Ratgeber zu Wasser-/ Abwasserlösungen

Ratgeber zu Wasser-/
Abwasserlösungen
Informationen über effiziente, zuverlässige und
nachhaltige Lösungen
Make the most of your energy
SM
Wasser ist das Gold
des 21. Jahrhunderts
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Es ist eine globale Ressource, die für alle Länder von Bedeutung ist.
Schneider Electric bietet auf den Markt zugeschnittene Lösungen und wird es
Ihnen ermöglichen, Ihre Herausforderungen zu meistern.
Das Netzwerk von Schneider Electric besteht aus Vertriebshändlern, Systemintegratoren, Schaltanlagenbauern, Elektroinstallateuren, im Bereich der Wasseraufbereitung
tätigen OEMs und technischen Beratern
und ist in jedem Land aktiv.
Schneider Electric steigert Ihre Produktivität mit Dienstleistungen und Lösungen,
die Ihre Betriebskosten senken:
• Energiequalität und Energieeinsparungen,
die Ihre Energiekosten mindern
• verbessertes Prozessmanagement für
Aufbereitungsanlagen, Pumpstationen
und Verteilungssysteme
• längere Lebensdauer von Prozessausrüstung
Schneider Electric senkt die Entwurfskosten für Ihre Anlagen mit:
• Vorzugsarchitekturen für Energie und
Steuerung
• Entwurfswerkzeugen zur Erstellung von
Netzwerkberechnungen bis hin zu wasserund abwasserspezifischen Zeichnungen
• mehrfach anwendbaren Lösungen
• geringerer Verkabelung und Größe der
Ausrüstung
Die Systeme von Schneider Electric entsprechen den nordamerikanischen und internationalen Regelungen und Standards.
Sie sind sicher, zuverlässig und umweltfreundlich.
Schneider Electric setzt sich für den Umweltschutz und eine nachhaltige Entwicklung ein.
Eine Wasser- oder Abwasseraufbereitungsanlage dient dem alleinigen Zweck, Wasser
für den menschlichen Verbrauch oder die
Wiedereinleitung in die Umwelt aufzubereiten.
Es liegt eine tragische Ironie darin, dass diese
Prozesse der Umwelt durch die Produktion
von Treibhausgasen und gefährlichen Abfällen
sowie ihren Energieverbrauch auch schaden.
Schneider Electric setzt sich für eine nachhaltige
Entwicklung ein. Wir tun dies auf mehrere Arten:
• Bereitstellung eines Energieplans, der unseren Kunden dabei hilft, so wenig Energie wie möglich zu verbrauchen
• Sicherstellung, dass unsere Produkte den
Vorgaben der RoHS-Richtlinie (Reduction of
Hazardous Substances) und der REACHVerordnung (Registration, Evaluation, and
Authorization of Chemicals) entsprechen.
• Erstellung und Bereitstellung maßgeschneiderter Entwürfe, die Ihnen dabei
helfen, Ihre Betriebskosten zu senken.
Beispiele dafür wären die Verwendung von
Frequenzumrichtern für Pumpen und Gebläse, sodass Sie nur Energie verbrauchen,
wenn Sie es müssen, und die Verwendung
von speicherprogrammierbaren Steuerungen, deren Speicherfunktion keine Batterieleistung benötigt, wodurch sich aus Lithium
ergebende Risiken und Kosten gesenkt
werden und ein Schutz gewährleistet ist.
Dieser Einsatz für eine nachhaltige Entwicklung
wird Ihnen dabei helfen, die mit dem Betrieb, der
Wartung und der Entsorgung von gefährlichen
Abfällen verbundenen Kosten zu senken und die
CO2-Bilanz Ihres Unternehmens zu verbessern.
$
Ein weltweites
Unternehmen
– 23 Milliarden US-Dollar
Umsatz in 190 Ländern
– Lokale Präsenz in 106
Ländern
– über 200 Produktionsstätten
*
Energie- und Steuerungsangebot entspricht internationalen
Standards
– Wir investieren mehr als
4 Prozent unseres Umsatzes in die Forschung
und Entwicklung (F&E).
– Unser 7.300 Mitglieder
starkes F&E-Team achtet
auch darauf, dass die
im Wasser- und Abwasserbereich gestellten
Anforderungen in jede
Facette des Entwurfsund Entwicklungsprozesses einfließen.
3
Die richtige Lösung für
Ihre Wasser- und Abwasseranwendungen ...
ENTSALZUNG
PUMPSTATIONEN
ABWASSER
TRINKWASSER
WASSERTURM
4
Sie wollen
die Entwurfs- und Konstruktionskosten optimieren
6
Sie müssen
Ihre Betriebskosten senken
8
Sie suchen
eine zuverlässige Wasseraufbereitung
14
Sie wollen
die Vorteile einer einheitlichen und umfassenden
Energie- und Automatisierungslösung nutzen
18
Sie müssen
rund um die Uhr eine Wasserversorgung gewährleisten 22
Sie müssen
ein Netzwerk von Pumpstationen verwalten
24
Sie müssen
den Prozess an Änderungen der geltenden
Standards anpassen
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Überblick über die Architektur
30
Sie benötigen Dienstleistungen
34
5
Foto
Sie wollen die
Entwurfs- und
Konstruktionskosten
optimieren ...
6
Um die Bevölkerung langfristig zu einem angemessenen Preis mit Wasser zu versorgen, müssen Sie all Ihre Ziele zu möglichst geringen Kosten
erreichen. Dies bedeutet natürlich auch, dass Sie die maximale Anzahl
an effizienten Infrastrukturnachrüstungen mit dem von Ihnen zu investierenden Geld erwerben müssen.
Schneider Electric ist in der Lage, sowohl die Entwurfs- als auch die Betriebskosten zu senken.
Kostenoptimierung erfordert ein strukturiertes Design. Schneider Electric bietet bewährte
Energie- und Automatisierungsarchitekturen sowie die Entwurfs-, Berechnungs- und
Überwachungswerkzeuge, die für ihre Umsetzung erforderlich sind, um die Kunden bei
der Erreichung dieses Ziels zu unterstützen.
Von Entwurfswerkzeugen …
Entwurfswerkzeuge helfen Ihnen dabei, Ihre Entwurfsparameter schnell und effizient zu
bestimmen und die Ihren Anforderungen entsprechende Ausrüstung auszuwählen. Dies
ermöglicht es, die Entwurfs- und Installationskosten zu senken und verschiedene Lösungen problemlos miteinander zu vergleichen.
Die Frequenzumrichter von Schneider Electric können mit einer integrierten Steuerung
versehen werden. Mit dieser „internen Steuerung” können Sie eigene Anwendungen entwickeln und laden oder unsere vorkonfigurierten Wasseranwendungen nutzen.
… bis hin zu Bedienwerkzeugen
Softwarewerkzeuge ermöglichen Entwurf, Konstruktion und Inbetriebnahme – angefangen
beim Sensor bis hin zum Leitsystem oder „Supervisory Control and Data Acquisition“System (SCADA). In Kombination mit den bewährten Methoden und dem vorgegebenen
anwendungstechnischen Know-How liefern diese Werkzeuge Unterstützung (einschließlich für Betrieb und Wartung) über den gesamten Projektlebenszyklus hinweg sowie bei
Erweiterungen und Prozessänderungen. Durch das einzigartige Design und die Benutzeroberfläche erfordern sie nur wenig Einarbeitungszeit für den Bediener und das Wartungspersonal.
Kommunikation
Die Motorsteuerungszentren (MSZ) senken die Entwurfskosten ebenfalls. Durch die Verwendung modernster Kommunikationstechnologie sind die intelligenten Motorsteuerungszentren (iMSZ) mit kleineren Bauteilen und einer geringeren Verkabelung ausgestattet, um
so die Hardware- und Arbeitskosten zu optimieren.
Konfigurationssoftware
7
Sie müssen
Ihre Betriebskosten
senken ...
+
Die Kosten für elektrische Energie machen
1/3 der Gesamtbetriebskosten von Wasser-,
Abwasserunternehmen und Versorgungsunternehmen aus.
8
Unsere Experten für Wasserund Abwasseraufbereitung
und Energieeffizienz
=
Energieeinsparungen von bis zu 30 %
Sie müssen Ihre Betriebskosten durch Lastverschiebung und die Verwendung hocheffizienter
Motoren und Antriebe sowie mithilfe von Energieüberwachung und Prozessoptimierung reduzieren. Mit unseren Lösungen für das Energiemanagement und die Energiesteuerung können
Sie Ihren Energieverbrauch um bis zu 30 Prozent senken.
9
10
Elektrische Energie kann bis zu 30 Prozent Ihrer Betriebskosten ausmachen.
Drei Energieeffizienzaspekte sollten berücksichtigt werden, um ein hohes Maß an Energiequalität zu erreichen:
Energieeinsparungen > reduzierter Verbrauch bei allen Betriebsarten
Energiekostenoptimierung > geringere Kosten für die von den unterschiedlichen Betriebsarten verbrauchte Energie
Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit > die Verbindung der Entwurfsstrategie mit dem Betrieb und einer ordnungsgemäßen Wartung ermöglicht eine höhere Zuverlässigkeit, weniger Ausfälle und nachhaltige Energieeinsparungen
Lösungen für Energieeinsparungen
Die neueste Generation verlustarmer Transformatoren und leistungsstarker Motoren verbessert die Systemeffizienz um bis zu fünf Prozent.
Wenn leistungsstarke Motoren erforderlich
sind (> 500 PS), sorgt die Verwendung einer
Mittelspannungsversorgung (MV) für einen
geringeren Netzstrom, wodurch der Wattverlust in den Transformatoren, Kabeln und
Motoren verringert wird. Eine Niederspannungsversorgung (LV) kann aufgrund der
begrenzten Verfügbarkeit passender Ausrüstung oder die kostspielige Größe dieser
Ausrüstung sowie die Notwendigkeit mehrerer Kabelsätze hohe Kosten verursachen.
Frequenzumrichter bieten bei Pumpenanwendungen große Vorteile.
Durch die Anpassung der Drehzahl kann
die aufgenommene elektrische Energie bei
einem Nennstromfluss von 80 Prozent um
50 Prozent verringert werden.
>>>
In Wasser- und Abwasseranlagen werden Oberschwingungen hauptsächlich von Frequenzumrichtern, Ozongeneratoren und elektronischen Vorschaltgeräten für UV-Anwendungen erzeugt. Diese Geräte
sollten sorgfältig verwaltet werden, um Resonanz zu
vermeiden, insbesondere, wenn Kondensatoren zur
Blindleistungskompensation vorhanden sind. Die am
häufigsten auf Oberschwingungen zurückzuführenden
nachteiligen Folgen sind ein erhöhter Strombedarf
sowie Fehlauslösungen. Schneider Electric ist in der
Lage, Unterstützung und Lösungen für den Umgang
mit Oberschwingungen anzubieten, die den Vorschriften der Versorgungsunternehmen entsprechen.
Verbesserung der
Systemeffizienz um bis zu
5%
Kostensparende Auswertungssoftware
11
12
Lösungen für die Energiekostenoptimierung
Die mit dem Energieverbrauch verbundenen
Kosten können auf verschiedene Weise
gesenkt werden.
Die Blindleistungskompensation bietet viele
Vorteile:
• Vermeidung der Inrechnungstellung von
Blindenergie durch das Versorgungsunternehmen
• Verringerung des Strombedarfs
• Vermeidung der Überdimensionierung
von Transformatoren und Ausnutzung der
vollen Systemkapazität
Eine Blindleistungskompensation wird im
Allgemeinen durch die Verwendung von
Kondensatorbänken erreicht.
Energieüberwachungsgeräte werden hauptsächlich aus drei Gründen eingesetzt:
• um festzustellen, welche Teile der Anlage
die meiste Energie verbrauchen
• um die Energieeffizienz zu überwachen
• um Oberschwingungen im System zu
analysieren
Es sind drei Technologien verfügbar:
• Unabhängige Energieüberwachung
(Stand-Alone)
• Schutzrelais für Nieder- und Mittelspannung
• Leistungsstarke Zählereinheiten
Die mit den Mess- und Schutzvorrichtungen
sowie einer ganzen Reihe weiterer Geräte
gewonnenen Daten können mithilfe der
webfähigen „Transparent Ready“-Energieund Steuerungsausrüstung von Schneider
Electric übertragen werden.
Prozessdiagnose und -optimierung
Eine frühestmögliche Problemerkennung trägt
dazu bei, Ausfallzeiten zu verhindern und die
Betriebskosten zu senken. Schneider Electric
bietet leicht zu handhabende Diagnosewerkzeuge, die einen schnellen Zugriff auf wichtige
Informationen, z. B. die für die Behebung eines Problems festzustellenden Ursachen und
Prozesswerte, ermöglichen.
Auf der Leitsystem-Ebene stehen Werkzeuge
wie der „Process Analyst“ für die Erstellung
von Berichten und die Analyse von Daten zur
Verfügung, die anschließend für die Prozessoptimierung und die Senkung des Energieverbrauchs verwendet werden können.
*
Softstarter
sind für eine Vielzahl
von Nennleistungen
erhältlich und eignen
sich insbesondere für
Pumpen- und andere
Wasseranwendungen.
Der Multiplexbetrieb wird
im Allgemeinen für die
Kaskadierung mehrerer
Motoranläufe sowie das
Abbremsen mehrerer
Motoren verwendet. Dies
bietet folgende Vorteile:
• geringere mechanische
Belastung beim Motoranlauf für eine verbesserte Zuverlässigkeit
• kontrolliertes Drehmoment bei Motorstillstand zur Vorbeugung
von Wasserschlag und
Rohrschäden
• Spitzenlastmanagement zur Vermeidung
von Strafzahlungen
• geringere Verluste beim
Motoranlauf
13
Sie suchen eine
zuverlässige Wasseraufbereitung ...
14
Um Wasser aus Quellen, wasserführenden Schichten, Seen,
Flüssen und Meeren trinkbar zu machen, ist eine Vielzahl
von Technologien erforderlich. Der zur Verfügung stehende
Platz und die aufzubereitende Wassermenge haben Einfluss auf die technischen Entscheidungen, die im weiteren
Verlauf getroffen werden, um die für die Wasserqualität geltenden Vorschriften und Verträge der Behörden zu erfüllen.
Automatisierungssysteme und elektrische Netze müssen
untersucht werden, um eine hohe Leistung und Verfügbarkeit zu bieten. Die Lösung muss Software- und HardwareArchitektur mit Redundanz auf allen Ebenen enthalten:
LV switchboard
Normal
Bypass
Non-critical
circuit
Zuverlässigkeit wirkt sich auf die Leistung und Automatisierung aus
Alle als kritisch erachteten Teile einer Anwendung müssen ein hohes
Maß an Zuverlässigkeit bieten sowie Redundanz für:
• die Energiearchitektur und Notstromgeneratoren
• eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV)
• Motorsteuerungen und speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS)
• Kommunikation und Leitsystem
UPS
+
Critical
circuit
Energielösungen
Es stehen unterschiedliche Schaltkonfigurationen zur Auswahl, wie im Folgenden
anhand der Energieverfügbarkeit in aufsteigender Reihenfolge aufgelistet:
• radiale Stichleitung
• sekundärer Trennkreis
• Ringleitung (primärer Trennkreis)
USVs schützen die Prozessteuerung sowie die Überwachungs- und Schaltzentralen
vor Stromausfällen und sind
daher von wesentlicher
Bedeutung für den laufenden Betrieb in Wasser- und
Abwasseraufbereitungsanlagen. Schneider Electric
bietet leistungsstarke USVs
für Schaltzentralen und kleine
Einheiten für Feldautomatisierungsgeräte. Für kritische
UV- und Ozon-Anwendungen
kann eine in jeder Hinsicht
sichere Energielösung konzipiert werden, die über alle relevanten Redundanzen, USVs
und Schaltanlagen verfügt.
In Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen, in denen die Wasserverteilung nicht länger als für ein paar Minuten unterbrochen werden kann,
werden sehr häufig Notstromgeneratoren eingesetzt. Eine verzögerungsfreie Umschaltung ist nicht erforderlich, da im Allgemeinen Speichertanks
vorhanden sind. Automatische Netzumschalter werden naturgemäß mit
Generatoren in Verbindung gebracht, die eine schnelle Umschaltung und
ein problemloses Zurückschalten auf die normale Versorgung ermöglichen.
Eine Koordinierung der Schutzmaßnahmen ist ein wesentliches Mittel,
um die Versorgungskontinuität zu verbessern. Sie stellt Folgendes sicher:
• Isolation der funktionalen Einheiten untereinander, sodass Netzprobleme die biologische Aufbereitung nicht anhalten
• Koordinierung von Motorschutz und -steuerung zur Minimierung von
Ausfallzeiten
APC SMART-UPS RT
1500VA 120V
15
+
Automatisierungslösungen für die Wasseraufbereitung
Redundante SPS – das
Herz eines konstant zuverlässigen Prozesses
Die Hot-Standby-SPS
von Schneider Electric
ist für empfindliche
Anwendungen gedacht,
die ein hochzuverlässig
arbeitendes Steuerungssystem benötigen und
keine Unterbrechungen
erlauben.
Durch die bemerkenswerte Leistung, transparente Umschaltung
und Kommunikation wird
sichergestellt, dass Ihnen
die Dienste rund um
die Uhr zur Verfügung
stehen.
Speicherprogrammierbare Steuerungen
Rohwasser
Koagulation / Flockung
16
Sedimentation
Frequenzumrichter
Zuverlässigkeit bezieht sich hauptsächlich auf die folgenden drei Ebenen
Leitsystem Auf Seiten des Leitsystems bietet Schneider Electric nahtlose, integrierte und skalierbare Redundanz, die erweitert werden kann, um sowohl Netzwerkfehler als auch Fehler
der PC-Hardware zu vermeiden. Das Ergebnis ist eine hochgradig optimierte und verfügbare
Lösung.
Netzwerk Ethernet, das sich als Industriestandard bewährt hat, stellt eine Lösung für Kommunikationsarchitekturen bereit, die ein hohes Maß an Verfügbarkeit erfordern. Die Kommunikation kann problemlos auf die gewünschte Ebene eingestellt werden, wie z. B. für
redundante Medien bzw. Netzwerkschnittstellen, selbstheilende Glasfaserringstrukturen
und Kommunikations-Backups.
Steuerung Das Hinzufügen eines redundanten Prozessors kann die Zuverlässigkeit des
Systems erhöhen. Fällt der primäre Prozessor aus, übernimmt der sekundäre Prozessor
übergangslos und nahtlos die Steuerung. Eine dedizierte Ethernet-Glasfaserverbindung
wird dafür verwendet, die zwei Prozessoren synchron zu halten. Durch die Verwendung
einer redundanten Stromversorgung und redundanter E/As wird eine zusätzliche Redundanz erreicht.
Automatisierungskomponenten für raue Umgebungen Zu den rauen Umgebungen, die
man in Wasser- und Abwasseranlagen antrifft, zählen Entnahmeanlagen, Klärschlamm,
Chemikalienlager und entlegene Pumpstationen. Wenn kein ausreichender Schutz gewährleistet ist, können diese Umgebungen die Lebensdauer der Ausrüstung verkürzen.
Die gleichmäßige Schutzbeschichtung ist eine der Lösungen, die Schneider Electric zum
Schutz der Ausrüstung vor chemischen und korrosiven Umgebungen anbietet.
Trinkwasser
Desinfektion
Chlorierung
Ozonbehandlung
UV-Bestrahlung
Filtrierung
Sand
Aktivkohle
17
Sie wollen die Vorteile
einer einheitlichen und
umfassenden Energieund Automatisierungslösung für sich nutzen …
18
Für komplexe Prozesse wie die Membranfiltrierung sind integrierte
Energie- und Steuerungslösungen erforderlich, um das erwartete Leistungsniveau zu erreichen. Aus diesem Grund müssen große Mengen an
Prozessinformationen zwischen den verschiedenen Teilen der Anlage ausgetauscht werden.
Für solche Anwendungen bietet Schneider Electric maßgeschneiderte
Architekturen und Werkzeuge für Wasserlösungen, die über den gesamten Projektlebenszyklus hinweg, vom Entwurf über den Betrieb bis hin zur
Modernisierung, verwendet werden können.
intelligente Motorsteuerungszentren (iMSZ)
Die Gesamtleistung der Motorsteuerung kann verbessert werden, indem typgeprüfte Ausrüstung verwendet wird, die Folgendes bietet:
• nahtlose Integration in das Steuerungssystem
• geringere Ausfallzeiten durch vorausschauende Wartung
• werkseitig geprüfte Lösungen
• geringerer Bedarf an Platz, Installationszeit und Wartung
• problemloses Hinzufügen oder Modifizieren von unter Spannung stehenden Zuleitungen
Integrierte Software
Wasser- und Abwasseranwendungen verwenden überwiegend folgende Bestandteile:
• Leitsysteme
• Steuerungen
• Instrumente
• Antriebe
• Sensoren und E/As
All diese Geräte müssen bei der Inbetriebnahme und während des Betriebs integriert, konfiguriert und optimiert werden. Die Softwarewerkzeuge von Schneider Electric können jede
dieser Aufgaben übernehmen und senken gleichzeitig die Integrationskosten. Bewährtes
Anwendungswissen wurde in Bibliotheken integriert, wodurch eine herausragende Qualität
und Standardisierung sichergestellt wird, welche wiederum konsistente Benutzeroberflächen,
Betriebsarten und Diagnosefunktionen ermöglicht, die zu einer Senkung der Schulungs- und
Wartungskosten beitragen.
>>>
Intelligentes Motorsteuerungszentrum
Instrumente von Drittanbietern
19
20
Membranfiltrierung
Die Umkehrosmose ist die am häufigsten
für die Entsalzung verwendete Technik und
stellt eine Alternative zur Destillation dar. Sie
kann auch für die Wasserwiederaufbereitung verwendet werden, um so Trinkwasser
aus Abwasser zu gewinnen. Die Nanofiltration ist ein weiteres Verfahren zur Gewinnung
von Trinkwasser aus Oberflächenwasser.
Die Membranfiltrierung ist eine neu entwickelte Wasseraufbereitungstechnologie für
sowohl den industriellen als auch öffentlichen Gebrauch. Der geringere Platzbedarf
für die Anlage und deren Möglichkeit, alle
Arten von Rohwasser aufzubereiten, sind
die wesentlichsten Vorteile.
Die Membranfiltrierung sowie andere Technologien haben zu höheren Leistungsanforderungen geführt. So setzt die Umkehrosmose beispielsweise einen höheren Druck,
einen erhöhten Energieverbrauch sowie leistungsstarke Motoren voraus. Die Energieverteilung und Motorsteuerung sind daher
wesentliche Bestandteile des Prozesses.
Auch wenn die Kosten und Effizienz der
Membrane eine sehr gute Entwicklung zeigen, muss sehr vorsichtig mit ihnen gearbeitet werden.
Aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber
einigen Schadstoffen ist eine strikte Vorbehandlung des Wassers notwendig. Zudem kann sich die Qualität der Membrane
verschlechtern, wenn sie nicht unter hohem
Druck gehalten werden. Infolgedessen sollten Stromunterbrechungen weitestgehend
vermieden werden. Energie und Steuerung
sind eng miteinander verknüpft.
Sandfilter
10 µm
Mikrofiltration
0,1 µm
Ultrafiltration
0,01 µm
Nanofiltration
0,001 µm
Umkehrosmose
0,0001 µm
1
2
3
4
Technologieentwicklung
1 Haar, Schimmel
2 Bakterien, Schwebstoffe, Fett
3 Organisches Material, Proteine, Viren
4 Zweiwertige Ionen, Zucker, Farbstoffe
5
5 Einwertige Ionen, Salze
Unternehmensmanager
Anbindung der Instrumente
Die auf Standardprotokollen basierende
Anbindung der Instrumente ermöglicht
eine deutlich verbesserte Beherrschung
komplexer Filtrationsprozesse. Umfangreiche Prozessrückmeldungen und der
Zugriff auf Geräteparameter verbessern
die Leistung und die Diagnosefunktionen.
Anlagenverwaltungstools mit standardisierten Benutzeroberflächen ermöglichen
den Zugriff auf Geräte und eine Vielzahl
von Parametern und Diagnoseinformationen. Vorbeugende Wartung verringert unerwartete Ausfallzeiten, senkt die Betriebskosten und verbessert die Zuverlässigkeit.
Anlagenportal
Firmennetzwerk
ComputerraumManager
Prozessmanager
Energiemanager
Gebäudemanager
Steuerungsnetzwerk
Geräte und
Controller
Aktuatoren
und Sensoren
Serviceorientierte Architekturen und offene Protokolle garantieren eine effiziente
Lösung.
21
Sie müssen rund
Wasserversorgung
gewährleisten. . .
Die Zuverlässigkeit von Pumpstationen und Leistungsniveaus erhöhen
Entsalzungsanlage
Hochbehälter oder
Druckerhöhungsanlage
Aufbereitungsanlage
Pumpstation und Speicherbecken
Verbrauch
Abwasserhebeanlage
Kläranlage
Rückführung in die
natürliche Umgebung
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Um Wasser durch engbebaute Stadtgebiete und in entlegene ländliche
Gebiete zu pumpen, ist ein hoher Druck erforderlich. Um dies zu erreichen, machen Wasserverteilungssysteme von Druckerhöhungsanlagen
Gebrauch. Diese Anlagen sind darauf ausgelegt, auf den sich ständig
ändernden Wasserbedarf der Verbraucher zu reagieren und verwenden
dafür festinstallierte und variable Technologien, Steuerungen, Mittelspannungs- und Niederspannungsmotorsteuerungen sowie Stromverteilungsausrüstung. In jedem Fall müssen sie perfekt in die elektrischen und automatisierten Netzwerke eingebunden werden.
Schneider Electric bietet noch weitere Vorteile dank einer Reihe von innovativen Lösungen für Pumpstationen:
Erhöhte Verfügbarkeit und Leistung mit den Mehrfachantriebslösungen für Druckerhöhungsanlagen
Die Systemverfügbarkeit kann unter anderem durch die Verwendung von mehreren Frequenzumrichtern erhöht werden. Schneider
Electric bietet eine vorgefertigte Konstantdruckanlage, in der eine
Pumpe mit einem Frequenzumrichter (FU) mit integrierter programmierbarer Steuerkarte ausgestattet ist. Bei den anderen Motoren
handelt es sich um drehzahlkonstante Ausführungen, die Starter
oder Softstarter verwenden. Basierend auf den Signalen des FU
passt das System die Drehzahl des Antriebs an, um den Druck zu
halten, schaltet wenn nötig zusätzliche Pumpen hinzu und stellt
eine Laufzeit-basierte Führungs-/Verzögerungsrotation (lead/lag)
zur Berücksichtigung von Abweichungen in der Drehzahlkonstanz
bereit. Diese Lösung ermöglicht eine nahtlose Steuerung und potentielle Kosteneinsparungen.
Eine weitere kosteneffiziente und gebrauchsfertige Lösung umfasst
zwei Pumpen (entweder mit Direkteinschaltung oder Softstartern)
und eine All-in-One-Steuerung mit vorprogrammierter Software.
Mittelspannungsraum
Redundantes Ethernet TCP/IP
Steuerpumpe 1
Steuerpumpe 2
Steuerpumpe N
Maschinenraum
Spannungs-Pumpstation
RTU
Frequenzumrichter
Direkteinschaltung oder Softstarter
Druckaufnehmer
Optionaler
Druckaufnehmer
Optionaler
Durchflussgeber
Niederspannungspumpstation
23
Sie müssen ein
Netzwerk von Pumpstationen verwalten ...
Häufig sind die Wasserquellen weit von den Verbrauchsstellen entfernt.
Zudem ist eine Abwassersammlung erforderlich und es muss eine Koordinierung zwischen den Pumpstationen erfolgen, um den Wasserfluss zu
regeln. Dies kann unter anderem zu unerwarteten Problemen an entlegenen Orten, exzessiv bzw. schwach ausgebauten Kommunikationsnetzwerken, schwieriger und teurer Wartung sowie einem erschwerten
Zugriff auf die Stromversorgung führen.
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Ein Telemetriesystem ist die Antwort
Alle Verbindungen zwischen entlegenen Standorten sind periodisch aufgebaut und durch
Austausch gekennzeichnet, der durch zyklisches Polling des Zentralsystems ausgelöst
wird, was entweder aufgrund einer Anforderung seitens des Bedieners oder durch das
Auftreten eines Ereignisses geschieht:
• Datenübertragung zwischen entlegenen Standorten und dem zentralen Leitsystem
• Kommunikationsprotokolle (Modbus/TCP, EtherNet/IP, DNP3, Modbus usw.)
• Medien (Kabel-, Funk-, GSM-Modem, Internet usw.)
• Handhabung von zeitgestempelten Ereignissen, Messungen und Pufferungen von Daten
im Falle unterbrochener Verbindungen
Fernwirktechnik in modularer, speicherprogrammierbarer Steuerung (SPS) integriert
Die Fernwirk-Funktionen und die SPS-Flexibilität bilden die Grundlage des integrierten Angebots von Schneider Electric.
Die angebotene Master-Slave-Kommunikation öffnet die Türen zu unterschiedlichen Architekturen. Unsere Lösungen basieren auf zuverlässiger und industriell bewährter Hardware,
die für die raue Umgebung von Wasser- und Abwasserpumpstationen konzipiert wurde.
Die Modicon-SPS-Produktreihe bietet viele Möglichkeiten, die zahlreichen Anforderungen
zu erfüllen.
Das Leitsystem ist das zentrale Element
Aufgrund der enormen Größe von Pumpennetzwerken erfordern ihre Überwachung, ihr
Betrieb und ihre Wartung eine nahtlose Kommunikationseinbindung. Unser Angebot umfasst die Standard-Leitsystem-Funktionen wie Skalierbarkeit, Berichterstattung, Redundanz
und Diagnose. Neben spezifischen Fernwirkfunktionen, wie z. B. Multiprotokollfähigkeit und
Modembedienung, sind auch zeitgestempelte Alarme und Daten im Angebot enthalten.
Für die Bearbeitung in Microsoft Office oder standardmäßigen Reporting-Tools können die
Daten problemlos mit SQL, Oracle oder anderen Formaten ausgetauscht werden.
Pelco ISCW Sarix-Überwachungskamera
+
Das Schneider-ElectricAngebot für Zugriffssteuerung und Videoüberwachung
Noch bevor das Bewusstsein dafür durch
Terrorbedrohungen
gesteigert wurde, hatten
viele öffentliche und
private Institutionen damit begonnen, kritische
Infrastrukturen mit einer
Videoüberwachung zu
versehen.
Die von der Videotechnik bereitgestellten visuellen Bilder ermöglichen
es, die Wahrnehmung
der Situation zu verbessern, Vandalismus,
Diebstahl oder anderen
Verbrechen vorzubeugen sowie schneller
Maßnahmen zu ergreifen
und Verwaltungsentscheidungen zu treffen.
Aufgrund ihrer offensichtlichen Bedeutung
haben Wasser- und
Abwasseraufbereitungsanlagen in der Vergangenheit zunehmend
mehr elektronische
Sicherheitssysteme
installiert.
APC SMART-UPS RT 1500VA 120V
Telemetriesystem
25
Sie müssen den
Prozess an die Änderungen der geltenden
Standards anpassen ...
Abfallentsorgung
Sand
Fett
Gas- und Reagenseinleitung
Speicherung/Dosierung
Verdichter
Unbehandeltes Abwasser
Siebung/Pumpen
26
Fett- und Sandfang
Vorklärung
Durch neue Regelungen wurden die Anforderungen an die Wasserqualität
auf überregionaler Ebene erhöht. Währenddessen erhöht sich ständig die
Menge an Informationen, die zu analysieren und zu bearbeiten sind und
nach denen sich gerichtet werden muss – wodurch in vielen Abwasseraufbereitungsanlagen neue oder verbesserte Verfahren zur Klärschlammbehandlung, zur Behandlung durch die Luft sowie biologische Aufbereitungseinheiten erforderlich werden. Durch die Flexibilität und Entwicklungsfähigkeit der
SPS-basierten Lösungen von Schneider Electric sind diese für die Umsetzung funktionaler Einheitsverbesserungen geeignet, die im Aufbereitungsprozess erforderlich sind.
Schlammbehandlung
Faulung
Stabilisierung
Eindickung
Entwässerung
Verbrennung
>>>
Luftaufbereitung
Belüftung
Turmwäscher
Qualitätsmessungen
und Ableitung
Biologische Aufbereitung
Bakterien/Belebtschlamm
Nachklärung
27
28
Dezentrale Steuerungsarchitekturen
Die dezentrale Steuerungsarchitektur ermöglicht es, von OEM-Herstellern bereitgestellte Komplettanlagen
problemlos in das Hauptsteuerungssystem zu integrieren. Durch die Anordnung unabhängiger funktionaler
Einheiten, die jeweils mit einer modularen SPS ausgestattet sind, welche über ein Industrienetzwerk mit
dem Leitsystem verbunden ist, stellt sie eine zuverlässige und flexible Lösung dar. Architekturen dieser Art
können problemlos modifiziert oder durch das Hinzufügen neuer funktionaler Einheiten erweitert werden.
Datenaustausch und -synchronisation basieren auf den industriellen Standard-Ethernet-Protokollen. Unsere
Lösungen basieren auf zuverlässiger und industriell bewährter Hardware, die für die raue Umgebung von
Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen konzipiert wurde.
Automatisierungsinseln als Integrationsplattform
Die einfache Integration von digitalen und analogen Signalen, Motoranlassern und Frequenzumrichtern ist
der Schlüssel, um Wasser- und Abwasserprozessanwendungen auf flexible Weise zu verbessern und anzupassen. Die Kompatibilität mit verschiedenen Netzwerken und Feldbussen ermöglicht eine standardisierte
Geräteanordnung; lediglich die Kommunikationsschnittstelle muss angepasst werden. Diese Standardisierung ermöglicht eine größere Flexibilität sowie Kosteneinsparungen in der Ausschreibungs-, Entwicklungsund Inbetriebnahmephase.
Effizientes Leitsystem zur Überwachung, Analyse und Optimierung der Wasseraufbereitung
Um die durch die geltenden Regelungen vorgegebenen Qualitätsanforderungen zu erfüllen, muss das Leitsystem alle relevanten und für die Überwachung einer Anlage verwendeten Prozessinformationen erfassen
und bearbeiten. Die Leitsysteme von Schneider Electric erfassen die Daten in Standardformaten wie SQL
und Oracle. Zudem ist unser „Process Analyst“ das perfekte Tool zur Analyse von Daten, z. B. Messwerte
und Alarme, sowie von digitalen Datenquellen in einer einzigen Umgebung. Dank der intuitiven Benutzeroberfläche kann der Bediener schnell auf relevante Informationen zugreifen.
Energieverteilung und Motorsteuerungsnachrüstungen
Schneider Electric bietet Nachrüstungen für Energieverteilungsanlagen an, die den erhöhten Qualitätsanforderungen entsprechen. So kann beispielsweise moderne Ausrüstung mit integrierter Energieüberwachung
und Kommunikation für ein besseres und einfacheres Energiemanagement eingesetzt werden. Darüber
hinaus ermöglichen adaptive Frequenzumrichter eine einfachere Prozessanpassung und eine genauere
Prozesssteuerung.
Die neuesten SPS-Technologien
Skalierbare Migration ist eine der wesentlichsten Merkmale der SPS-Produktreihe von Schneider Electric:
• Bereits vorhandene Eingänge/Ausgänge können beibehalten werden; eine neue Generation von Prozessoren bietet neue Dienste und erhöht die Leistung der Anwendung.
• Selbst wenn die gesamte Hardware ausgetauscht werden muss, kann die Software umgewandelt und
mit der aktuellsten Hardware wiederverwendet werden, um weiterhin von den neuen Funktionen zu profitieren. Diese Nachrüstungsfunktionen ermöglichen eine hohe Flexibilität, Leistung und Kosteneffizienz der
Prozesssteuerung und sichern bereits getätigte Investitionen ab.
29
Überblick über die Architektur
T1
Kleine Aufbereitungsanlage
Wasseraufbereitungsanlagen
Vom Standpunkt der Automatisierung aus gesehen sowie
im Hinblick auf das Design des
Stromversorgungssystems spielt
die Größe der Aufbereitungsanlage häufig eine wichtigere Rolle
als die Tatsache, ob sie für die
Wasser- oder Abwasseraufbereitung verwendet wird.
Basierend auf dem täglichen
Durchfluss und der gleichen Anzahl von Bewohnern können wir
die Anlagentypen daher in vier
Hauptkategorien unterteilen.
In jeder Kategorie wird eine
Automatisierungsphilosophie
für eine Anlage dieser Größe
vorgeschlagen.
Einwohnergleichwerte
Millionen Liter pro Tag
Motoren
Energiebedarf
Instrumente
1.000–10.000
0,8–8
16
15–150 kW
10
T2
Mittelgroße Aufbereitungsanlage
Einwohnergleichwerte
Millionen Liter pro Tag
Motoren
Energiebedarf
Instrumente
10.000–100.000
8–80
50
150–1.500 kW
100
T3
Große Aufbereitungsanlage
Einwohnergleichwerte
Millionen Liter pro Tag
Motoren
Energiebedarf
Instrumente
100.000–500.000
80–800
200
1,5–15 MW
300
T4
Sehr große Aufbereitungsanlage
Einwohnergleichwerte
Millionen Liter pro Tag
Motoren
Energiebedarf
Instrumente
30
500.000 und mehr
800 und mehr
500
15+ MW und mehr
1.000
31
Überblick
der
Wasserpumpstationen
Architekturen
P1
Kleine Hebe-, Pump- und Speicherstation
Entlegene Pumpstation
Pumpstationen können
in drei Typen unterteilt
werden. Diese Typen
werden anhand der
Pumpenanzahl unterschieden.
Pumpenanzahl
Energiebedarf
Instrumente
2
< 500 kW
4
Schneider Electric
verfügt über eine
integrierte Energie- und
Automatisierungsarchitektur für jeden der
Pumpstation-Typen.
P2
Pumpstation und kleine Druckerhöhungsanlage
Pumpenanzahl
Energiebedarf
Instrumente
4
100–1.000 kW
12
P3
Druckerhöhungsanlage oder komplexe Pumpstation
Pumpenanzahl
Energiebedarf
Instrumente
32
5+
500+ kW
50
33
Sie benötigen
Dienstleistungen ...
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Unser Netzwerk aus qualifizierten Partnern, Vertriebshändlern und ServiceCentern steht zu Ihrer Verfügung – und kann Sie in jedem Land mit einem
einzigartigen Angebot an Energie- und Steuerungsdienstleistungen
versorgen. Wir bieten Ihnen Unterstützung über die gesamte Lebensdauer
Ihrer Wasseraufbereitung, von der Entwurfsphase über den Betrieb bis hin
zur Modernisierung – wo immer Sie sich auch aufhalten mögen.
Entwurfsdienstleistungen
Um effiziente Lösungen für Ihr Projekt
und einen Betrieb mit hoher Leistung sicherzustellen:
• Beratungs- und Expertendienstleistungen
• Energieeffizienzlösungen
• wichtige Energieversorgungslösungen
Betriebsdienstleistungen
Um Betriebskosten zu senken, Ausfallzeiten von Anwendungen zu verhindern und das
Leistungsniveau aufrechtzuerhalten:
• Management von Wartung und Ersatzteilen
• Standort-Audits und Reparaturen
• Schulung
Energie- und Nachrüstungsdienstleistungen
Um die Risiken nach einer langen Betriebszeit zu senken und die Leistung von
Anwendungen zu verbessern, bieten wir Ihnen Dienstleistungen für die Neuauslegung
und Modernisierung Ihrer Energie- und Steuerungsgrundlagen an:
• Diagnoseverfahren und Machbarkeitsstudien
• Fachwissen im Nachrüstungsbereich und Beratung
• Projektunterstützung
• Energie-Audits
30%
bis zu
ng
einsparu
Energie
Ein flexibler Ansatz
Unser systematischer Nachrüstungsansatz ist der Schlüssel, um die Lebensdauer Ihrer
Ausrüstung zu einem Bruchteil der Wiederbeschaffungskosten zu verlängern. Wir können
Niederspannungs- oder Mittelspannungsleistungsschalter austauschen oder instandsetzen,
Nachrüstungslösungen für Schaltanlagen entwickeln sowie Antriebe austauschen oder
reparieren – unabhängig vom Originalhersteller.
Wir führen Studien zu Energiequalität und Oberschwingungen durch und ermitteln Kriterien, die sich
nachteilig auf die Lebensdauer der Ausrüstung auswirken und den zuverlässigen Betrieb beeinträchtigen können. Sobald die Aufrüstungen aktiviert werden, überprüfen unsere Installationsdienste, ob die
neue Ausrüstung ordnungsgemäß installiert wurde und den optimalen Leistungsstandards entspricht.
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Schneider Electric
GmbH
Schneider Electric
Austria Ges.m.b.H.
Schneider Electric
(Schweiz) AG
Gothaer Straße 29
D-40880 Ratingen
Tel.: +49 (0) 21 02 404 60 00
Fax: +49 (0) 180 5 75 45 75*
www.schneider-electric.de
Biróstraße 11
A-1239 Wien
Tel.: (43) 1 610 54 - 0
Fax: (43) 1 610 54 - 54
www.schneider-electric.at
Schermenwaldstrasse 11
CH-3063 Ittigen
Tel.: (41) 31 917 33 33
Fax: (41) 31 917 33 66
www.schneider-electric.ch
* 0,14 €/Min. aus dem Festnetz,
Mobilfunk max. 0,42 €/Min.
E-Mail-Adressen:
Schneider Electric Deutschland: [email protected]
Schneider Electric Österreich:
Schneider Electric Schweiz:
[email protected]
Prospekt ZXPABWALÖSUNG, April 2014
Sämtliche Angaben in diesem Prospekt zu unseren Produkten
dienen lediglich der Produktbeschreibung und sind rechtlich
unverbindlich. Druckfehler, Irrtümer und Änderungen, bei dem
Produktfortschritt dienenden Änderungen auch ohne vorherige
Ankündigung, bleiben vorbehalten.
Soweit Angaben dieses Prospekts ausdrücklicher Bestandteil
eines mit der Schneider Electric abgeschlossenen Vertrags
werden, dienen die vertraglich in Bezug genommenen Angaben dieses Prospekts ausschließlich der Festlegung der vereinbarten Beschaffenheit des Vertragsgegenstands im Sinne
des § 434 BGB und begründen keine darüber hinausgehende
Beschaffenheitsgarantie im Sinne der gesetzlichen Bestimmungen.
© Alle Rechte bleiben vorbehalten. Layout, Ausstattung, Logos,
Texte, Graphiken und Bilder dieses Prospekts sind urheberrechtlich geschützt.
auf der Homepage des jeweiligen Landes.
04-14
ZXPABWALÖSUNG, 04.14, 1 (CH0; A0) 215952 ©2014 Schneider Electric. All Rights Reserved. Schneider Electric and Make the most of your energy are trademarks
All other trademarks are property of their respective owners.
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