Wie bekommt man Leute dazu, über die Energieeffizienz in ihren Prozessen nachzudenken? Trotz aller Präsenz in den Medien findet das Thema in den Produktionshallen immer noch zu wenig Aufmerksamkeit. „Es ist unabhängig von der Branche: Man ist eigentlich zufrieden, wenn die Pumpe läuft, über das ‚Wie‘ macht man sich keine Gedanken“, so die Erfahrung von Heiko Flurschütz, Leiter Industrie, Wasser/Abwasser, Energie in der Region Südwest bei KSB. „Häufig bekommen es die Unternehmen noch nicht mal mit, wenn sich eine Pumpe sinnlos ein- und ausschaltet. Dabei sollte dies allein aus Gründen der Lebensdauer vermieden werden.“ Allerdings – so die Erfahrung von Flurschütz – wollen die Anwender keine High-End-Lösungen, sondern einfache Tools.
Den ersten Schritt hat KSB im Jahr 2010 mit dem Pumpmeter gesetzt. Diese Einheit, quasi die digitale Zustandsanzeige, gibt Aufschluss über den Zustand der Pumpe. Sie besteht aus Drucksensoren und einer Auswerte- und Anzeigeeinheit. Rund um die Uhr messen zwei Sensoren in der Pumpe die Drücke auf der Saug- und der Druckseite. Der Pumpmeter berechnet mit diesen Daten den Differenzdruck und ermittelt den derzeitigen Betriebspunkt, den er in Echtzeit permanent aktualisiert.
International verständliche Symbolik
Gemessene und berechnete Werte werden alternierend auf einem übersichtlichen Display angezeigt. In der typischen Kennliniendarstellung in vier Vierteln bekommt der Betreiber den Bereich angezeigt, in dem die Pumpe betrieben wird. Blinkt im Pumpmeter ein linkes oder rechtes äußeres Segment, besteht Handlungsbedarf – entweder wegen extrem niedrigem oder zu hohem Förderstrom. Ein blinkendes drittes Viertel der Kennlinie steht für den optimalen Betriebsbereich. Ein linkes Segment sieht langfristigen Optimierungsbedarf. Dank dieser Darstellung in international verständlicher Symbolik kann der Betreiber den Betriebspunkt bei der Inbetriebnahme sofort beurteilen und die Pumpe entsprechend einstellen. So sieht der Pumpennutzer auf einen Blick, ob gegebenenfalls die Verfügbarkeit gefährdet ist und ob die Pumpe effizient und damit kostensparend arbeitet.
Optimierungspotenziale erkennen
Ein aufleuchtendes EFF-Zeichen (steht für Energieeffizienz) zeigt überdies Potenzial für eine Energieeinsparung an. Details erfährt der Anwender dann mit einem Blick auf das Lastenprofil, das über das KSB-Servicetool ausgelesen und angezeigt werden kann:
- Wenn ein ausgeprägter Balken den dauerhaften Einsatz im optimalen Betriebsbereich anzeigt, sind keine Anpassungen nötig.
- Wenn es viele Betriebsstunden in Teillast gibt und sich der Betriebspunkt in einem weiten Bereich der Kennlinie bewegt, empfiehlt sich beispielsweise das Einführen einer Drehzahlregelung wie es der KSB Pumpdrive ermöglicht.
- Entfallen die Betriebsstunden auf den äußeren rechten Balken des Lastprofils, der einen grenzwertigen Betriebsbereich kennzeichnet, werden wahrscheinlich Pumpe oder Motor überlastet. Hier wäre zu hinterfragen, ob die Pumpe nicht unterdimensioniert ist. Möglicherweise bietet sich hier das Abdrehen des Laufrades zur Senkung des Energieverbrauchs an oder es ist eine neue größere Pumpe nötig.
Die Handlungsanweisungen, die sich aus dem aufleuchtenden EFF-Zeichen ergeben, können ganz unterschiedlich sein. Schließlich muss die Pumpe immer im Gesamtsystem gesehen werden, aber denkbar sind zum Beispiel die Installation eines Frequenzumrichters, das Ändern einer Rohrleitung, der Einbau eines energieeffizienten Motors oder Armatur oder eben eine Änderung der Hydraulik.
Logischer Folgeschritt
40 000 Pumpmeter wurden bisher ausgeliefert. „Wir wollten jedoch noch einen Schritt weitergehen“, so Dr. Jochen Mades, Leiter der Anwendungs- und Grundlagenforschung bei KSB. Im Zuge der zahlreichen Industrie-4.0-Initiativen in der chemischen Industrie kam zunächst die Anfrage eines Chemiekonzerns, ob man die Daten auch in eine Cloud übertragen und dort auswerten könnte. Zu oft werden die Daten doch noch nicht ausgelesen oder das aufleuchtende EFF-Zeichen ignoriert, wofür Dr. Mades durchaus Verständnis zeigt: „Jeder kennt inzwischen die Situation, dass der Arbeitsalltag einfach nicht genügend Raum für weitere Maßnahmen lässt. Zwar bietet der Pumpmeter eine Klartext-Anzeige, aber für weitere Maßnahmen muss man die Daten weiterverarbeiten. Das bedeutet, man muss mit dem Notebook zur Pumpe, dort die Daten auslesen und an uns übermitteln. KSB hat daher eine drahtlose Anbindung des Pumpmeters entwickelt, sprich es wird ein GSM-Modem installiert, über das die Werte automatisch ausgelesen und übertragen werden. Dazu gehört ein entsprechendes Webportal, auf das der Anwender jederzeit zugreifen kann. Der Aufwand ist minimal und man kann nach kurzer Zeit vollautomatisch einen Bericht auf Knopfdruck anfordern.
Lösung für Pumpenverbunde
Die Lösung bietet aber noch einen weiteren Pluspunkt. Bisher konnte der Pumpmeter nur den Zustand einer einzelnen Pumpe anzeigen. Sehr häufig sind aber mehrere Pumpen zusammengeschaltet, etwa wenn die Förderströme sehr hoch sind oder eine hohe Verfügbarkeit gefordert ist, um einen möglichen Produktionsstillstand zu vermeiden. Wie diese Pumpen zusammenspielen, ließ sich mit den einzelnen Pumpmetern an den Pumpen naturgemäß nicht anzeigen. Über die drahtlose Variante lassen sich solche Mehrpumpenanlagen konfigurieren und die Laufzeiten der einzelnen Pumpen automatisch mit einem Zeitstempel versehen, sodass diese im Webportal gemeinsam ausgewertet und betrachtet werden können. Dadurch lassen sich Mehrpumpenanlagen in puncto Gesamtenergieeffizienz überprüfen.
Zur Anwendung kommt der Pumpmeter mit Modem seit Ende 2017 zum Beispiel im Pumpwerk Nufringen der Bodensee-Wasserversorgung. „Unser Hauptvorteil ist, dass wir dadurch festgestellt haben, dass die betreffenden Pumpen sehr viel in Überlast laufen“, erklärt Markus Wellinger, verantwortlicher Mitarbeiter in der Abteilung Elektro- und Maschinentechnik bei der Bodensee-Wasserversorgung Stuttgart. Nun werden die Pumpen optimiert. „Dabei stehen die energetische Optimierung und die Instandhaltung im Fokus. Mit dem Pumpmeter ist es möglich, die Pumpen so einzusetzen, dass sie im optimalen Betriebspunkt laufen und dadurch natürlich auch viel länger halten. Gleichermaßen bedeutet das ganz klar Einsparung von Energiekosten.“
Die Wireless-Lösung ist jedoch noch nicht der letzte Schritt. Statt der medienberührten Messung über den Pumpmeter sollen in Zukunft Schwingungen an der Pumpe aufgenommen und auch diese Betriebsdaten in eine Cloud überführt werden. Damit wäre das Problem der medienberührten Messungen, die etwa bei chemischen Produkten nicht immer ganz einfach sind, umgangen. Derzeit laufen die Messungen des Schwingungsaufnehmers und des Pumpmeters in ausgewählten Pilotanlagen parallel, um die Werte zu verifizieren.
Suchwort: cav0518ksb
Halle B1, Stand 227
Autor: Bryan Orchardt
Freier Journalist
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