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Optimierung der Pumpenanlage spart Energie, reduziert Leckagen und verringert Kosten

Optimierung der Pumpenanlage spart Energie, reduziert Leckagen und verringert Kosten

Optimierung der Pumpenanlage spart Energie, reduziert Leckagen und verringert Kosten

Zur Aufrüstung der Wasseraufbereitungsanlagen und eines Wasserversorgungssystems in Samara gehörte die Implementierung einer softwaregesteuerten Lösung zur Prozessoptimierung auf Basis von Mitsubishi Electric Maps Scada. Die Software zur Optimierung und Überwachung von 37 Pumpenanlagen zur Druckerhöhung hat die Effizienz der Betriebsabläufe erhöht, Wasserverluste verringert und die Gesamtbetriebskosten gesenkt.

Samara ist die sechstgrößte Stadt Russlands und liegt im südöstlichen Teil des Landes. Die Stadt ist die Heimat von mehr als einer Million Menschen und ein wichtiges soziales, politisches, wirtschaftliches, industrielles und kulturelles Zentrum.

Die Wasseraufbereitung und -versorgung sowie die Abwasserreinigung liegen in der Verantwortung von Samara Municipal Systems. Im Jahr 2015 hat das Unternehmen ein Sanierungsprogramm mit 37 Pumpenanlagen zur Druckerhöhung gestartet. Während der Austausch überalterter Technik und Hardware gegen moderne, energieeffiziente Systeme ein wichtiger Aspekt des Upgrades war, lag der Fokus zudem auf der Optimierung des Wasserversorgungssystems.

Das Ziel dieser Optimierung war, versteckte operative Leistungsdefizite aufzudecken, den Wasserdruck auf Verbraucherseite zu optimieren, die maximale Leistung des Pumpenbetriebs sicherzustellen sowie die optimale, den Anforderungen bestmöglich entsprechende Auswahl an Pumpen zu garantieren. Um dieses Ziel zu erreichen, haben die lokalen Dienstleistungsbetriebe sich für die Aquatoria Lösung entschieden. Sie wurde speziell für die Wasserindustrie entwickelt und basiert auf dem MAPS (Mitsubishi Adroit Process Software) Scada-Paket von Mitsubishi Electric.

Die Software zur Optimierung und Überwachung von fast 40 Pumpenanlagen zur Druckerhöhung hat die Effizienz der Betriebsabläufe erhöht, Leckagen verringert und die Gesamtbetriebskosten gesenkt.

Mit in MAPS integrierbaren Modulen, die auf die Optimierung von Kontrollsystemen zur Wasserversorgung zugeschnitten sind, bietet Aquatoria dem Anwender vielfältige nützliche Funktionen. So beinhaltet die Software Funktionen, um die Gesamtbetriebskosten der jeweiligen Pumpstationen zu optimieren, die Energieeffizienz zu steigern sowie Analysen der jeweiligen Wasserverbräuche und damit verbundene Verluste im Leitungsnetzwerk darzulegen. Als weitere Funktion bietet sich dem Anwender die Möglichkeit, die für jede Station und deren Anforderungen optimalen Pumpen aus einer zur Verfügung stehende Datenbank auszuwählen, was zu einer weiteren Effizienzsteigerung der gesamten Anlage führt. Das implementierte „GEO-Modul“ ermöglicht dem Betreiber einen schnellen und direkten Zugriff auf die einzelnen Stationen sowie die Analyse der jeweiligen Abläufe einzelner Stationen und der Anlage im Ganzen.

Im Anschluss an die Sanierung der 37 Pumpenanlagen und die Umrüstung der Pumpen auf eine variable Drehzahlregelung mittels Frequenzumrichtern von Mitsubishi Electric erfolgte die Implementierung der Aquatoria Lösung zur Optimierung der Prozesse. Dazu zählte neben der Steigerung der Energieeffizienz insbesondere auch die Optimierung des Wasserdrucks im System, was sich letztendlich auch in einer deutlichen Reduzierung der Wasserverluste bemerkbar machte.

Hierbei konnte auf den Einsatz zusätzlicher Druck- und Durchflussmessgeräte verzichtet werden, da Aquatoria mittels selbstlernender Fuzzy Logic den Wasserdruck bedarfsgerecht regelt – auch in Zeiten hoher Nachfrage – und somit die Betriebskosten deutlich reduziert.

Bedingt durch die von Aquatoria ermittelte optimale Auslegung der Pumpen für die jeweiligen Stationen wird zudem deren Betrieb im effizientesten Arbeitsfenster geregelt. Aquatoria ermittelt hierbei kontinuierlich die Effizienz jeder einzelnen angeschlossenen Pumpe, schaltet sie bedarfsgerecht zu oder ab und sichert zudem den Betrieb jeder Pumpe im optimierten Arbeitsbereich, wodurch eine deutliche Steigerung der Energieeffizienz erreicht wird.

Optimierte Scada-Implementierung
Im Vergleich zu anderen Scada Lösungen bietet MAPS einen nicht unerheblichen Mehrwert in den jeweiligen Planungs- und Integrationsphasen eines Projekts. Während eine standardisierte Vorgehensweise bei Projekten deren einfachere Durchführung ermöglicht, bietet die Software zudem speziell auf die Wasserindustrie zugeschnittene Programmmodule. Die interaktive Kartenansicht unterstützt Ingenieure dabei, schnell und effizient auf auftretende Probleme an abgelegenen Standorten reagieren zu können.

Sehr wichtig für Samara Muicipal Systems war, dass die Lösung einfach integriert und von lokalen Systemintegratoren eingebunden werden konnte. Dies erleichtert die Betriebsabläufe und die Wartung der Anlage während ihrer gesamten Lebensdauer und reduziert den Zugriff auf externes Fachpersonal für technischen Support erheblich.

Aquatoria wurde speziell für die Wasserindustrie entwickelt und basiert auf dem MAPS (Mitsubishi Adroit Process Software) Scada-Paket von Mitsubishi Electric.

Die Bedienung von Aquatoria ist intuitiv und Betreiber können problemlos alle wichtigen Parameter sowie die jeweiligen Betriebszustände der installierten Pumpen überwachen und wenn notwendig anpassen. Durch die einfache Bedienung von MAPS und Aquatoria lässt sich der Schulungsaufwand für das Bedien- sowie das technische Personal deutlich gegenüber anderen Lösungen reduzieren.

Aufgrund der enormen Datenmengen, welche bei den heutigen Wasserversorgungs- und -aufbereitungsanlagen anfallen, ist eine manuelle Analyse zur Optimierung – selbst durch geschultes Personal – weder profitabel noch den Qualitätsmaßstäben entsprechend machbar. Aquatoria führt im Hintergrund eine kontinuierliche Datenanalyse aus, liefert somit wichtige Auswertungen sowie Berichte und ermöglicht dem Betreiber zeitnah einzugreifen, sobald Leistungsindikatoren, welche nicht vom System beeinflusst werden, von der gesetzten Norm abweichen.

In Aquatoria integrierte Funktionen ermöglichen dem Betreiber die schnelle und weitreichende Diagnose der angeschlossenen Komponenten.

Die Kommunikation mit dem zentralen Scada System erfolgt mittels GSM Protokoll. Die lokal in den Stationen von einer Mitsubishi Electric FX3U SPS gesammelten Daten werden mit Zeitstempel versehen und an MAPS weitergeleitet oder im Falle eines Kommunikationsausfalles zwischengespeichert und anschließend weitergeleitet. Zudem ermöglicht das GSM Protokoll einen Remote-Zugriff seitens des Betreibers auf die untergeordneten Pumpstationen. Tiefergehende Diagnosen können so selbstverständlich zu jeder Zeit durchgeführt werden.

Ergebnisse des Upgrades
Nach Fertigstellung der Optimierungsmaßnahmen in den einzelnen Pumpstationen wurde die Effektivität aller durchgeführten Modifikationen sowie auch insbesondere die Energieeffizienz der Anlagen beobachtet und über einen Zeitraum von 4 Monaten nach Fertigstellung untersucht.

Selbst innerhalb dieses doch noch recht kurzen Zeitraumes ließ sich der Stromverbrauch der gesamten Pumpstationen um 631,660 kWh gegenüber dem gleichen Zeitraum des Vorjahres reduzieren, was einer Reduzierung von 51 % entspricht.

Bemerkenswert ist auch die Tatsache, dass sich über die Optimierung des Wasserdrucks im angeschlossenen Leitungsnetzwerk die außerplanmäßigen Einsätze des Servicepersonals um 8% reduzieren ließen, während die Betriebsleistung dank der umfassenden und zuverlässigen Informationen über nahezu alle wichtigen Prozessparametern verbessert werden konnte.

Über den signifikanten Rückgang des Energieverbrauchs hinaus hat die Implementierung von Aquatoria die Voraussetzungen zur Optimierung weiterer Geschäftsprozesse geschaffen. Samara Municipal Systems kann nun anhand von umfassenden Auswertungen aller Abläufe effizienter planen und bekommt aktualisierte Daten über Wasserverbräuche und eventuell im System auftretende Verluste durch vorhandene Schäden im Rohrleitungsnetz. Diese können somit zeitnah ermittelt und behoben werden.

Aquatoria ermittelt kontinuierlich die Effizienz jeder einzelnen angeschlossenen Pumpe und schaltet sie bedarfsgerecht zu oder ab.


www.mitsubishielectric.com

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Veröffentlicht von

Alexandra Pisek

Von Mensch zu Mensch oder zwischen Mensch und Maschine – Kommunikation ist vielfältig und das fasziniert mich bei meiner täglichen Arbeit.

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