣源處理、氣管和氣連接件等，只為讓這一氣動自動化解決方案極致完善。

具有成本優勢的長期解決方案

最終，該公司選擇了氣動驅動器解決方案，因為其在技術和價格上都明顯優於電驅動器解決方案。由於使用氣動裝置的決定，該自來水公司節省了 10% 的投資和營運成本。單從尺寸考慮，電驅動器在管道室的狹窄空間中幾乎沒有立足之地。

氣動驅動器的優勢

從成本、安全和操作方便性方面考慮，氣動裝置在許多應用中都有明顯優勢。它是一種簡單的技術，易於安裝。除了在終端位置感應和監測壓縮空氣供應外，無需任何其他偵測功能。自來水公司可從中受益，尤其是在過程自動化方面。特別是在執行完整的系統解決方案時，與相當的電氣解決方案相比，氣動驅動器和元件的成本優勢會帶來大不同。

比電驅動器技術更經濟節約

與電驅動器技術相比，堅持使用分散式自動化概念和閥島可帶來顯著的成本效益——在蘭格瑙水處理廠中，這表示明顯節省 10% 的成本。在其他項目中，可以節省 50% 以上的成本。從這個角度來看，低成本表示將來實現手動過程閥的自動化也是值得的。

電驅動器需要消耗大量能量，它們不是做為多餘的熱量釋放掉，就是用於齒輪箱。另外，氣動驅動器直接作用於截止裝置上。活塞和驅動器軸足以將壓縮空氣線性力轉換成旋轉運動。氣動解決方案只需要產生壓縮空氣和進行開環控制。實際運動是透過壓縮空氣實現的。

耐用、免維護、有效

多年來，氣動驅動器已被證明十分抗震、耐用。原因在於，與電驅動器相比，它們的組件少，因此不太可能發生故障。此外，它們也能承受連續負載，並在整個使用壽命內都可免於維護。無需換油或額外潤滑。

由於氣動驅動器具有過載保護，且增加壓力即可輕鬆實現更高的驅動力，因此通常尺寸更小、重量更輕。Festo 的氣動系統能夠提供高達 50,000 N 的力和高達 10,000 Nm 的扭矩。如果這種解決方案的管道為零洩漏且裝置的尺寸經過精確測量，則得出的解決方案就可有效節能。

最後一點也很重要，氣動裝置是一種安全的解決方案，因為電力故障時也可以使用壓縮空氣。除了用於產生和處理壓縮空氣的空壓機外，還有一個儲氣桶可以隨時用於緊急情況。