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Dosiertechnik

Digitale Membrandosierpumpen – Schrittmotor macht den Unterschied

| Redakteur: Jörg Kempf

Die Wasseraufbereitung ist ein technologisch anspruchsvoller Prozess. Das Dosieren ist dabei eine Kernaufgabe: Zusatz- und Hilfsstoffe oder hochwirksame Chemikalien müssen wirtschaftlich und umweltschonend zugegeben werden. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an Dosierpumpen. Digitalisierung ist auch hier das Gebot der Stunde.

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Mit hochwertigen Werkstoffen (z.B. Voll-PTFE-Membran und Keramikventilkugeln), einem modularen Aufbau (drehbarer Bedienkubus, kombinierte Boden-/Wandplatte, Netzteil mit Weitbereichsspannung) bietet die Smart-Digital-Dosierpumpe DDA ein Maximum an Flexibilität in der Wasseraufbereitung.
Mit hochwertigen Werkstoffen (z.B. Voll-PTFE-Membran und Keramikventilkugeln), einem modularen Aufbau (drehbarer Bedienkubus, kombinierte Boden-/Wandplatte, Netzteil mit Weitbereichsspannung) bietet die Smart-Digital-Dosierpumpe DDA ein Maximum an Flexibilität in der Wasseraufbereitung.
(Bild: Grundfos; ©freshidea - stock.adobe.com; [M]Tscherwitschke)

Verdränger- oder Kreiselpumpe? Werden in der Wasserwirtschaft – wie in der Industrie allgemein – bevorzugt Kreiselpumpen eingesetzt, so steht außer Frage, dass für Dosierprozesse Verdrängerpumpen konstruktionsbedingt deutlich besser geeignet sind, speziell in der Wasseraufbereitung – ob Trink- oder Abwasser, Kühl- oder Kesselspeisewasser.

Während herkömmliche Kompakt-Dosierpumpen mit einer Hublängenverstellung und/oder Dosierpausen dosieren, beschreitet Grundfos mit seinen Membrandosierpumpen einen anderen Weg und setzt auf den Schrittmotor „als Technologiewende“, wie es Rainer Schmitz benennt. Der Sales Development Manager bei Grundfos ist überzeugt: „Die Zeiten von Hublänge und Hubfrequenz sind vorbei!“ Digital Dosing hat Grundfos sein besonderes Antriebskonzept getauft. „Unsere Dosierpumpen arbeiten immer mit voller Hublänge. Eine Veränderung der Dosiermenge erfolgt ausschließlich über die Druckhubgeschwindigkeit“, stellt Schmitz den entscheidenden Unterschied heraus.

Die Smart-Digital-Modelle in der Übersicht
Die Smart-Digital-Modelle in der Übersicht
(Quelle: Grundfos)

Dank des drehzahlgeregelten Schrittmotors erreichen die digitalen Dosierpumpen einen Einstellbereich bis 1:3000. Das sei etwa um den Faktor 30 größer als bei herkömmlichen Dosierpumpen, betont der Dosier-Experte. Somit decke ein Pumpentyp einen enorm hohen Leistungsbereich ab – z.B. 7,5 bis 0,0025 ml/h – und reduziere auf diese Weise die Produkt- und Ersatzteilvielfalt.

Ein weiterer Vorteil ist das pulsationsarme und gleichmäßige Dosieren. Damit werde eine wesentlich höhere Prozessqualität erreicht, und auf nachgeschaltete Mischstrecken könne verzichtet werden, erklärt Schmitz. Die Wiederholgenauigkeit beträgt dabei bis zu ±1 % über den gesamten Dosierbereich, dies erlaubt ein präzises und gleichmäßiges Dosieren von Chemikalien, selbst bei Kleinstmengen-Dosagen, z.B. von konzentrierten Chemikalien.

Intelligente Steuerelektronik

Die integrierte Flow-Control-Dosierüberwachung – ein Alleinstellungsmerkmal im Markt der Dosierpumpen, wie Schmitz anmerkt – lässt exakte Diagnosen der häufigsten Ursachen von Dosierfehlern zu. Dies sind defekte Ventile, Luftblasen, Kavitation sowie Überdruck. Fehler werden als Klartext im Alarmmenü angezeigt oder können via Feldbus weitergeleitet werden. Fehlerdiagnosen sind kurzfristig verfügbar, was Stillstandzeiten reduziert.

Darüber hinaus sorgt die Auto-Flow-Adapt-Funktion dafür, dass der Dosierprozess bei festgelegtem Soll-Dosiervolumenstrom weiterläuft, auch wenn externe Einflüsse (Luftblasen, Kavitation, schwankende Gegendrücke) diesen beeinträchtigen sollten. Weicht der Ist- vom Soll-Wert ab, regelt die Steuerung die Drehzahl des Antriebs und so die Dosiermenge. Auf langwierige Kalibrierprozesse und Gegendruckventile kann somit in den meisten Fällen verzichtet werden. Bei Luftblasen oder Ausgasungen erfolgt beispielsweise eine automatische Steuerung des Motors, damit diese am Dosierkopf gezielt austreten können. Ist die Dosierpumpe am Wochenende außer Betrieb, so vibriert die Membran alle 20 Minuten, sodass die Luftblasen gezielt beim nächsten Dosierhub ausgetrieben werden können. Die zeitraubende Dosierkopfentlüftung am Montagmorgen entfällt somit. Mit der Slow-Mode-Funktion kann zusätzlich der Saughub verlangsamt ausgeführt werden (25%/50%), was ideal für ausgasende oder viskose Medien ist.

Dank der integrierten Durchflussmessung fallen Zusatzkosten für entsprechende Messausrüstung weg. Die aktuelle Messung des Volumenstroms wird im Display angezeigt. Die Werte können gegebenenfalls. auch über den Analogausgang oder ein Busprotokoll übertragen werden.

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Kontrolle leicht gemacht: System zum Messen, Überwachen und Regeln

Die genaue Kontrolle zudosierter Desinfektionsmittel- oder anderer Stoffe ist essentiell für viele Aufbereitungsprozesse. Dafür hat Grundfos sogenannte DID-„Plug & Measure“-Systeme entwickelt: eine Kombination von digitalen Modbus-Sensoren für unterschiedliche Wasserparameter mit einem Auswerte- und Regelterminal (CU382) zur Verwendung mit Smart Digital-Dosierpumpen, aber auch Gasdosiersystemen oder In-situ-Biozidsystemen.

Die Sensoren sind für das Messen von Chlordioxid, freies Chlor/Gesamtchlor, Wasserstoffperoxid und Peressigsäure verfügbar. Darüber hinaus erfassen elektrochemische Sensoren den pH-Wert, die Redox-Spannung sowie die Leitfähigkeit. Ein visueller Sensor misst die Trübung und Organik.

Dank der Auswertung direkt im Sensor und Kommunikation via Modbus zum Regelterminal, können Übertragungsstrecken bis 100 Meter ohne Zwischenverstärker realisiert werden. Über die USB Schnittstelle können die DID-Systeme schnell und unkompliziert parametriert werden, für die meisten Anwendungen bietet Grundfos ebenfalls vorkonfigurierte Anwendungsbeispiele an. Ebenso können die Systeme über diese Möglichkeit aus der Ferne optimiert werden.

Für die einfache und schnelle Integration in Feldbusse (beispielsweise Profibus- oder Profinet) stehen vorprogrammierte Funktionsblöcke zum Download bereit; diese reduzieren die Integrationszeit deutlich.

Last but not least offeriert Grundfos ein schlankes und optimiertes Zubehörprogramm für alles, was zwischen Dosierbehälter und Injektionspunkt benötigt wird. Aufgrund der einfachen Bedienung hat der Handel die Dosiertechnik für sich entdeckt, sodass Grundfos für diesen Bereich Dosiersets anbietet, die sehr einfach auszuwählen sind und alles enthalten, was für eine Dosierung notwendig ist.

Event-Tipp der Redaktion Das 17. Pumpen-Forum findet auch 2019 wieder im Rahmen der Förderprozessforen statt. Weitere Informationen zur Veranstaltung finden Sie auf unserer Eventseite. Unsere Bildergalerie zur letztjährigen Veranstaltung zeigt Impressionen der Förderprozessforen 2018.

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