Im Lehr- und Forschungsklärwerk (LFKW) des Instituts für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft der Universität Stuttgart können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neue Verfahren zur Abwasserreinigung umfassend und praxisnah testen. Seit Februar 2021 erweitert ein ACQ580 die technische Ausstattung des LFKW. Es handelt sich bei diesem Gerät um einen ABB-Frequenzumrichter speziell für den Wasser- und Abwasserbereich.
Verzopfungen werden verhindert
Besonders interessant für die Verantwortlichen des Klärwerks ist die integrierte Pumpenreinigungsfunktion des ACQ580. Sie soll verhindern, dass sich Festkörperpartikel in den Pumpenlaufrädern oder Rohrleitungen festsetzen. Der Frequenzumrichter regelt den Motor einer Tauchpumpe, die Rezirkulationswasser aus dem Belebungsbecken in das Denitrifikationsbecken pumpt. Die Zweikanalradpumpe hat sich in der Vergangenheit infolge von Verschmutzungen wiederholt festgesetzt, was zu Totalschäden der Pumpe führte.
Peter Maurer ist technischer Betriebsleiter des LFKW. Er erläutert: „An dieser Stelle sind innerhalb von zwei Jahren vier Pumpen kaputtgegangen, weil sich in der Spalte zwischen dem Kanalrad und dem Gehäuse Flusen, Fasern und Schlammreste eingetragen haben. Das hat eine erhöhte Stromaufnahme zur Folge, die schließlich den Motor beschädigt.“ Durch die Steigerung der Energieeffizienz von Tauchpumpen werde die Pumpenreinigungsfunktion von Frequenzumrichtern immer wichtiger, so Maurer.
Die Pumpenreinigungsfunktion des ACQ580 besteht aus einer programmierbaren Sequenz von Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen, um Ablagerungen von den Pumpenrädern und Rohrleitungen zu lösen und zu entfernen. Sie verhindert Blockierungen und macht eine manuelle Reinigung weniger häufig erforderlich.
Nach knapp vier Monaten Betriebsdauer zieht Peter Maurer ein erstes positives Fazit: „Man sieht deutlich, dass die Pumpe sich selbst wieder freispült. Der Volumenstrom geht bei konstanter Drehzahl über den Tagesverlauf leicht zurück und steigt nach der Reinigung wieder an, obwohl die Stromaufnahme sich nicht verändert hat.“
Remote Condition Monitoring für Frequenzumrichter und Motor
Im Schaltschrank für den ACQ580 wurde außerdem eine NETA-21-Einheit installiert, die als Datensammler für den Frequenzumrichter fungiert. Das Fernüberwachungs-Tool ermöglicht über einen LTE-Router den Zugriff auf den ACQ580 für die Zustandsüberwachung über den digitalen Service ABB Ability Condition Monitoring für Frequenzumrichter, der Kontrollinformationen zu Ereignissen liefert. Zu den überwachten Parametern gehören die Verfügbarkeit des Gerätes, Umgebungsbedingungen sowie Störungen. Mögliche Probleme können dadurch frühzeitig erkannt werden.
Darüber hinaus wurde in dem Klärwerk ein ABB Ability Smart Sensor an einem Netzmotor angebracht, der eine Beschickungspumpe eines Nebenaggregats antreibt. Der Sensor sammelt wichtige Betrieb- und Leistungsdaten des Motors und lädt sie über ein Bluetooth-Gateway entkoppelt vom Netzwerk des LFKW in die Cloud hoch, wo die Daten analysiert werden. Die Lösung ermöglicht eine vorausschauende Analyse, die die Verfügbarkeit des Motors erhöht.
Bilder und Bildunterschriften
Der ABB-Frequenzumrichter regelt im LFKW den Motor einer Tauchpumpe (Bild: iswa.uni-stuttgart). 
Die Pumpenreinigungsfunktion des ACQ580 soll verhindern, dass sich die Tauchpumpe festsetzt (Bild: ecosmart Energy).
