Frequenzumrichter Alles geklärt: Ohne Stillstand zu neuem Leitsystem

Redakteur: Karin Pfeiffer

Als Bad Orb die Prozessleittechnik seiner Kläranlage erneuern musste, hat Narz Systems sieben ABB-Frequenzumrichter für Pumpen und Gebläse im laufenden Betrieb auf Profinet umgestellt. Geklärt wurde derweil weiter.

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Die Kläranlage Bad Orb arbeitet mechanisch/biologisch nach dem Belebtschlammverfahren mit separater Schlammfaulung.
Die Kläranlage Bad Orb arbeitet mechanisch/biologisch nach dem Belebtschlammverfahren mit separater Schlammfaulung.
(Bild: Kläranlage Bad Orb)

Vor bereits rund 20 Jahren hat die Kurstadt Bad Orb ihre kommunale Kläranlage eingeweiht. Das Klärwerk mit separater Schlammfaulung arbeitet mechanisch/biologisch nach dem sogenannten Belebtschlammverfahren und ist auf die Größe von 25.000 Einwohnerwerten ausgelegt. Seine Hauptkomponenten umfassen mehrere mechanische Vorreinigungsstufen, die biologische Reinigung sowie die Nachklärung.

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Die anfallenden Klärschlämme werden zunächst eingedickt und im Faulturm einer kontrollierten Faulung unterzogen, bevor der stabilisierte Schlamm dann entwässert und umweltgerecht entsorgt werden kann.

In mehreren Prozessstufen regeln sieben ABB-Standard Frequenzumrichter des Typs ACS580-01 Pumpen- und Gebläsemotoren: Zwei Frequenzumrichter mit einer Nennleistung von 18,5 kW dienen als Antrieb von Drehkolbengebläsen, die in der biologischen Stufe die Belebungsbecken belüften.

Zwei weitere 4-kW-Geräte regeln die Motoren von Exzenterschneckenpumpen, die den Überschussschlamm zur maschinellen Schlammentwässerung pumpen. Drei ACS580 mit einer Nennleistung von 11 kW fungieren als Antriebe von Rücklaufschlammpumpen, die den Belebtschlamm aus den beiden Nachklärbecken wieder zurück in die Belebungsbecken führen.

Frequenzumrichter rasch in Betrieb nehmen

Der erste dieser ACS580 wurde in der Kläranlage Ende 2014 in Betrieb genommen. Neue leistungsoptimierte Drehkolbengebläse veranlassten seinerzeit den Betreiber, die Geräte zu kaufen. Auf einer Messe war man auf den ACS580 aufmerksam geworden und hatte mit einem Demo-Koffer von ABB mit Frequenzumrichter und Motor erst mal getestet.

„Die ABB-Frequenzumrichter sind sehr kompakt. Sie waren von Anfang an schnell zu verstehen und leicht zu handhaben“, erzählt Abwassermeister Thomas Rieger. Der ACS580 ist ein Frequenzumrichter, der die Motorregelung und Prozessführung vereinfacht und mit inte­grierter Energiesparfunktionen den Prozess energieeffizient regelt – auf der Basis des tatsächlichen Bedarfs.

Das anschlussfertig gelieferte Gerät kann rasch eingestellt und in Betrieb genommen werden. Alle wesentlichen Merkmale wie zum Beispiel EMV-Filter und Drossel zur Reduzierung der Netzrückwirkungen sind integriert.

Buchtipp

Das Buch Antriebspraxis enthält die Gesamtschau der eingesetzten Antriebe mit fester oder variabler Drehzahl, die energiesparend und vernetzt arbeiten. Es erklärt sowohl die Arbeitsweise der Komponenten als auch ihr Zusammenwirken im Antriebssystem bis hin zur Vernetzung in betrieblichen und globalen Netzen.

Umrüstung des Leitsystems und sämtlicher Steuerungen

Aufgrund der ersten guten Erfahrungen hat die Kläranlage sukzessive weitere Anlagenteile im Austausch gegen alte Frequenzumrichter mit dem ACS580 ausgestattet. „Die Geräte laufen bisher alle störungsfrei und sind nahezu wartungsfrei. Die Frequenzumrichter sind schnell zu programmieren und haben eine einfache Menüstruktur“, sagt Carsten Huth, der zuständige Energieelektroniker auf der Anlage.

Im Sommer 2019 war das Prozessleitsystem der Kläranlage zu erneuern, da das bestehende System schwierig zu programmieren war und es kaum noch Ersatzteile und keinen Service mehr gab. Das Unternehmen Narz Systems aus Herbstein realisierte die Umrüstung, bei der es alle Steuerungen sowie das nicht mehr zeitgemäße Leitsystem gegen neue Technik austauschte.

Das Unternehmen Narz Systems realisiert Automatisierungs- und Digitalisierungslösungen für kommunale und industrielle Anwendungen. Mit Audako positioniert die Firma seit einigen Jahren eine moderne Entwicklung in puncto HMI, SCADA, M2M, IoT und EMS. Audako eignet sich für Prozesse, Anlagen und Maschinen aller Größen und unterstützt Unternehmen und öffentliche Institutionen bei der Digitalisierung ihrer Prozesse, Maschinen und Anlagen – unter anderem in den Bereichen Infrastruktur, Energie, Wasser und Produktion.

Lars Fehl, SPS-Programmierer bei Narz, zeichnete für die Programmierung und Inbetriebnahme der Automatisierungstechnik im Klärwerk von Bad Orb verantwortlich. Er sagt: „Ein Wunsch des Kunden war eine neue Ansteuerungslösung für die ABB-Antriebe. Die Geräte wurden zuvor über eine digitale Schnittstelle angesteuert und die Rückmeldung von Strom und Frequenz erfolgte mittels Analog-Signal. Nach dem Umbau sollten sie über eine Profinet-Verbindung angesteuert werden.“

Problemloser Austausch im laufenden Betrieb

Das Umswitchen der Frequenzumrichter sollte während der Inbetriebnahme der neuen Steuerungen erfolgen. Die Herausforderung bestand darin, dass es im laufenden Betrieb passieren musste. Die Anlage konnte nicht stillgelegt werden, daher konnte immer nur ein Antrieb umgerüstet werden.

„ABB hat uns einen Demo-Koffer zukommen lassen, damit ich vorher schon die ganzen Ansteuerungen und Funktionen programmieren und testen konnte. Das hat mir vor Ort sehr viel Zeit und Mühe gespart, und es mussten nur noch Kleinigkeiten angepasst werden“, erzählt Lars Fehl. „Das Umswitchen war dadurch fast nur noch eine Plug & Play-Geschichte.“

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