Entwicklung Abflussreglungen

Regenbecken dienen zur Speicherung von Abflussspitzen bei Niederschlag. Zu diesem Zweck müssen die, dem Regenbecken zur Erzeugung eines Einstaus aus dem Kanal zufließenden Wassermengen begrenzt werden. Zu Beginn der Ära der Regenbecken wurden Begrenzung der Abflussmengen statische Abflussdrosseln in Form von kleineren Drossel-Rohren (Abb. 1) oder Drossel-Ventilen (Abb. 2) verwand. Dabei wurde der Querschnitt des Rohres oder der Ventile so bemessen, dass bei maximaler Einstauhöhe im Regenbecken die maximale nach oben begrenzte Abflusswassermenge erreicht wurde. Da der Abfluss eine Funktion der Stauhöhe ist, bedeutet dies, dass bei niedrigeren Einstauhöhen auch geringere Wassermengen als die Sollmenge aus dem Regenbecken abfließen. Daraus resultiert ohne Gegenmaßnahmen eine länger andauernde Entleerung des Regenbeckens. Es wird quasi Zeit verloren und Beckenvolumen nicht optimal genutzt.

Um nun auch bei unterschiedlichen Stauhöhen in den Regenbecken, möglichst den Sollwert konstant abfließen zu lassen wurden Abflussregler anstatt Abflussbegrenzer entwickelt, welche unabhängig von der Einstauhöhe bzw. der Wasserspiegelhöhe im Regenbecken immer einen möglichst gleichen konstanten Abfluss einhielten. Diese Eigenschaft wurde durch die sogenannte Trennschärfe auf Basis der Q/H Kennlinie (Abb. 3) zum Ausdruck gebracht. Diese Abflussregler oder auch immer noch Drosselorgane genannt, waren zunächst rein mechanische Konstruktionen, die über Schwimmermechaniken die Einstau- oder Abflussverhältnisse erkannten und die Abflussöffnung aus dem Regenbecken mechanisch reduzierten oder erweiterten, um den Sollabfluss zu erreichen. (Abb. 4+5)

Im Laufe der Zeit wurden diese rein mechanischen Regler zunehmend durch elektromechanische Regler ersetzt. Grund für diese Entwicklung war:

  1. die zunehmende Elektrifizierung der Regenbecken selbst,
  2. der Wunsch nach kontinuierlichen Messungen, einstellbaren Sollwerten sowie
  3. die Möglichkeit des Einwirkens bei Verlegung oder Fehlfunktionen vor Ort oder aus der Fernen

Herausgebildet und etabliert haben sich heute eine Auswahl elektromechanischer Abflussregler, welche den Wasserstand und/oder die Geschwindigkeit mittels Sensorik (Ultraschall/Radar/magnetisch-induktiv) kontinuierlich erfassen und automatisiert Absperrorgane je nach Einstauhöhe oder Durchflussmenge in die, für den Soll-Abfluss richtige Stellung fahren. Zur weiteren Orientierung bei der Auswahl von geeigneten Abflussregelungen gehen wir nachfolgend auf die spezifischen Anforderungen und Lösungen in Zusammenhang mit der Anwendung an Regenbecken ein. HST-Zangenberg hat das umfassendste Komplettangebot im Bereich Abflussregelung.

Abb. 1 Rohrdrossel
Abb. 2 Drossel-Ventil
Abb. 3 Q/H Kennlinie
Abb. 4 HydroMat-M
Abb. 5 HydroMat-M
Abb. 6 HST bietet ein komplettes Lösungsangebot für Abflussreglung

Einbaumaße bzw. erforderliche Schachtgrößen

Bei Nachrüstungen oder Sanierungen können kompakte Abmessungen von Abflussreglern von Vorteil oder bestimmendes Merkmal sein, z.B. dann, wenn der Neubau eines Schachtes aus Platz-oder Kostengründen nicht in Frage kommt. In solchen Fällen sind der HST HydroMat-E (Abb. 7) und der Alligator (Abb. 9) aus dem Hause HST-Zangenberg die Lösung.
Der HST HydroMat-E zeichnet sich dabei durch geringste bauliche Abmessungen und Investitionen sowie der Möglichkeit zur Nassaufstellung im Oberwasser aus. Die Abflusswerte werden dabei aus den gemessenen Füllständen im Ober und /oder Unterwasser ermittelt. Sofern eine genauere-zuverlässige Durchflussmessung erforderlich ist, kommt der Alligator von HST-Zangenberg mit magnetisch induktivem Durchflussmesser und pneumatischer Regelklappe zum Einsatz. Hier werden kompakte Baumasse mit genauer und zuverlässiger magnetisch-induktiver Durchflussmessung kombiniert.

Abb. 7 HydroMat-E für geringste bauliche Abmessungen und Investitionen
Abb. 8 HydroMat-E im Bauwerk
Abb. 9 Alligator für genaue zuverlässige Durchflussmessung
Abb. 10 Der Alligator - passend für jedes Bauwerk

Mess-bzw. Regelgenauigkeit

Ein weiterer wesentlicher Aspekt, welcher über die Systemauswahl entscheidet, ist das Erfordernis, den Durchfluss genau und zuverlässig zu erfassen. Hier ist zudem noch abzuwägen, ob und in wie weit auch eine Betriebsweise bei Teilfüllung zu berücksichtigen ist. Induktive Vollfüllungsmessgeräte als Komponente einer Abflussregelung wie bei Alligator (Abb. 9, 10, 12), Anaconda (Abb. 11, 14) und HydroMat-Q (Abb. 7) im System sind bei richtiger Anwendung extrem zuverlässig, was die kontinuierliche Messung der Durchflüsse anbetrifft, insbesondere dann, wenn das ganze System werkseitig kalibriert wurde. Die Vollfüllung wird durch Dükerung oder temporären EInstau im geraden Rohr erzeugt. Diese bedarf wiederum einer Vorkehrung zur Verhinderung und Beseitigung von Ablagerungen, wie bei Alligator und Anaconda gegeben.

Beim Einsatz von Teilfüllungsmessgeräten in Abflussregelungen ist die zuverlässige Messgröße Durchfluss nur in Verbindung mit einer Anwendungskalibration und stetiger Nachkontrolle erzielbar. Bei Neubauten bzw. ausreichenden Platzverhältnissen in Schachtbauwerk und höchsten Anforderungen an Genauigkeit und Betriebssicherheit sind die HST-Zangenberg Anacondas unser klarer Favorit. Durch die pneumatischen Quetschventile (Abb. 13, 14) als Absprerr- und Regelorgane handelt es sich aufgrund der absoluten Barrierefreiheit um die sicherste und zuverlässigste Lösung im Abwasserbereich. Wer zusätzlich kontinuierlich nicht nur bei Vollfüllung, sondern auch bei Teilfüllung kontinuierlich messen will, kann die vorgenannten Systeme mit einem EMA-System bzw. der EMA-Funktion erweitern oder auf eine HydroMat-Q oder HQ-Lösungen zurückgreifen. In dieser Konfiguration sind z.B. Kleinstmengen erfassbar und damit Fremdwasserbestimmungen möglich.

EMA-Systeme (Elektronisch-digitale Mengen-Auswertung) nutzen neben einem aktuellen Messwert für die Teilfüllung, Daten und Statistik für eine Bestimmung des genauen Durchflusswertes und ermöglichen auch die Plausibilisierung von Durchflussdaten sowie eine Selbstkalibration von Abflussmessungen und-reglern. HydroMat-HQ-Systeme basieren auf Teilfüllungsmessverfahren mit Füllstand und Geschwindigkeit und sind zur Erhöhung der Messgenauigkeit mit hydraulisch optimalen Parabel-bzw. Eiquerschnitten erhältlich. Dadurch wird auch bei kleinen Trockenwettermengen eine Teilfüllung zur mess- und erfassbaren Größe.

Abb. 11 Anaconda für höchste Anforderungen an Genauigkeit und Betriebssicherheit
Abb. 12 Alligator Kalibration
Abb. 13 Quetschventil Anaconda
Abb. 14 Quetschventil Anaconda

Betrieb und Wartung

Natürlich gibt es auch, was Betrieb und die Wartung von Abflussreglern von Regenbecken anbetrifft einige Aspekte oder Themen zu berücksichtigen, wie z.B.:

  • die Bedienbarkeit und Bedienmöglichkeiten vor Ort oder auch aus der Ferne
  • die Aufzeichnung und Überwachung aller Prozess bzw. Betriebsdaten vor Ort oder aus der Ferne
  • gesetzliche Prüfungen aufgrund von Selbstüberwachung und Eigenkontrollverordnungen
  • Möglichkeiten der Dauer -und Selbstkalibration
  • die Vor-und Nachteile von Nass-oder Trockenaufstellung
  • Zugänglichkeit zu Sensorik und Aktorik
  • Möglichkeiten des Notbetriebs (Notumlauf und Notfallbedienung)

Durch unsere Erweiterungen IntelliFlow und SCADA.web sind Upgrades auch vorhandener Installationen auf 4.0 Ausrüstungen empfehlenswert

Abb. 15
Abb. 16

Betrieb und Wartung

Die Erweiterung SCADA.web alarmiert bei Störungen, zeigt den aktuellen Prozesszustand an und stellt alle Prozessdaten bereit. Die Erweiterung IntelliFlow ermittelt in Ergänzung zur Messung parallel Durchflussdaten, vergleicht und plausibilisiert diese und ermöglicht bei entsprechenden baulichen Rahmenbedingungen sogar eine automatische volumetrische Kalibrierung.

Die Erweiterung IntelliNet ermöglicht vollständige Automatisierung und Einbindung in die 4.0 Netzbewirtschaftung

Abb. 17

Anwendungsbeispiele

Abb. 18

Abwasserverband Mittleres Wiesental

Vor einem Schneckenhebewerk sollte eine Klappe ersetzt werden. Auf extrem engem Raum wurde eine verlässliche Regelung gesucht, die im Betrieb auch unter Wasser funktioniert.

Da das System am Zulauf eingesetzt werden sollte, waren eine automatische Selbstreinigung sowie eine einfache Reinigungsmöglichkeit Voraussetzungen für eine funktionierende Alltagslösung.

Der kurze Alligator direkt vor dem Schneckenhebewerk verbindet kürzeste Baulänge mit sicherer Regelleistung. Durch selbstständige Verlegungserkennung, den automatischen Spülstoßes sowie das schnelle Hochklappens des Gesamtsystems ist der Alligator optimal auf die Anforderungen des stark verschmutzten Abwassers eingestellt.  

Abb. 19
Abb. 20

Erftverband Bergheim

Vor einem Schneckenhebewerk sollte eine Klappe ersetzt werden. Auf extrem engem Raum wurde eine verlässliche Regelung gesucht, die im Betrieb auch unter Wasser funktioniert.

Da das System am Zulauf eingesetzt werden sollte, waren eine automatische Selbstreinigung sowie eine einfache Reinigungsmöglichkeit Voraussetzungen für eine funktionierende Alltagslösung.

Der kurze Alligator direkt vor dem Schneckenhebewerk verbindet kürzeste Baulänge mit sicherer Regelleistung. Durch selbstständige Verlegungserkennung, den automatischen Spülstoßes sowie das schnelle Hochklappens des Gesamtsystems ist der Alligator optimal auf die Anforderungen des stark verschmutzten Abwassers eingestellt.  

Musterprojekt Anfordern

Bei der Dimensionierung und Konfiguration von Abflussregelungen gibt es zahlreiche weitere Aspekte und Erfahrungen zu berücksichtigen. Einige können wir über unsere Checkliste erfahren, am leichtesten und sicher ist es jedoch im Gespräch mit unseren Fachingenieuren im Planerservice die Rahmenbedingungen und Anwendung im Dialog abzustimmen. Dort können Fragen zur hydraulischen sicheren Bemessung und Auslegung, zur Anordnung, zur Einbringung in das Bauwerk, zur Schaltanlage, zu Anschlüssen und Kabelwegen, zur Prozessüberwachung und Wartung individuell erörtert werden. Mit den gewonnenen Informationen können wir Ihnen dann einen passgenauen und zukunftSicheren Vorschlag ausarbeiten!

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