Druckerhöhungsanlagen in Maßarbeit

Bei dem Projekt handelte es sich um einen Produzenten von Fleisch- und Wurstwaren aus dem Ort Dissen im Teutoburger Wald. Zur Säuberung der Arbeitsbereiche benötigt das Unternehmen Reinigungswasser, das mit hohem Druck an den einzelnen Abnehmern bzw. Zapfstellen einer Druckleit­ung anliegt. Die Vorgaben dafür waren alles andere als gewöhnlich. Das Ziel für die neue Druck­erhöh­ungsanlage lautete, ein Fördervolumen abzudecken, dessen Spannweite von sehr gering bis hin zu 10 m³/h reicht – ohne das der Leitungsdruck von maximal 30 bar merklich schwankt. Diese schwierige Bandbreite resultierte aus der wechselnden Anzahl von Zapfstellen, die der Fleisch- und Wurstproduzent je nach Aufwand der Säuberung nutzt. Das heißt konkret: Der Wasserdruck soll immer gleich sein, egal, ob eine oder alle Reinigungsstellen in Betrieb sind. Trotz der unterschiedlichen Mengen an abgenommenem Wasser. Zudem sollte auch nicht mehr Druck aufgebaut und damit nicht mehr Energie verbraucht werden als unbedingt notwendig. 30 bar Druck sind allerdings gerade bei geringen Mengen relativ kompliziert zu realisieren. Dafür müsste man entweder mehrere Pumpen hintereinanderschalten oder eine Pumpe mit sehr vielen Laufrädern verwenden.

Beengte Stellfläche

Zu diesen Vorgaben gesellten sich noch weitere ungewöhnliche Bedingungen. So war der Aufstellbereich für die Druckerhöhungsanlage mit einer Fläche von ungefähr 70 x 150 cm knapp bemessen. Zudem verlangte der Kunde nach einem gut regelbaren System, um effizient hohe Leistung zu erzielen und gleichzeitig die Betriebskosten niedrig zu halten. Der „Maßanzug“ aus dem Hause Xylem Water Solutions bzw. die Sonderanlage mit den Pumpen des Typs „Lowara e-SV“ ist dazu in der Lage, diese Anforderungen zu erfüllen. Ursprünglich war in dem fleischverarbeitenden Betrieb in Dissen eine herkömmliche Hochdruckpumpe installiert – quasi Ware von der Stange – mit nicht zufriedenstellenden Ergebnissen.

Das sieht bei der individuell gefertigten neuen Druckerhöhungsanlage von Xylem Water Solutions ganz anders aus. Die Sonderanlage besteht aus vier Hochdruckpumpen mit einer Frequenz von 15 bis maximal 50 Hz. Es handelt sich um zwei sogenannte Doppelpumpensysteme DPS. Das führt zu folgendem Aufbau: Innerhalb eines Systems sind zwei Pumpen hintereinandergesetzt, die beiden DPS-Systeme sind zudem parallel verschaltet. Diese Anordnung ermöglicht es, die hohe Bandbreite innerhalb des Fördervolumens abzudecken, bei gleichbleibendem Leitungsdruck. Ein Garant für diese Funktion sind die drehzahlgeregelten Pumpen von Lowara. Sie fördern kontinuierlich reguliert eine Menge von weniger als 1 m³/h bis hin zum Höchstmaß von knapp 10 m³/h. Jedes der beiden DPS-Systeme bewältigt unter Vollauslastung dann 5 m³/h.

Pumpen hintereinander und parallel geschaltet

Verantwortlich dafür, dass die Druckerhöhungsanlage so läuft, wie sie laufen soll, ist die hauseigene Regelung „Hydrovar“. Das funktioniert praktisch so: Innerhalb eines DPS-Strangs regelt „Hydrovar“ über einen Druckaufnehmer und zwei Frequenzumformer die Leistung des Doppelpumpensystems. Die Pumpe auf der Druckseite gibt die Drehzahl vor. Die zweite Pumpe im Strang ist über ihren Frequenzumformer so eingebunden, dass sie gleichzeitig mitläuft bzw. zufördert. Ein für die Elektrotechnik typisches Master-/Slave-Verhältnis.

Das „Hydrovar“-System bietet dazu die Möglichkeit, mehrere DPS-Stränge zu einer Anlage parallel zusammenzuschalten, so wie in Dissen mit zwei Doppelpumpensystemen geschehen. Die beiden sogenannten Führungspumpen jedes Strangs wurden zusätzlich als eine Gruppe aufgebaut. Das System ist dadurch in der Lage, selbstständig auf die unterschiedlichsten Zapfanforderungen zu reagieren.

Wird nur eine Reinigungsstelle genutzt, laufen die Pumpen eines Strangs an und regeln sich automatisch entsprechend schnell auf die erforderliche geringe Leistung ein. Steigt die Zahl der Nutzer, nähert sich das erste DP-System irgendwann seiner Leistungsgrenze. Bei 48 Hz schaltet „Hydrovar“ den zweiten DPS-Strang zu und erbringt an Leistung, was das erste Pumpensystem nicht mit abdecken kann. Bis hin zur Vollauslastung beider Stränge.

Gleichmäßige Beanspruchung

Die Regelung steuert zudem die gleichmäßige Beanspruchung der Pumpenstränge. Nach jedem Anlauf schaltet sie die Priorität von einer Führungspumpe auf die andere um. Für den Fall, dass die Druckerhöhungsanlage kontinuierlich durchläuft, erfolgt nach längstens 24 h ebenfalls eine Umschaltung. Der Intervall ist allerdings frei wählbar.

Neben der maßgeschneiderten technischen Lösung überzeugte den Kunden zudem der flexible Umgang mit der knapp bemessenen Stellfläche für die Anlage. Xylem Water Solutions war in der Lage, auch diese Gegebenheit entsprechend ins Anlagenkonzept aufzunehmen. Die Nische von ungefähr 70 x 150 cm war nur von einer Seite aus zugänglich.

Die vier einzelnen Pumpen wurden deshalb ein wenig gegeneinander versetzt installiert. Das hat zwei Vorteile: Zum einen ermöglicht es den problemlosen Zugang zu den Einheiten und Anzeigendisplays aller vier Pumpen. Außerdem konnten so die zwei Pumpenstränge räumlich etwas enger zueinander installiert werden. Die Pumpen stehen dichter beieinander, der wenige Raum wird besser ausgenutzt. Zudem wurde der Druckabgang direkt senkrecht nach oben gezogen, da seitlich zu wenig Platz vorhanden war.

Fazit

Xylem Water Solutions ist es gelungen, in Dissen eine Druckerhöhungsanlage unter schwierigen baulichen und leistungstechnischen Gesichtspunkten zu realisieren. Schwierige Faktoren wie Platzverhältnisse, Anschlüsse, die Positionen der Pumpengehäuse und des Schaltkastens hat das Unternehmen in der Disziplin Sonderanlagenbau zur Zufriedenheit aller Beteiligten berücksichtigt.