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Aktuelles über Kabel + Leitungen

Kabel, Leitung, Glasfaser, Klemme, Mantel, Ethernet, Kennzeichnung

igus10415Titelstory

Prozesssicherheit erhöhen, Wartungsaufwand minimieren, Daten zukunftssicher übertragen – das sind die Anforderungen an die Energieversorgung des Sandfangräumers in der Kläranlage in Bamberg. Ein zuverlässiges Energiekettensystem von Igus sorgt für die notwendige Funktionssicherheit. Es ersetzt eine in die Jahre gekommene Motorkabeltrommel. Das kostengünstige und wartungsarme Komplettsystem setzt sich aus einer robusten Energiekette, verschiedenen Leitungen zur Strom- und Datenübertragung sowie einer Einhausung aus Edelstahl zusammen. Schwimmende Mitnehmer und ein Diagnosesystem sorgen für langfristige Betriebssicherheit.


Das mechanisch biologische Klärwerk Bamberg mit Nährstoffelimination ist für rund 220.000 Einwohner ausgelegt. Hier werden zwischen 95 und 99 % der im Abwasser enthaltenen Inhaltsstoffe vor der Einleitung in die Regnitz entfernt. Die Aufgaben werden mit insgesamt 29 Mitarbeitern von den Bereichen Verfahrenstechnik, von einer Elektro- und Schlosserwerkstatt sowie dem Abwasserlabor wahrgenommen.

igus20415Im Bereich des Sandfangräumers funktioniert die Strom- und Datenversorgung jetzt nach dem neuesten Stand der Technik. Sie wird mit einem robusten Energieführungssystem aus Kunststoff von Igus realisiert und substituiert eine in die Jahre gekommene Lösung, mit einer sich automatisch auf- und abwickelnden Motorkabeltrommel. Dieser ursprüngliche Aufbau hat zum einen den steigenden technischen Anforderungen im Bereich der komplexen Datenübertragung nicht mehr entsprochen. Zum anderen setzten Dauerbelastung und Witterungseinflüsse dem System zu. Während der Projektierungsphase hat es darüber hinaus seinen Geist endgültig aufgegeben, sodass das umfangreiche Projekt innerhalb weniger Monate realisiert worden ist.

Zum Einsatz kommt heute ein standardisiertes „Basic Flizz“-System, das sich seit Jahren vielfach europaweit in Kläranlagen bewährt. Es deckt Verfahrwege bis 100 m und mehr ab. Modular aufgebaut, vereint es Energiekette, „Chainflex“ Leitungen und Führungsrinne in einer kompakten, mit Edelstahl eingehausten wetterfesten Komplettlösung, die Witterungseinflüssen wie Sonne, Wind, Schnee und Eis trotzt und bei Dauerbelastung sicher funktioniert. Einfach an der Wand oder optional auf dem Boden montiert, vermeidet es Ausfallzeiten, senkt Betriebskosten und reduziert den Wartungsaufwand.

Technische Nachteile der bisherigen Lösung


igus30415Auf der Motortrommel, die den Sandfangräumer mit Energie versorgt, wird eine Leitung ungeschützt automatisch auf- und abgewickelt und über einen separaten Antrieb ständig auf Spannung gehalten. Die Daten- und Stromleitungen sind auf engstem Raum verlegt, was schon immer zu einer gewissen Störanfälligkeit geführt hat. Neben den bisher klassischen Kupferleitungen kommen heute auch Netzwerk- und Lichtwellenleitungen zum Einsatz, die in einer Motortrommel aufgrund der unzureichenden räumlichen Trennung nur schwer realisiert werden können.

Dazu spielen die Themen Verschleiß sowie Wirtschaftlichkeit eine wichtige Rolle. Alle Signale werden aus der Drehbewegung der Trommel über Schleifringkontakte übertragen und weitergeleitet. Die Kontaktstellen unterliegen Feuchtigkeit und damit Korrosion und müssen regelmäßig getauscht werden. Anlagenstillstand ist vorprogrammiert. Außerdem spielt im Winter Frost eine Rolle. Die Leitung wird nass, friert ein und muss deswegen in der kalten Jahreszeit beheizt werden, was für zusätzliche Kosten sorgt. Der separate Antrieb, der Stromverbrauch durch die separate Heizung, der Wartungsaufwand sowie die zu geringe Ausbeute bei der Datenübertragung sprechen in der Summe dafür, auf leistungsfähigere Komponenten bei steigender Wirtschaftlichkeit zu setzen.

Umfangreiche Datenübertragung im Fokus


igus40415Im Sandfang werden Kies und Sand entfernt, um Ablagerungen und Verstopfungen in den Beckentrichtern und Leitungen sowie hohen Verschleiß von Pumpen und Rührwerken zu vermeiden. Der Sandfang in der Kläranlage in Bamberg besteht aus drei Straßen, die je 25 m lang sind. Sie können je nach anfallender Wassermenge und Verschmutzung individuell über ein Prozessleitsystem angesteuert werden.

Der Trockenwetterzulauf beträgt im Schnitt gut 20.000 m³ innerhalb von 24 h, er kann bis 100.000 m³ steigen. Die Fließgeschwindigkeit des Abwassers beträgt 0,3 m/s, damit Sandkörner und andere Materialien sedimentieren. „Grundsätzlich ist der Sandräumer an 365 Tagen rund um die Uhr in Betrieb“, erklärt der Abwassermeister des Entsorgungs- und Baubetriebs der Stadt Bamberg, Rainer Mild. „Pro Richtung beträgt die Fahrtzeit um die 25 Minuten. Nach der Hin- und Rückfahrt erfolgt eine Pause von 15 Minuten, die allerdings abhängig vom tatsächlichen Zufluss geregelt wird.“

Der Einsatz wird grundsätzlich dem Belastungsgrad angepasst. „Jede Betriebsstunde kostet Geld“, so Mild. „Unser Ziel ist es, die gesamte Kläranlage so wirtschaftlich wie möglich zu betreiben.“ Alle Anlagenteile müssen somit perfekt aufeinander abgestimmt sein, um den Sandfang an die jeweiligen Bedingungen noch besser anpassen zu können. Das bedeutet, die Anforderungen an die Datenübertragung sind schon heute hoch und werden in Zukunft noch weiter steigen. „Die Bandbreite der zu übertragenden Informationen wird in allen Bereichen zunehmen“, ist sich der Abwassermeister sicher.

Auf dem Sandfangräumer ist eine SPS verbaut, die in ständiger Kommunikation mit dem Prozessleitsystem im Rechenzentrum steht und permanent Zustandsmeldungen abliefert. Sie verwaltet unter anderem die Anzahl der Pumpen, ihr jeweiliges Ein- und Ausschalten, die einzelnen Sandfangstraßen, die Pausenzeiten, das Anhalten des Räumers zum Sandabpumpen sowie die Fließgeschwindigkeitsregelung.

Technische Vorteile des Energiekettensystems


igus50415Im Sandfangräumer bewährt sich seit dem Herbst 2014 das Basic Flizz-System zum Führen von Energie, Daten und Luft. Das wartungsarme System erfüllt alle Anforderungen im Bereich Kläranlagen. Alle Chainflex Leitungen werden mit einem definierten Biegeradius geführt und die Zugkräfte von der Energiekette aufgenommen. Innenaufteilungssegmente sorgen dafür, dass die Leitungen zum einen sauber und sicher geführt und zum anderen jederzeit eindeutig zugeordnet oder gegebenenfalls Nachrüstungen problemlos erfolgen können. Die Edelstahleinhausung sorgt für Schutz gegen Witterungseinflüsse und Verschmutzungen. Schleifringkontakte, wie bei der Lösung mit einer Motortrommel üblich, entfallen.

Auch das Thema Energieeffizienz spielt eine Rolle: Es werden keine Heizung und keine zusätzlichen Motoren als Antrieb benötigt, die Kosten produzieren. „Sowohl die sonst anfallenden Strom- als auch die Heizungskosten summieren sich im Dauerbetrieb“, gibt Mild zu bedenken.

Die Zug-/Schubkräfte der Anlage liegen bei 50 N, die der Räumer problemlos bewältigt. Ein optionales Condition Monitoring System zur zusätzlichen Zug-/Schubkraftüberwachung sorgt für den notwendigen Systemschutz. Wird der eingestellte Wert über- oder unterschritten, schaltet das bedienerfreundliche System automatisch ab. So werden kostenintensive Störungen beispielsweise durch Fremdkörper in der Energiekette im Vorfeld unterbunden. Ein schwimmender Mitnehmer gleicht Querbewegungen beziehungsweise den seitlichen Versatz des Räumers aus und sorgt für einen kraftfreien Lauf der Kette in der Führungsrinne. In dieser Anwendung sorgt ein Spiel von 50 mm in beide Richtungen dafür, dass die Kette nicht verkantet und damit beschädigt wird.

Um den im Vorfeld der Montage frisch sanierten Beton dauerhaft zu schützen, ist er wasserdicht versiegelt worden. Das Energiekettensystem ist anschließend mit Klebedübeln auf Epoxidharz-Basis an der Betonwand befestigt worden. Die komplette Montage erfolgte fach- und termintreu durch die qualifizierten Monteure des Unternehmens Igus.

Wasser für mehr Hygiene


igus60415Neben Chainflex Elektroleitungen für die Pumpen und den Motor stehen in der Energiekette auch Chainflex Spezialleitungen mit TPE-Außenmantel für den Außeneinsatz für die Datenübertragung zur Verfügung. Sie sind überwiegend vor Ort von den Spezialisten montiert beziehungsweise in die Kette eingelegt worden. Lediglich die empfindlichen Lichtwellenleitungen wurden am Hauptstandort des Kunststoffspezialisten in Köln vorkonfektioniert. Zusätzlich ist in der Energiekette ein Wasserschlauch verlegt, womit grobe Reinigungsarbeiten vor Ort beispielsweise an den Pumpen erfolgen können. „Wie sämtliche anderen Leitungen auch fährt er in dem wartungsfreien System mit, ohne an möglichen Hindernissen hängen zu bleiben“, verdeutlicht der Abwassermeister. „So verbessern wir unsere Arbeitsprozesse und erhöhen unsere Arbeitssicherheit. Darüber hinaus sorgen wir bei unseren Abläufen für einen hohen Hygienestandard, da einer möglichen Keimverschleppung vorgebeugt wird.“

Sowohl die Energiekette als auch die Leitungen bewegen sich in einem Temperaturfenster von -40° bzw. -35 °C und 120° bis 90 °C im Dauerzustand. Selbst extreme Kälte oder Hitze haben keinen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems. In südlichen Ländern wird das Energieführungssystem in der Regel ohne Umhausung geliefert, da es sowohl zu 100 % UV-Licht- als auch temperaturbeständig ist.

Weitere potenzielle Einsatzbereiche


Das standardisierte System ist komplett wartungsfrei. Es führt alle Medien absolut sicher. Die Werkstoffe Kunststoff und Edelstahl trotzen den aggressiven äußeren Bedingungen. Seit einigen Monaten im Einsatz funktioniert es von Anfang an zuverlässig. „Wir sind so zufrieden, dass wir daran denken, diese Kette auch am Vorklärbeckenräumer zu realisieren“, sagt der Abwassermeister. Bei einem Verfahrweg von rund 40 m werden auch in diesem Fall Motortrommeln substituiert. „Sie sind wartungsanfällig und entsprechen einfach nicht mehr dem Stand der Technik“, macht abschließend Mild noch einmal klar.

Der Autor ist Werner Pecher von der Igus GmbH in Köln.
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