Stellungsregelung für Armaturen Pneumatische Regelkreise in Wasser- und Klärwerken richtig auswählen

Autor / Redakteur: Dr. Wolfgang Rieger / Dr. Jörg Kempf

Pneumatische Regelkreise arbeiten hoch wirtschaftlich und unterstützen dadurch die Prozessoptimierung wirkungsvoll. Diese Vorteile erkennen immer mehr Betreiber von Wasser- und Klärwerken. Doch bei welcher Anwendung ist welcher Grad an Stellungsregelung für Armaturen notwendig?

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Der pneumatische DFPI im Außeneinsatz: Der geregelte Linearantrieb schützt die Stellungsregelung sicher vor Korrosion und Feuchtigkeit in seinem Gehäuse.
Der pneumatische DFPI im Außeneinsatz: Der geregelte Linearantrieb schützt die Stellungsregelung sicher vor Korrosion und Feuchtigkeit in seinem Gehäuse.
(Bild: Festo)

Grundsätzlich gibt es drei Stufen der Regelung von Armaturen bei der Automatisierung von Wasser- und Klärwerken: Üblich ist die Einbindung eines externen Stellungsreglers wie etwa des CMSX von Festo. Auf einer höheren Stufe steht das Konzept der Automatisierungsplattform CPX. Anlagen mit der Automatisierungsplattform kommen ohne externen Stellungsregler aus. Hier übernimmt die integrierte Automatisierungsplattform mit dem Modul CPX-CEC die Verarbeitung der elektrischen Signale von einer Sensorbox und steuert die pneumatischen Antriebe über 5/3-Wegeventile einer Ventilinsel. Auf der dritten Stufe kommt ein Komplettpaket daher, bestehend aus Stellungsregler und Antrieb aus einem Guss. Diese Lösung bietet der pneumatische Linearantrieb DFPI von Festo – mit Integration des Stellungsreglers im Antriebsgehäuse.

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Anhand eines Festbettfilters werden die drei Stufen der Regelung näher erläutert. Festbettfilter in offener und geschlossener Bauweise sind ein wichtiges Element der Wasseraufbereitung in Wasserwerken oder Kläranlagen. Sie entfernen Trübstoffe, biologisch nicht abbaubare Inhaltsstoffe, enthärten oder entsäuern bzw. härten das Wasser auf. Meist sind fünf bis acht Armaturen notwendig, um einen Festbettfilter zu steuern. Davon arbeiten bis zu drei Armaturen geregelt, die übrigen im Auf-/Zu-Betrieb.

Das Rohwasser wird über die Schüttung geleitet. Die große Oberfläche der Partikel, auf der sich die Trübstoffe ablagern, erzeugt die Filterwirkung. Mit zunehmender Betriebsdauer lagert sich mehr und mehr Schmutz ab. Dabei nimmt die Durchflussleistung des Filters ab. Bei großer Verschmutzung wird der Filter durch Rückspülung gereinigt. Je nach Verschmutzungsgrad des Wassers muss einmal wöchentlich bis mehrmals täglich rückgespült werden.

Stufe 1: Sparsamer Regler hält die Stellung

Im Mittelpunkt steht das interessante Preis-/Leistungsverhältnis. Über ein analoges Signal lässt sich die Position der Armatur flexibel bestimmen. Dabei vergleicht CMSX im Closed-Loop-Modus laufend das Soll-Signal mit der tatsächlichen Position des Schwenkantriebs. Etwaige Abweichungen werden dadurch sofort erkannt und ausgeregelt. Der Micro-Controller des Stellungsreglers zeigt in der Standardvariante die aktuelle Position der Armatur permanent an. Über ein analoges Rückmeldesignal ist diese Information auch extern verfügbar. Im ausgeregelten Zustand verbraucht der Regler keine Druckluft. Sollte einmal der Strom ausfallen, so kann eine vorab festgelegte Sicherheitsstellung des Prozessventils unkalkulierbare Prozessrisiken minimieren.

Stufe 2 der Stellungsregelung von Armaturen „erklimmen“ Sie auf der nächsten Seite.

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