DATENDIENSTE
Die Datendienste von HST erhöhen die Betriebssicherheit wasserwirtschaftlicher Anlagen durch eine gleichzeitige, objektive Kontrolle, entsprechend des 4-Augen-Prinzips. Durch diese zweite Sicherheitsebene können ungewünschte Betriebszustände und Entwicklungen frühzeitiger erkannt werden.
Basierend auf allen prozess- und betriebsrelevanten Messwerten, Kennzahlen sowie Ereignissen werden in monatlichen und jährlichen Betriebsberichten Handlungsempfehlungen abgeleitet. Diese berücksichtigen zusammenhängende Messerwerte, Niederschlag und andere prozessrelevante Parameter. Somit können Maßnahmen zur Erreichung des gewünschten Betriebszustandes datenbasiert ermittelt werden.
Alle betriebsrelevanten Prozessgrößen im Blick
So unterschiedlich die Anwendungen in der Wasserver- und -entsorgung sind, so unterschiedlich sind auch die erfassten und zu analysierenden Prozessdaten. Die Auswertungen und Analysen umfassen alle für die jeweilige Aufgabenstellung betriebsrelevanten Prozessgrößen einschließlich der für die Wasserwirtschaft wichtigen Eingangsgröße, den Niederschlag.
- Niederschlagsdaten (NiRA.web)
- Füllstände
- Durchflussmengen
- Grenzwerte, wie z.B. für? Einschalt-/ Ausschaltzeitpunkte von Pumpen und Reinigungseinrichtungen
- Weitere Messgrößen
Einfluss und Bedeutung Niederschlag
Eine der wichtigsten Eingangsgrößen in der Wasserwirtschaft ist der Niederschlag. Die Verknüpfung von Prozessdaten mit historischen und aktuellen Niederschlagdaten ist eine wesentliche Voraussetzung zur ausreichend exakten Darstellung und Beschreibung von Niederschlags-Abfluss-Ereignissen und einer daraus abgeleiteten Einschätzung zur Anlagenfunktionalität. Schließlich ist der Betrieb von wasserwirtschaftlichen Anlagen und Einrichtungen häufig vom Auftreten von Niederschlägen abhängig. Der Niederschlag sorgt als wichtigste Eingangsgröße schließlich für die unerwarteten Schwankungen im Kanalnetz, die den Betrieb wesentlich beeinflussen.
Erfüllung von Dokumentations- und Nachweispflichten
In den vergangenen Jahren sind die gesetzlichen Anforderungen, bezogen auf Dokumentations- und Nachweispflichten in der Wasserver- und -entsorgung, bereits gestiegen. Aufgrund aktueller Entwicklungen in Hinblick auf Gewässer- und Umweltschutz sind strengere Richtlinien und Gesetzte für die Verantwortlichen der Wasserwirtschaft zu erwarten.
Auf der anderen Seite nimmt für kommunale Betriebe und Einrichtungen die Notwendigkeit der Priorisierung betrieblicher Aufgaben als spürbare Folge des Fachkräftemangels zu. Aufgaben, die nicht in einem unmittelbaren Zusammenhang mit dem sicheren Anlagenbetrieb stehen, werden mit einer niedrigen Priorität bewertet oder und wenn möglich an einen Dienstleister ausgelagert.
Datenaufbereitung und anschließenden Auswertung und Analyse gehören zu Fachthemen, die sich gut mit externen Beratern umsetzen lassen. Auch hier sind sowohl intern, als auch externe Experten gefragt, die die notwendigen Schlüsse aus den Daten ziehen und formulieren können. Diese Aufgabe erfordert neben verfahrenstechnischem Knowhow hinsichtlich der in der Wasserwirtschaft stattfinden Prozesse, entsprechende Erfahrung und IT-Affinität.
HST besitzt über 40 Jahre Erfahrung in der technischen Ausrüstung von Zentral- und Sonderbauwerke der Wasserwirtschaft mit Maschinentechnik und IT- & Automationslösungen. Zum Einsatz kommen sowohl Universal-, als auch 4.0-Ausrüstunglösungen, bei denen Maschine und IT- & Automationslösung im Sinne des Internet of Things (IoT) eine Einheit bilden und mithilfe moderner Sensorik die Prozesseffizienz erhöhen und eine durchgängige Anlagenüberwachung ermöglichen. Der HST-eigene Planerservice unterstützt Betreiber und Ingenieurbüros bei der Erarbeitung der besten Lösung zur technischen Ausrüstung bestehender und neuer Bauwerke. Die Erarbeitung dieser produktbasierenden Lösungen erfordert tiefes verfahrenstechnisches Knowhow und Verständnis. Zudem steht den Experten von HST mit NiRA.web ein eigenes Niederschlagsportal sowohl für die Planung und Bemessung, aber auch für Auswertungen und Analysen zur Verfügung.
Analyse und Interpretation der Prozessdaten
Die Prozessdaten werden durch Experten von HST ausgewertet, analysiert und die Ergebnisse tabellarisch, sowie grafisch aufbereitet. Zusammenhängende Messwerte werden ebenso in einem Diagramm gemeinsam dargestellt, wie auch der Einfluss des Niederschlags auf den jeweiligen Prozess.
Im Ergebnis enthält die Auswertung oder Analyse eine differenzierte Darstellung zwischen dem gewünschten und dem tatsächlichen ungewünschten Anlagen- und Betriebszustand sowie ggf. die Identifizierung möglicher Maßnahmen zur Erreichung des gewünschten Betriebszustandes.
Zur Steigerung der Betriebssicherheit wird der monatliche Betriebsberichte sowie die Jahresbilanz angefertigt. Sie beinhalten alle prozess- und betriebsrelevanten Messwerte, Kennzahlen sowie Ereignisse und fassen diese übersichtlich in tabellarischer und grafischer Form zusammen. Die Analyse beinhaltet zudem die Ableitung von Handlungsempfehlungen auf der Grundlage der vorliegenden Daten. Kurzfristig ist somit eine monatliche Anpassung möglich und kann auf Jahresbasis reflektiert. Eine permanente/kontinuierliche Anlagenüberwachung verbessert die Betriebssicherheit zusätzlich auf der Grundlage des 4-Augen-Prinzips des Betreibers mit HST. Dadurch wird eine zweite Sicherheitsebene für Ausfälle oder auftretende Störmeldungen geschaffen.
Unbekanntes durch Bekanntes ersetzen
Verwendung der vorliegenden Datenbasis und den Auswertungen/Analysen für:
- Planung und Dimensionierung von Ersatzinvestitionen und Sanierungen bestehender Bauwerke und Anlagen sowie Neubau
- Erfüllung von Dokumentations- und Nachweispflichten
- Erhöhung der Betriebssicherheit sowie Kosten- und Energieoptimierung
SensoMatic-EMA
Einleitung
EU-weit ist der Gewässerschutz in der EU Wasserrahmenrichtlinie gebündelt und für alle europäischen Länder vorgegeben. Die dortigen Bestimmungen stellen relativ grobe Leitlinien dar, die in den nachfolgenden Ebenen (in Deutschland sind dies Bundes- und Landesgesetze sowie kreisweite Satzungen) weiter detailliert und den örtlichen Gegebenheiten angepasst werden. Um die Qualität der Gewässer zu sichern, setzt Deutschland die Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) u.a. mit entsprechenden Überwachungsverordnungen um, die in den jeweiligen Bundesländern geregelt sind (z. B. in NRW die SüwVO oder in Bayern EÜV).
Demnach sind die Betreiber verpflichtet, Protokoll über die Quantität und Qualität der ins Gewässer geleiteten Mengen zu führen. Die aktuelle Überprüfung der Einhaltung ist noch nicht bundesweit geregelt und erfolgt deshalb meist nur stichprobenartig. Dies wird sich in naher Zukunft ändern. Erste Bundesländer passen ihre Verordnungen durch neue Gesetze an, wodurch die Überprüfungsanforderungen deutlich verschärft bzw. weiter konkretisiert werden. So wird zum Beispiel im Erlass des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft der Landesregierung Baden-Württemberg‚ Messen an Regenüberlaufbecken exakt definiert, dass Entlastungsmengen und -ereignisse zu messen sind. Dafür ist nunmehr gesetzlich vorgeschrieben, dass alle Regenüberlaufbecken (RÜB) bis Ende 2024 mit entsprechenden Messeinrichtungen auszurüsten sind.
Welche Messeinrichtung wird für eine normgerechte Ausrüstung benötigt? Wo wird die Messeinrichtung an RÜBs befestigt?
Voraussetzungen /Bewertungskriterien
In neuerer Zeit wurden Regenbecken zunehmend, nicht zuletzt zur besseren Stauraumausnutzung oder für den Rückstauschutz bei Hochwasser mit automatisch wirkenden Stauklappen und Wehren sowie Rechenanlagen ausgestattet.
Lösungen
Grundsätzlich kommen 2 Möglichkeiten zur Überlaufmengenmessung in Frage!
Möglichkeit 1: Einbau von Durchflussmessungen in die Entlastungsleitungen zum Vorfluter
Dies bedeutet i.d.R. den Einbau von Teilfüllungsmessgeräten in Nennweiten von DN 600 bis DN 3000. Derartige Maßnahmen sind technisch und finanziell mehr als anspruchsvoll. Bei den Messverfahren kommen die bei den Abflussregelungen bekannten Verfahren zur Durchflussermittlung – nämlich induktive Durchflussmessungen, Radar-oder Ultraschall – in Betracht.
Möglichkeit 2: Nutzung und Einbau von Füllstands-bzw. Überlaufhöhenmessungen
Dies bedeutet die Erfassung der Überströmungshöhen von festen Wehrschwellen oder Wehrstellungen bei beweglichen Wehren. Die Methode bedarf einer Standard Füllstandsmessung und stellt zweifelsfrei das günstigste Messverfahren dar. Allerdings sind einige Ergänzungen erforderlich, um diesem Verfahren die Genauigkeit und Aussagekraft zu ermöglichen. Diese Aufgabe übernimmt das EMA-System!
Das System (elektronische Mengenauswertung) besteht aus
1. dem EMA Panel zur Installation der Sensorik inklusive Prüf- und Justierhilfen,
2. einer konventionellen Füllstandsmessung der Premiumhersteller als Druck, Ultraschall oder Radarsonde,
3. einem digitalen Höhenbolzen in Form eines induktiven Schalters, welcher die Füllstandsdaten mit einer Referenz versieht,
4. ein EMA Controller inklusive EMA-Software zur transparenten Ermittlung und Auswertung der Überfallmengen und
5. abgestufte EMA-Messprofil für die Installation an Wehrschwellen zur Erhöhung der Genauigkeit.
Messgenauigkeit
- Die Messwehre können sowohl werkseitig produktkalibriert sein oder eine individuelle Anwendungskalibration auf unserem Prüfstand erhalten.
- Bei der Anwendungskalibration werden die örtlichen Rahmenbedingungen der Strömung auf einem Prüfstand, soweit möglich, nachgestellt und gehen in eine individuelle EMA-Stützpunktkurve ein
- Die Berechnung der Wassermengen erfolgt auf Basis der wissenschaftlich anerkannten Methoden. Als Besonderheit ist darauf zu verweisen, dass das von EMA verwandte Formelwerk auch die präzisere Berechnung für Überfallmengen nach de Buat vorsieht. Kritische Betrachtungen zur Berechnung der Überfallmengen an Sonderbauwerken in der Bundesrepublik Deutschland.
- Die erfolgreiche Anwendung des EMA-Systembaukasten erfordert das exakte Einmessen und Konfigurieren des Systems. Es geht darum ein präzises Laser-Nivellement durchzuführen und zu dokumentieren, um die exakte Beziehung zwischen gemessenem Füllstand, digitalem Höhenbolzen und OK-Überlaufschwelle herzustellen.
- Dazu wurde ein EMA-Aufmaß/Systemschnitt, Verfahrensanweisungen, Einweisungen und Audits entwickelt sowie Fachleute zur Installation und Inbetriebnahme von EMA-Systemen an Regenbecken ausgebildet.Informieren sie sich über unsere EMA-Systeme und die EMA-Methode.
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Anwendungsbeispiele
RÜB Lebach
Das Regenüberlaufbecken in Lebach erfasst die Entlastungsmenge mittels EMA [h]. Hierbei wird die Entlastungsmenge an einer festen Wehrschwelle ermittelt. Mit Hilfe eines stufenförmigen Messprofils und einem Thomson Dreieck kann sogar bei geringen Abfluss, die Entlastungsmenge exakt erfasst werden. Hierbei wird mit Hilfe von Sensorik und einer dazu erforderlichen Formel die Mengenerfassung unterstützt. Ein wichtiger Vorteil von EMA ist, dass die Berechnung der Entlastungsmenge und die Rohdaten transparent für den Kunden zugänglich sind.
INSTANDHALTUNG
ZUSTANDS- UND RISIKOORIENTIERTE INSTANDHALTUNG
Die Zustandsorientierte Instandhaltung (kurz CBM) ist eine Lösung für mehr Sicherheit und Resilienz in Ihren Prozessen, bei zunehmenden Aufgaben, Kosten und weniger zu Verfügung stehendem qualifizierten Personal.
Bei dieser Instandhaltungsstrategie, werden die Arbeiten auf der Grundlage des Anlagen-ISTzustands durchgeführt.
Auf Grund des erheblichen Einflusses der Instandhaltungskosten auf die Lebenszykluskosten, gepaart mit immer knapperen Ressourcen und dem bekannten Fachkräftemangel, ist aktuell ein weltweiter Trend zur Umstellung auf zustandsorientierte Instandhaltung festzustellen.
Die Verschärfungen von Vorschriften und Gesetzte, setzten einen einwandfreien sicheren Prozess in der kritischen Infrastruktur der Wasserwirtschaft voraus.
Durch aktuelle Schwankungsspitzen, ausgelöst durch den Klimawandel, werden die Extremszenarien stark zunehmen und es wird Ihnen und Ihren Prozessen alles abverlangt. Um die aktuellen und zukünftig zunehmenden Schwierigkeiten gemeinsam bewältigen zu können, setzten wir vom HST Service auf die zustandsorientierte Instandhaltungsstrategie.
Stellen Sie die Weichen und lassen Sie Ihre Akteure in Ihren Prozessen sprechen, denn nur sprechenden Maschinen kann zielgerecht geholfen werden. Arbeiten Sie sicher und ressourcenschonend und nutzen Sie dabei die technischen Möglichkeiten, das ist die passende Reaktion in der Zeitenwende.
Grundlagen der zustandsorientierten Instandhaltung
Die Grundlagen der Instandhaltung sind in der DIN 31051:2012-09 dargestellt.
Die zustandsorientierte Instandhaltung zeichnet sich dadurch aus, dass Wartungen bzw. Ersatzinvestitionen nur durchgeführt werden, wenn der technische Zustand der Betrachtungseinheit es erfordert. Daraus ergeben sich neben Kostenersparnissen und effektiven Ausschöpfungen der Abnutzungsvorräte auch höhere Zuverlässigkeiten und damit gesteigerte technische Verfügbarkeiten der Maschinen oder Anlagen. (Alexandrovitsh, 2002 S. 5) (Proksch, 2002 S. 53 ff.)
Das besonderes HST KnowHow Verkaufsargumentation
Als Grundvoraussetzung für eine sichere und effektive zustandsorientierte Instandhaltung ist die Kenntnis über den technischen Abnutzungsvorrat (Ist-Zustand) des Bauteils unerlässlich. Dafür sind leistungsfähige technische Diagnostikverfahren, mit denen vielseitige Information gewonnen werden können, unerlässlich. Die physikalischen Zustände werden mit Hilfe dieser Verfahren möglichst genau erfasst und anschließend anhand bestehender Vergleichsmöglichkeiten bewertet. Das übergeordnete Ziel besteht darin, die Lebensdauer und die Sicherheit der Betrachtungseinheit zu maximieren, ohne dass das Bauteil auf Grund von Störungen ausfällt. (Alexandrovitsh, 2002 S. 4 ff. )
An der dargestellten Abbaukurve erkennt man die drei Schwellenwertbereiche. Diese Schwellenwertbereiche wurden über aufwändige Messverfahren und Berechnungen festgelegt (Abbildung professionalisieren):
Zustandsorientierte Instandhaltung (kurz CBM) nutzt verschiedene Technologien, wie beispielsweise Sensoren, um relevante Daten über den Zustand von Maschinen zu sammeln, wie z.B. Vibrationen, Temperaturen, Druck und vieles mehr. Diese Daten werden in Echtzeit analysiert, um potenzielle Probleme frühzeitig zu erkennen und präventive Wartungsmaßnahmen zu planen, bevor es zu Ausfällen oder anderen Störungen kommt.
Durch den Einsatz von CBM können wir von HST Ihren Bestand intelligent machen.
Was heißt das konkret für Sie in einem Beispiel dargestellt:
HST bringt an Ihrem Bestand, in diesem Beispiel Fall an einer alten KSB Pumpe einen Schwingungs/Temperatursensor an. Das an der SPS ankommende analoge Signal, wird in der Steuerung bewertet und Ihnen als Kunde visuell als Ampel dargestellt.
Und genau an dieser Stelle kommen unsere Ingenieure und Techniker ins Spiel, das große KnowHow ist die Festlegung der Schwellenwerte.
Wann habe ich einen grünen Wert?
Wann muss ich eine Wartung durchführen, der gelbe Bereich?
Wann bin ich im roten Bereich und habe einen Defekt oder eine Störung vorliegen?
Die Visualisierung kann am Schaltschrank als physische Ampel, sowie in einem SCADA PLS dargestellt werden, Sie haben Zugriff von allen üblichen Endgeräten die über eine Internetbrowser verfügen. Dies funktioniert auch wenn Sie ein PLS von Schramel oder FlowChief nutzen.
Die Vor- und Nachteile der Instandhaltungsstrategien.
