Praxistipp 1 2021 Teil 1

Entwicklung Abflussreglungen

Einbaumaße bzw. erforderliche Schachtgrößen

Mess-bzw. Regelgenauigkeit

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 (Bild) oder Drossel-Ventilen (Bild) 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 (Bild) auf Basis der Q/H Kennlinie (Bild) zum Ausdruck gebracht. Diese Abflussregler oder auch immer noch Drosselorgane (Bild UWA) 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.

Im Laufe der Zeit wurden diese rein mechanischen Regler zunehmend durch elektromechanische Regler ersetzt. Grund für diese Entwicklung war die zunehmende Elektrifizierung der Regenbecken selbst, der Wunsch nach kontinuierlichen Messungen, einstellbaren Sollwerten sowie die Möglichkeit des Einwirkens bei Verlegung oder Fehlfunktionen vor Ort oder aus der Ferne. 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 ersten Übersicht das aktuelle Lösungsportfolio (bild)

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.

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 (Bild) und der Alligator (Bild) aus dem Hause HST-Zangenberg die Lösung.

Der HST HydroMat-E (Bild) 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. Ebenfalls ohne eigenes Schachtbauwerk, aber mit höherer Genauigkeit und Zuverlässigkeit regelt die invertierte Anaconda (Bild z.B. Obere Lauer). Mögliche Einsatzorte sind Ausläufe von Regenbecken oder Stauraumkanälen. Sofern eine genauere-zuverlässige Durchflussmessung erforderlich ist, kommt der HST-Zangenberg Alligator (Bild) mit magnetisch induktivem Durchflussmesser und pneumatischer Regelklappe zum Einsatz. Hier werden kompakte Baumasse mit genauer und zuverlässiger magnetisch-induktiver Durchflussmessung kombiniert.

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, Anaconda und HydroMat-Q im System sind bei richtiger Anwendung extrem zuverlässig, was die kontinuierliche Messung der Durchflüsse anbetrifft, insbesondere dann, wenn das ganze System werkseitig kalibriert wurde (Anwendungskalibration Bsp.: Alligator auf dem Prüfstand).

Allerdings muss ggf. die Vollfüllung künstlich durch Dükerung oder temporären Einstau erzeugt werden, welches wiederum einer Vorkehrung zur Verhinderung oder Beseitigung von Ablagerungen bedarf. Beim Einsatz von Teilfüllungsmessgeräten in Abflussregelungen ist die zuverlässige Messgröße Durchfluss nur in Verbindung mit einer Anwendungskalibrierung (Bild) und stetiger Nachkontrolle erzielbar. (Dies verstehe ich nicht. Natürlich kann mithilfe einer Kalibration auf dem Prüfstand eine Q/h-Kurve hinterlegt werden. In unserem Verständnis handelt es sich hierbei aber nicht um eine Anwendungskalibration. Die strengen Genauigkeitsanforderungen, die wir dafür anlegen, sind mit dem Verfahren bisher nicht erreichbar.)

Bei Neubauten bzw. ausreichenden Platzverhältnissen in Schachtbauwerk (Bei engen Platzverhältnissen in vorhandenen Bauwerken und platzsparenden Neubauten) und höchsten Anforderungen an Genauigkeit und Betriebssicherheit sind die HST-Zangenberg Anacondas (Bild) unser klarer Favorit. Durch die pneumatischen Quetschventile (Bild) 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. In welcher?

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 Selbstkalibrierung 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.

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 Selbstkalibrierung
  • die Vor-und Nachteile von Nass-oder Trockenaufstellung
  • Zugänglichkeit zu Sensorik und Aktorik
  • Möglichkeiten des Notbetriebs (Notumlauf und Notfallbedienung)

Sie können durch unsere Optionen IntelliFlow und SCADA.web ein Upgrade auf 4.0 Ausrüstungen vornehmen.

Upgrade

Die Erweiterung IntelliFlow ermittelt in Ergänzung zur Messung parallel Durchflussdaten, vergleicht und plausibilisiert Durchflüsse und ermöglicht bei entsprechenden baulichen Rahmenbedingungen eine automatische volumetrische Kalibrierung. Die Erweiterung SCADA.web (Bild) alarmiert bei Störungen, zeigt den aktuellen Prozesszustand an und stellt alle Prozessdaten für Betreiber und Service bereit. AZA  In solchen Fällen sind der Alligator, die Anaconda aus dem Hause HST-Zangenberg und der HST HydroMat-E (Bild) die Lösung. Sofern eine Durchflussmessung für zuverlässigere Regelung, zur Abrechnung und Fremdwassermessung erforderlich ist, kommt der HST-Zangenberg Alligator und die Anaconda (Bild) mit magnetisch induktivem Durchflussmesser und pneumatischem Regelorgan zum Einsatz. Hier werden kompakte Baumasse mit genauer und zuverlässiger magnetisch-induktiver Durchflussmessung kombiniert. AZA Text ersetzen: Die Vollfüllung wird durch Dükerung oder temporären EInstau im geraden Rohr erzeugt, welches wiederum einer Vorkehrung zur Verhinderung und Beseitigung von Ablagerungen bedarf, wie beim Alligator und Anaconda gegeben.