Pneumatisch angetriebene Absperrklappen, Bild: Festo

Beeindruckende Technik im Rohrkeller: Insgesamt 70 pneumatisch angetriebene Absperrklappen öffnen und schließen die Rohrleitungen beim Spülvorgang der Mehrschichtfilter im Wasserwerk Langenau. Bild: Festo

Die Automatisierung sorgt in der neugebauten Grundwasserfilteranlage im Wasserwerk Langenau für die Wasserdurchflussregelung mittels pneumatischer Armaturenantriebe und entsprechender Armaturen zum Regeln, Absperren und zur Rückflussverhinderung. Der Wasserversorger baute in dem Wasserwerk sieben offene Doppelstockfilter in der neuen Grundwasserfilteranlage. Dabei durchläuft das Wasser erst einen Mehrschicht- und anschließend einen Aktivkohlefilter. Nach einer bestimmten Zeit müssen die Filter gespült werden.

Zehn Absperrklappen öffnen und schließen die Rohrleitungen beim Spülvorgang eines Mehrschichtfilters. Diese Klappen werden von pneumatischen Schwenkantrieben vom Typ DAPS betätigt. Die Schwenkantriebe mit einstellbarem Schwenkwinkel sind kompakt und haben einen an Prozessventile angepassten Drehmomentverlauf. Das Drehmoment wird mit einer Hebel-Schwinge-Kinematik erzeugt. Das ist vorteilhaft, um hohe Losbrechmomente der Armatur zu überwinden. Angesteuert werden die Antriebe über die zugeordneten Ventilinseln CPX-VTSA mit Profinet-Anschluss. Die Ventilinseln nehmen alle Signale der Filter wie Rückmeldungen der Antriebe, Druck, Temperatur oder Füllstand auf.

Regelung der Schlammwasserklappen, Bild: Festo
Regelung der Schlammwasserklappen: zuständig dafür sind pneumatische Linearantriebe vom Typ DFPI mit integriertem Wegmesssystem. Bild: Festo

Das robuste Metallgehäuse, die komplett abgedichteten Ventile sowie die gefasste Atmungs- und Steuerluft schützen die Ventilinseln in rauer Umgebung. Die hoch modulare Ventilinsel mit fünf möglichen Ventilgrößen spart Energie, weil man den gewünschten Durchfluss pro Ventilplatz genau einstellen kann.

Zusätzlich regelt ein pneumatischer Linearantrieb vom Typ DFPI die seitlich angebrachten Schlammwasserklappen. Der DFPI punktet mit seinem im Antrieb integrierten Wegmesssystem, das damit vor rauen Umgebungseinflüssen geschützt ist, die Laufleistung erhöht und den Wartungsaufwand vermindert. Einbaufertig gelieferte Schaltschränke sowie das vollständige Zubehör für die pneumatischen Regelkreise wie etwa Druckluftaufbereitung, Schläuche und Verschraubungen machen die pneumatische Automatisierungslösung komplett, mit der die Landeswasserversorgung im Vergleich zur elektrischen Automatisierung zehn Prozent an Investitions- und Betriebskosten einspart.

Vorteile der Pneumatik

Dabei profitiert der Wasserversorger von den vielen Vorteilen der Pneumatik in der Prozessautomation. Sie ist dauerlastfest und bleibt über die gesamte Lebensdauer wartungsfrei, lässt sich einfach installieren und spielt vor allem bei der Umsetzung kompletter Systemlösungen ihre Kostenvorteile gegenüber vergleichbaren elektrischen Lösungen aus.

Pneumatische Antriebe haben sich als erschütterungsfest und langlebig erwiesen, da sie im Gegensatz zu elektrischen Varianten aus wenigen Bauteilen aufgebaut und dadurch weniger störanfällig sind. Auch beim Thema Sicherheit punktet die Pneumatik. Die Druckluft steht auch bei Ausfall der elektrischen Energie zur Verfügung, da für das Erzeugen und Aufbereiten neben einem Kompressor immer auch ein Druckluftspeicher bereitsteht.

Durch die geringen Kosten lohnt sich sogar das nachträgliche Automatisieren von Handarmaturen. Gerade im Vergleich zur elektrischen Antriebstechnik bringt der konsequente Einsatz dezentraler Automatisierungskonzepte mit Ventilinseln erhebliche Kostenvorteile – im Wasserwerk Langenau waren es Einsparungen von zehn Prozent. In manchen Projekten sind Einsparungen von teilweise mehr als fünfzig Prozent möglich.

Kleinere Baugrößen möglich

Schaltschrank, Bild: Festo
Komplette pneumatische Automatisierungslösung aus einer Hand: einbaufertig gelieferte Schaltschränke. Bild: Festo

Lediglich für die Steuerung und die Erzeugung der Druckluft benötigen pneumatische Antriebe Strom, die eigentliche Bewegung erfolgt durch die Druckluft. Während bei elektrischen Lösungen Getriebe benötigt werden, worauf neben den elektrischen Wärmeverlusten der größte Teil der Energieverluste zurückzuführen ist, wirken pneumatische Antriebe direkt auf das Absperrorgan. Sie benötigen nur Kolben und Antriebsschaft zur Umsetzung der „linearen“ Druckluftkraft in eine Schwenkbewegung.

Da pneumatische Lösungen überlastsicher sind und sich eine höhere Kraft der Antriebe ganz einfach durch Druckerhöhung erreichen lässt, können häufig kleinere Baugrößen mit geringerem Gewicht eingesetzt werden, als es bei elektrischen Antrieben der Fall wäre. Wird leckagefrei verschlaucht und sind die Anlagen exakt dimensioniert, erhält man damit energieeffiziente Lösungen. Mit pneumatischen Systemen von Festo sind hohe Kräfte bis 50.000 Newton und Drehmomente bis 10.000 Newtonmeter möglich. Kleine Baugrößen sind auch im Wasserwerk Langenau von Vorteil. Elektrische Antriebe hätten allein schon wegen ihrer Dimensionen in der engen Umgebung des Rohrkellers kaum eine Chance gehabt. jl

Hintergrundwissen: Das Wasserwerk Langenau

Die Landeswasserversorgung stellt jährlich 90 Millionen Kubikmeter Trinkwasser für rund 250 Städte und Gemeinden in Baden-Württemberg und Bayern bereit. Damit versorgt das Fernwasserversorgungsunternehmen etwa drei Millionen Menschen. Das Wasserwerk Langenau ist eines der größten und modernsten Wasserwerke in Europa.