Digitale Pumpen-Lösungen Pumpen-Monitoring: Alles auf dem Schirm für sauberes Wasser

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SEEPEX GmbH

Keller & Bohacek GmbH & Co.

Haus der Technik e.V.

VEGA Grieshaber KG

Das Wasser der Ruhr muss rein sein. Der namensgebende Fluss des größten Ballungsraums Deutschlands wird unter anderem mit den geklärten Abwässern von rund zwei Millionen Menschen gespeist, die hier leben. Digitales Pumpen-Monitoring sorgt dafür, dass der Ruhrverband im Dickicht der Klärschlämmbehandlung den Durchblick behält.

Den Ruhrverband und die Pumpenexperten der Firma Seepex verbindet eine langjährige Partnerschaft: Die leistungsstarken Exzenterschneckenpumpen des Bottroper Weltmarktführers fördern hier viskose Klärschlämme auf langen Strecken in die Klärwerke. Mit dem Einsatz der modernen Pump-Monitor­ing-Lösung aus dem Seepex-Digital-Solutions-Portfolio können die Prozesse in zwei Anlagen der Großstadt Essen dauerhaft optimiert werden. Seit 2021 zeichnete das Pump Monitoring dort Sensordaten auf, um die Betriebsleistung für die installierten Pumpen zu optimieren und den Wartungsaufwand zu reduzieren. Mit Erfolg. Die Technologie aus dem Ruhrgebiet für das Ruhrgebiet hat sich bewährt und wird nun dauerhaft verwendet.

Beide Partner stellten sich den Herausforderungen, die die langen Förderstrecken von bis zu acht Kilometern wie auch die variierende Menge und schwankende Viskosität des Mediums mit sich bringen. Daraus ergibt sich ein anspruchsvoller Prozess mit großem Optimierungspotenzial. Der Auftraggeber erhoffte sich von der Langzeitanalyse des Pumpenbetriebs und der Prozessbedingungen durch das Seepex-Pump-Monitoring Optimierungsvorschläge bezüglich Betriebsparametern, Betriebszeiten und Energieverbrauch. Auch sollten kritische Druckzustände sowie Verschleiß überwacht und optimiert werden. Das Pump Monitoring erfasste in der Folge Pumpendaten wie Durchfluss, Drücke, Schwingungen und Temperatur, um die Komponenten und Prozessbedingungen in Echtzeit überwachen zu können.

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Pumpen-Monitoring: Probleme aufdecken, Ursachen ermitteln

Für das einjährige Pilotprojekt wurden zwei Pumpen ausgewählt, die Primärschlamm von unterschiedlichen Standorten zur Verarbeitung fördern. Eine Seepex-Pumpe Typ NS 70-24 fördert den Primärschlamm von der Kläranlage Essen-Kupferdreh über eine Strecke von acht Kilometern zur Klärschlammbehandlungsanlage, eine weitere andere Exzenterschneckenpumpe des Typs BN 130-12 fördert von Essen-Süd über sechs Kilometer dorthin. Es galt, beide Förderverfahren auf die Kapazität der Klärschlammbehandlung abzustimmen.

Im Februar 2021 installierte Seepex an den beiden Standorten seine Pump-Monitoring-Einheiten. Zum Lieferungsumfang gehörte die Pump Monitoring Hardware, ein maßgeschneidertes Sensorpaket sowie die Kommunikationsinfrastruktur und die Connected Services zur Datenerfassung, -überwachung und -analyse. „Seepex unterstützte den Ruhrverband mit monatlichen Berichten, der Präsentation der Erkenntnisse sowie Handlungsempfehlungen auf der Basis von Algorithmen und unserem Expertenwissen“, berichtet Dr. Christian Brehm, Product Manager Digital Solutions bei Seepex.

Pumpen in der Abwasserbehandlung

Den Dreh raus: Die Rohrpost für Schlamm hält den Prozess im Fluss

Gleich zu Beginn der Analyse konnten die Seepex-Experten bis dahin unbekannte Probleme aufdecken und die Ursachen dafür ermitteln. So waren beispielsweise die Förderdrücke erhöht und befanden sich zeitweise außerhalb der Pumpenspezifikation. Als Ursache für gelockerte Schraubverbindungen und eine gebrochene Spannstange wurde schnell festgestellt, dass solche mechanischen Bauteile resonanzfrequenzbedingten übermäßigen Belastungen ausgesetzt sind.

Den Zustand von Rotor und Stator machte die Zustandsüberwachung im weiteren Verlauf der Testphase transparent. Hierfür konnte Seepex den idealen Zeitpunkt für deren Austausch mit einem Monat Vorlauf bestimmen. „So konnte der Kunde den Wartungseinsatz frühzeitig planen und Prozessunterbrechungen vermeiden. Andererseits hat er somit die Nutzung der Verschleißteile voll ausgereizt, ohne dabei die Prozesssicherheit zu gefährden“, erläutert Brehm. „Im Zusammenspiel mit weiteren Anpassungen konnte die Lebensdauer von Rotor und Stator um mehr als 50 Prozent erhöht werden, was jährlichen Einsparungen in Höhe von mehr als 6.000 Euro pro Pumpe entspricht.“

25 Prozent weniger Energieverbrauch dank dgitaler Überwachung

Auch die drei Haupteinflussfaktoren auf den Energieverbrauch konnten identifiziert werden. Unter diesen Voraussetzungen konnte das Seepex-Team Einsparpotenziale bei den Energiekosten von mehr als 25 Prozent ermitteln und schließlich konkrete Handlungsempfehlungen zur Erhöhung der Energieeffizienz aussprechen. Die Realisierung, u. a. durch Anpassung der Prozesssteuerung, setzt der Ruhrverband in enger Abstimmung mit Seepex um. Insgesamt war der Ruhrverband positiv beeindruckt von den fundierten Analysen zum Energieverbrauch seiner Pumpen. Das Seepex-Monitoring-System macht es nämlich auch möglich, den Energieverbrauch und die spezifischen Energiekosten pro Kubikmeter geförderten Schlamms jederzeit konkret zu benennen und somit den Prozess transparent zu machen. Die kontinuierliche Überwachung sorgt von nun an für optimale Prozessbedingungen und einen konstant niedrigen Energieverbrauch.

Wenn die Pumpe mit dem Wasserstoff... Tag 2 der Förderprozessforen

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„Der größte Vorteil, der sich aus der kontinuierlichen Zustandsüberwachung durch das Pump Monitoring, der Analyse und der damit verbundenen Berichterstattung ergibt, ist jedoch die Planbarkeit der Wartungszyklen, die eine erhebliche Reduzierung der Betriebskosten ermöglicht”, konstatiert Gregor Lorenz, Projektleiter für Digitalisierungsprojekte beim Ruhrverband. „Besonders dankbar waren wir auch für die fundierte Analyse zur Verschleißüberwachung und Minimierung des Energieverbrauchs je Kubikmeter geförderten Schlamms.”

Dieser Mehrwert wird dem Ruhrverband in Form eines monatlichen Berichts zur Verfügung gestellt, der wesentliche Indikatoren (KPI), Trends und Fehlermeldungen zusammenfasst. „Durch die enge Zusammenarbeit wurde der Monatsbericht kontinuierlich an die Bedürfnisse des Ruhrverbands angepasst. Von den Ergebnissen profitieren in Zukunft übrigens alle Seepex-Kunden – der erweiterte Monatsbericht ist nun Bestandteil der Seepex-Monitoring-Lösung“, erklärt Dr. Brehm von Seepex. (dst)

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