5 minAntriebstechnikVeröffentlicht am 16. Januar 2023

Schluss mit Verzopfen – ABB-Frequenzumrichter reduziert Serviceeinsätze in Pumpstation

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Vaihingen an der Enz besticht durch ein architektonisch einzigartiges Ensemble aus Rathaus, Schloss Kaltenstein und Stadtkirche, auch Vaihinger Dreiklang genannt. Neben der Architektur spielt Wasser für die von malerischen Fachwerkbauten geprägte Stadt eine wichtige Rolle. So liegt das baden-württembergische Städtchen an der Enz, einem Nebenfluss des Neckars mit der größten Wasserführung aller Nebenflüsse. Zudem betreibt die Stadt zwei Kläranlagen, die sich in der Kernstadt (Kläranlage Vaihingen) und im Stadtteil Enzweihingen (Kläranlage Strudelbach) befinden. Die Ausbaugröße der beiden Kläranlagen beträgt 58.000 Einwohnerwerte, jährlich werden rund 2 Millionen m³ Abwasser behandelt.

Wie viele Kläranlagen kämpften die Betreiber lange mit einem weit verbreiteten Problem in der Abwasserwirtschaft: dem Verzopfen von Pumpen. Dieses kam mit dem verstärkten Aufkommen von Feucht-, Baby- und Hygienetücher auf die Agenda. Denn die Kunstfasertücher lösen sie sich im Gegensatz zu Toilettenpapier im Wasser nicht auf. Achtlos in die Toilette geworfene Vliesprodukte können verfilzte Vlieszöpfe bilden und Pumpen verstopfen. Diese müssen dann aufwendig von Hand gesäubert werden.  

Weite Entfernung problematisch

Eine Herausforderung für die Kläranlage Strudelbach ist die Pumpstation 37, die das Abwasser eines Ortsteils sowie Sickerwasser einer ehemaligen Hausmüll- und heutigen Erddeponie abtransportiert. Das häufige Verzopfen der dortigen Pumpen war ein großes Problem, da die Station rund 12 km entfernt von der Kläranlage liegt. Nicht nur die Anfahrt für Servicearbeiten waren zeitintensiv. Vor Ort musste die Pumpe gespült, geöffnet und gesäubert sowie die Anlage entlüftet und wieder in Betrieb genommen werden. In der Vergangenheit musste das Servicepersonal die Station bis zu zweimal täglich anfahren, um die Pumpen zu reinigen. Nicht selten musste der Bereitschaftsdienst auch nachts und an Wochenenden ausrücken. Abhilfe schuf der Einsatz des ABB-Frequenzumrichters ACQ580 mit integrierter Pumpenreinigungsfunktion.  

Im November 2021 wurde an einem der beiden Pumpenmotoren von Pumpstation 37 ein Testbetrieb mit einem ACQ580 gestartet, um seine Wirksamkeit gegen eine Zopfbildung zu prüfen. Der ABB-Frequenzumrichter für den Wasser- und Abwasserbereich beinhaltet Funktionen für Pumpenapplikationen, darunter die Pumpenreinigungsfunktion. Diese soll verhindern, dass sich Festkörperpartikel in den Pumpenlaufrädern festsetzen. Die Funktion besteht aus einer programmierbaren Sequenz von Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen, um Ablagerungen von den Pumpenrädern zu lösen und zu entfernen. Eine manuelle Reinigung ist dadurch nur noch selten nötig. Für den Einsatz in der Pumpstation wurde das Reinigungsprogramm an die dortige Anlage angepasst. 

Beim Kauf sowie der Inbetriebnahme und Optimierung des Frequenzumrichters wurden die Verantwortlichen der Kläranlage Strudelbach von der Schiele-Vollmar GmbH aus Kornwestheim beraten und unterstützt, von der sie seit Jahren technisch betreut werden.  

Pumpstation als Knotenpunkt

Pumpstation 37 hat eine wichtige Funktion bei der Abwasserentsorgung der Stadt Vaihingen an der Enz. Sie ist Bestandteil einer Abwasserlinie, die vom Ortsteil Gündelbach kommend an der ehemaligen Hausmüll- und heutigen Erddeponie Burghof vorbeiführt, deren Sickerwasser sie mit aufnimmt, und bis zum Ortsteil Horrheim geht. Von dort wird das Abwasser zur Kläranlage Nesselwörth der Stadtwerke Bietigheim-Bissingen transportiert. Die Verantwortung für den Betrieb der Linie liegt bei der Kläranlage Strudelbach.  

Die Entwässerung des Ortsteils Gündelbach und der Deponie Burghof erfolgt mit einer geschlossenen Kanalverbindung per Schwerkraft. Aufgabe der Pumpstation ist es, die Steigung nach Horrheim zu bewältigen. Zwei 7,5-kW-Kreiselpumpen sind dafür im Einsatz. Der Start der Pumpen erfolgt niveaugesteuert. Wird ein vorgegebenes Niveau erreicht, schaltet eine der Pumpen ein und pumpt so lange, bis das Niveau null wieder erreicht ist. 

Verstopft eine Pumpe, geht der Motor in Überlast und schaltet ab. In diesem Fall oder wenn die Pumpenleistung nicht ausreicht, schaltet die zweite Pumpe ein. Bei Starkregen laufen beiden Pumpen, um das ankommende Wasser abzutransportieren. Im schlimmsten Fall können beide Motoren durch Verzopfung ausfallen. Das kann ernste Folgen haben, da es in der Pumpstation keine Möglichkeit gibt, ankommendes Abwasser zu entlasten. Dann könnte das Abwasser in dem vorgeschalteten Pumpensumpf so stark anstauen, dass es in Gündelbach in den Bach Metter abgeleitet werden muss. 

Betriebselektriker Markus Hörsch ist verantwortlich für die Technik in der Kläranlage Strudelbach und in der Pumpstation 37 (Bild: ABB).

ACQ580 kann fast alle Verzopfungen lösen

Vor der Installation des ACQ580 wurden die Motoren nicht elektronisch, sondern mittels klassischem Stern-Dreieck-Anlauf gestartet. Ist der Anstau so hoch, dass Wasser abtransportiert werden muss, beginnt heute der ACQ580 bei jedem Startvorgang mit der Pumpenreinigung und geht dann direkt in die Leistungsphase. Zeichnet sich während des Pumpens wieder ein Verzopfen ab, bricht der Frequenzumrichter den Pumpvorgang ab und startet erneut die Reinigungsfunktion. Meistens gelingt es dadurch, die verknoteten Feuchttücherballen wieder zu lösen. Gelingt dies nicht, geht der Frequenzumrichter auf Störung.      

Seit der ACQ580 im Einsatz ist, haben sich die Serviceeinsätze mehr als halbiert. Die Menüstruktur ist selbsterklärend und gut verständlich. Das Design und die Anschlussmöglichkeiten des ACQ580 sind strukturiert und mit Überlegung aufgebaut. Das macht den Frequenzumrichter bedien- und montagefreundlich. Fazit: Der ABB-Frequenzumrichter ist laut den Verantwortlichen der Kläranlage eine gute Investition gewesen, da viele Serviceeinsätze eingespart werden konnten.

Der Motor von Pumpe 2 (rechts) wurde als erster mit einem ACQ580 geregelt (Bild: ABB).

Im November 2022 wurde auch der zweite Pumpenmotor in der Pumpstation 37 mit einem ACQ580 ausgestattet. Seit der Installation der ersten Frequenzumrichters hat der Pumpenmotor 2 alleine den Trockenwetterabfluss bewältig. Motor 1 mit dem Dreieck-Stern-Anlauf hat sich nur dann zugeschaltet, wenn die Pumpe 2 bei einem Regenereignis das anfallende Wasser nicht alleine abtransportieren konnte oder Motor 2 infolge Verzopfung ausfiel. Für die Zukunft wird angedacht, bei jedem Start die Pumpenmotoren, die nun beide frequenzumrichtergeregelt sind, zu wechseln, um überlange Laufzeiten einer Pumpe und damit einen einseitigen Verschleiß zu verhindern.  

Verzopfung durch Feuchttücher und die damit verbundene Wartung ist nur eine von zahlreichen Herausforderungen für die Betreiber von Wasser- und Abwasseranlagen. Wie die Branche Themen wie steigende Energiekosten und Fachkräftemangel anpacken kann, zeigt Boris Vaihinger, Branchenmanager Wasser & Abwasser bei ABB Motion Deutschland, im Gespräch mit unserem Redaktionsteam: https://destination-zukunft.abb.com/energieeffizienz-ist-der-rote-faden-der-sich-durch-alles-zieht