Провідний принцип водопостачальної компанії Баден-Вюртемберга звучить так: "Наша мета – бути найкращою компанією міжміського водопостачання в Німеччині, пропонуючи питну воду найкращої якості, забезпечуючи надійне постачання та стійке використання ресурсів".

Об’єднаний орган, що заснований у 1912 році, забезпечує 90 мільйонів кубометрів питної води щороку близько 250 малим і середнім містам та громадам Баден-Вюртемберга і Баварії. Близько 3 мільйонів жителів забезпечуються водопостачанням через мережу трубопроводів довжиною 775 км від двох водопровідних станцій у Лангенау та Дішингені.

Ефективне та стійке очищення вод Дунаю

Водопровідна станція в Лангенау є однією з найбільших і найсучасніших водоочисних станцій в Європі. У 1973 році її введено в експлуатацію на "Шпіціген-Берг" на околиці Донаурієда. У 2014 році вона була розширена і отримала нову систему фільтрації підземних вод з технологією пневматичної автоматизації від Festo.

Вода, яка забирається з річки Дунай у Лайпхаймі, перетворюється на питну за допомогою багаторівневого процесу: після трьох попередніх етапів очищення багатошарова система фільтрації видаляє всі залишки зважених частинок. Наступна фільтрація вугіллям усуває органічні забруднювачі, навіть у найменших концентраціях. Технологія автоматизації від Festo контролює потік води за допомогою енергозберігаючих пневматичних клапанів потоку для відключення та запобігання зворотному потоку.

Нижче ви можете дізнатися, чого саме водопостачальна компанія прагнула досягти завдяки модернізації странції в Лангенау. Або ви можете перейти безпосередньо до пневматичного рішення від Festo .

Безпечно функціонуючі фільтри для води

Протягом 100 років підземні води з Донаурієда могли використовуватися як питна вода, не потребуючи додаткової обробки. Пізніше зростаюче забруднення промисловою та побутовою хімією, пестицидами та фармацевтичними відходами викликало необхідність побудувати систему фільтрації підземних вод. Особливістю цієї прибудови було те, що загалом в існуючій будівлі було побудовано сім двоповерхових фільтруючих резервуарів. Щоб зробити це, спочатку було демонтовано будівлю, яка використовувалася для накопичення води і яка більше не була потрібна. Внаслідок цього до технології приводу висуваються дуже високі вимоги: він повинен був максимально економити простір.

Регулярне промивання фільтра підземних вод

Фільтрація підземних вод залежить виключно від сили тяжіння: вода тече зверху вниз через багатошаровий пісочний фільтр, потім через вугільний фільтр. У той час як пісок затримує більші частинки забруднюючих речовин, активне вугілля видаляє навіть найдрібніші домішки.

Для порівняння, очищення фільтра стисненого повітря не так просте, але важливе: затримані частинки та зважені речовини забивають фільтр стисненого повітря, і потік води гальмується. Як тільки опір фільтра досягне межі 3,5 мВт, уражений фільтр стисненого повітря необхідно промити. Для цього десять дискових клапанів мають узгоджено відкривати та закривати трубопроводи.

Компактні та надійні: пневматичні приводи

З цією метою водопостачальна компанія шукала рішення для автоматизації, яке б контролювало потік води в дуже обмеженому просторі. Воно повинно бути надійним і безпечним і включати все: приводи та відповідні клапани потоку для управління, відключення та запобігання зворотному потоку.

До цього моменту компанія з водопостачання покладалася майже виключно на дискові клапани з регулюванням шпинделя. Шпиндели приводилися в рух маховичком або електродвигуном. Однак на водопровідній станції в Лангенау для них більше не було місця. Крім складного трубопровода, у приміщенні необхідно було встановити 70 автоматизованих клапанів потоку.

Рішенням стали пневмоприводи від Festo: неповнооборотні приводи DAPS живляться від центральної станції стисненого повітря та керуються за допомогою пневмоостровів. Це усуває потребу в приводних шпинделях і гвинтових редукторах на клапанах потоку. За допомогою цього рішення привід монтується безпосередньо на вал клапанної тарілки.

Рішення про використання пневматики від Festo

Було обговорено електричне та пневматичне рішення, запропоноване компанією Festo. Рішення було однозначно на користь пневматики. Це рішення для автоматизації відповідає всім вимогам - і навіть більше.

Неповнооборотні приводи та блоки клапанів

Важливою частиною системи фільтрації підземних вод є трубопровідний клапан. У Лангенау подвійні ексцентричні дискові клапани використовуються і як запірна арматура, і як регулююча арматура. Ці заслінки безперервно працюють у змінних проміжних положеннях із змінними кутами відкривання. Для цього у рішенні Festo використовуються пневматичні неповноповоротні приводи DAPS. Їх кут повороту можна вільно регулювати, приводи компактні і мають характеристики крутного моменту з кінематикою повороту важеля, адаптованою до дискових клапанів. Це означає, що DAPS може витримати навіть найвищий момент розриву клапана потоку без пошкоджень.

Керування приводами здійснюється за допомогою нашої комбінації дистанційного вводу/виводу блоку клапанів CPX-VZSA з підключенням Profinet. Вони були встановлені в центральному проході між фільтруючими резервуарами. Міцний металевий корпус забезпечує захист у суворих умовах. Самі пневматичні клапани повністю герметичні, пропускається тільки вихлопне і пілотне повітря. CPX-VTSA записує всі сигнали від фільтрів стисненого повітря і зворотний зв'язок від приводів: тиск, рівень заповнення, температуру тощо. Оскільки блок клапанів має дуже модульну конструкцію і може вмістити п’ять можливих розмірів клапанів, це економить енергію, бо необхідну швидкість потоку для кожного положення клапана можна точно регулювати.

Лінійні приводи та шафи керування

Крім того, пневматичні лінійні приводи типу DFPI регулюють бічні зливні заслінки для шламової води, через які утримуваний шлам стікає з фільтра в напрямку резервуара для шламової води. Важливою особливістю DFPI є те, що його вбудований лінійний потенціометр захищений від впливу навколишнього середовища, що покращує експлуатаційні характеристики та зменшує витрати на технічне обслуговування.

Наші готові до встановлення шафи керування та комплектуючі аксесуари для пневматичних елементів керування (підготовка стисненого повітря, шланги, гвинтові з’єднання тощо) завершили роботу над рішення пневматичної автоматизації в Лангенау.

Довгострокове рішення із ціновими перевагами

Загалом, наша технологія пневматичного приводу переконала водопостачальну компанію, оскільки вона явно перевершує рішення з електроприводом, як у технічному плані, так і з точки зору ціни. Завдяки рішенню про пневматику, водопостачальна компанія заощаджує 10% інвестицій та експлуатаційних витрат. Через один тільки їх розмір, електроприводи навряд мали б шанс розміститися в просторі з великою кількістю труб.

Переваги пневмоприводів

Пневматика пропонує явні переваги в багатьох сферах застосування, починаючи від вартості, аспектів безпеки та простоти експлуатації. Це нескладна технологія, яку легко встановити, оскільки не потрібно жодних функцій перевірки, крім визначення кінцевого положення та моніторингу подачі стисненого повітря. Компанії водопостачання виграють від цього, особливо в автоматизації процесів: пневматичні приводи та компоненти демонструють свої переваги у вартості порівняно з порівнянними електричними рішеннями, особливо при впровадженні комплексних системних рішень.

Економічніший, ніж технологія електроприводу

Порівняно з технологією електроприводу, послідовне використання концепцій децентралізованої автоматизації з блоком клапанів забезпечує значну економічну вигоду – на водоочисній станції в Лангенау була відчутна економія в 10%. В рамках інших проектів вдалося заощадити понад 50%. З цієї точки зору низькі витрати означають, що надалі варто навіть автоматизувати ручні клапани потоку.

Електроприводи використовують багато енергії, яку вони або втрачають у вигляді надлишкового тепла або потребують для редукторів. На відміну від них, пневмоприводи діють безпосередньо на запірний пристрій. Поршень і вал приводу достатні для перетворення лінійної сили стисненого повітря в обертальний рух. Пневматичним рішенням потрібна лише потужність для виробництва стисненого повітря та для керування з відкритим контуром. Фактичний рух здійснюється за допомогою стисненого повітря.

Міцні, ефективні і прості в експлуатації

З роками пневмоприводи довели, що вони стійкі до вібрації та довговічні. Причина в тому, що в порівнянні з електричними приводами, вони виготовлені з невеликої кількості компонентів і, таким чином, менш схильні до руйнування. Крім того, вони стійкі до постійного навантаження і не потребують технічного обслуговування протягом усього терміну служби. Немає необхідності в заміні масла або додатковому мастилі.

Оскільки пневматичні приводи захищені від перевантажень, а більшого зусилля приводу можна досягти дуже просто за рахунок збільшення тиску, часто можна використовувати менш габаритні приводи. Пневматичні системи від Festo здатні створювати високі зусилля до 50 000 Н і крутні моменти до 10 000 Нм. За умови, що трубки мають нульовий витік, а системи мають точні розміри, отримані рішення є енергоефективними.

І до того ж, пневматика є безпечним рішенням. Стиснене повітря доступне також у разі відключення електроенергії: поряд з компресором для генерації та очищення, завжди доступний резервуар для повітря на випадок надзвичайних ситуацій.