Komplette Systeme aus einer Hand: Am Beispiel einer Umkehrosmose-Anlage zeigt Bürkert seine Kompetenz

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1 Komplette Systeme aus einer Hand: Am Beispiel einer Umkehrosmose-Anlage zeigt Bürkert seine Kompetenz White Paper November 2015

2 Komplette Systeme aus einer Hand am Beispiel einer Umkehrosmose- Anlage Cyrus Ardjomandi, Segment Management Water Individuelle Systemlösungen für die Industrie, dafür steht Bürkert Fluid Control Systems. Die Kompetenz des Unternehmens geht weit über die Entwicklung und Fertigung hochwertiger Komponenten für das Messen, Steuern und Regeln von Gasen und Flüssigkeiten hinaus. Das demonstrieren die Bürkert-Experten auf der Aquatech anhand eines Umkehrosmose-Skids zur Wasserentsalzung, das mit Bürkert-Produkten konstruiert wurde. Das Bürkert-Systemhaus baute unter Verwendung von Bürkert-Komponenten eine Umkehrosmose-Anlage, die zur Entsalzung von industriellen Prozesswässern oder Trinkwasser eingesetzt werden kann. Anhand der Anlage sollen Bürkerts Fähigkeiten zur Entwicklung individueller Systemlösungen und Automatisierungskonzepte auf Basis eigener Produkte und umfassenden Knowhows gezeigt werden. Auf der Aquatech, die Anfang November in Amsterdam stattfindet, kann das transportable Gerät in Aktion bewundert werden. Wir planen jetzt natürlich nicht, Umkehrosmose-Skids in unser Produktprogramm aufzunehmen, erläutert Cyrus Ardjomandi, Segment Manager Water bei Bürkert. Es geht hier um eine Schauanlage, die unsere Möglichkeiten und das Spektrum der vielen Einzellösungen für die Wasserbehandlung anschaulich im praktischen Einsatz zeigt, erläutert Ardjomandi. Mit unserer Systemkompetenz für Anwendungen rund um das Thema Wasser generieren wir am Ende immer einen Nutzen für unsere Kunden. Umkehrosmose-Anlage 2

3 Grundsätzlicher Anlagenaufbau Die Schauanlage besteht aus einem Kreislaufsystem zur Entsalzung enthärteten Wassers. Für die Demonstration werden Permeat und Konzentrat in einen gemeinsamen Sammelbehälter gefördert und von dort wieder als Rohwasser entnommen. Das Wasser passiert zunächst einen 20 -Feinfilter mit einer 5µm- Filterkerze und wird dann in drei Membranmodulen entsalzt. Eine Kreiselpumpe mit Frequenzumrichter arbeitet als Hochdruckpumpe, eine energieeffiziente Umwälzpumpe mit Frequenzumrichter sorgt für den Kreislauf des Wassers. Ein ultraleiser Kompressor stellt die Prozess-Steuerluft für die pneumatischen Ventile zur Verfügung. Für die anschauliche lokale Anzeige der einzelnen Volumenströme hat Bürkert auf Schwebekörperdurchflussmesser zurückgegriffen, die in der Wasseraufbereitung meist eingesetzt werden. Zusätzliche Flügelradsensoren die sich besonders zur Messung nicht leitfähiger Medien eignen erfassen ebenfalls die Durchflüsse und leiten diese an die Steuerung weiter. Druckschalter übernehmen die Überwachung des Eingangs- und Systemdrucks. Die Permeatleistung der Anlage beträgt ca. 300 l/h bei einer Entsalzungsrate von bis zu 97 % und einer Ausbeute von 75 %. Der Betriebsdruck erreicht etwa 9 bar. Das Bürkert-Systemhaus baute unter Verwendung von Bürkert-Komponenten für die Aquatech eine Umkehrosmose-Anlage, die zur Entsalzung von industriellen Prozesswässern oder Trinkwasser eingesetzt werden kann. Für jeden Fall der passende Typ Mehrere perfekt abgestimmte Armaturen steuern die Flüssigkeitsströme: Ein besonders wartungsarmes und kompaktes Eingangsmagnetventil vom Typ 6213, das leise, energie- und kostensparend arbeitet, gibt den Zufluss zur Anlage frei. Drei Prozessventile mit Steuerkopf sind für die Konzentratregelung, die Konzentratumgehung und die Rezirkulation vorgesehen und auf einem geschweißten, multifunktionellen Ventilblock kombiniert. So können sie einfach ausgetauscht und optimal an die Druckluftversorgung angeschlossen Umkehrosmose-Anlage 3

4 werden. Die Sitzventile können als Regelventile (Typ 2301) oder als Schaltventile (Typ 2101) eingesetzt werden. Das Konzentratregelventil regelt das Verhältnis von Permeat zu Konzentrat auf 3:1, was einer Ausbeute von 75 % entspricht. Die Konzentratumgehung öffnet zum Anfahren und bei der Spülung. Die Rezirkulation ist in diesem Fall fest eingestellt auf einen Wert von 700 l/h. Die Regelung der Volumenströme für die drei Ventile übernimmt der auf der Permeatseite eingebaute Durchfluss-Controller Typ Er beherrscht stetige, 2-Punkt, 3-Punkt und Ein/Aus-Regelung sowie die Verhältnisregelung. Multitalent für Messwertverarbeitung Für die Steuerung von Sensoren ist der Multifunktionstransmitter Typ 8619 multicell verantwortlich. Er ist als Panel in die Vorderseite eines Edelstahl- Schaltschranks eingebaut und bietet das Monitoring sämtlicher Messwerte in Echtzeit auf seinem Display. Der Typ 8619 kann natürlich auch einzeln in der Anlage oder direkt an der Rohrleitung montiert werden. multicell ist modular aufgebaut und nimmt bis zu sechs Signalein- und -ausgänge auf, zum Beispiel Druck, Durchfluss, ph-wert, Leitwert, Redox-Potenzial oder freies Chlor. Hinzu kommen mathematische Funktionen, Regelungsfunktionen und Daten- Logging. Er kann kundenspezifisch auf die jeweilige Anwendung vorkonfiguriert werden und zeigt alle gemessenen Parameter in Echtzeit an. Außerdem gibt er Dank seiner mathematischen Funktion die Rückhaltung, Ausbeute und den Differenzdruck der Membranen an, so dass der Anlagenbediener einen kompletten Überblick über die kritischsten Werte einer Umkehrosmoseanlage vor Ort erhält. Bei Grenzwertüberschreitung überträgt das Gerät digitale Signale an die Steuerung. Für die Steuerung von Sensoren ist der Multifunktionstransmitter Typ 8619 multicell verantwortlich. Er ist als Panel in die Vorderseite eines Edelstahl-Schaltschranks eingebaut und bietet das Monitoring sämtlicher Messwerte in Echtzeit auf seinem Display. Umkehrosmose-Anlage 4

5 Online-Monitoring für Wasseranwendungen Mit dem Online-Analyse-System Typ 8905 hat Bürkert auch ein kompaktes, modular auf bis zu 30 Analyse-Sensoren (Cubes) erweiterbares einzigartiges Komplettsystem für die Wasseranalytik im Programm. Fünf Sensoren direkt an der Schauanlage werden mit dem Typ 8905 über einen von Bürkert angepassten Feldbus (büs) verbunden: beim Rohwasser werden ph-wert, Redox- Potenzial und Leitfähigkeit gemessen, im Reinwasser ph-wert und Redox- Potenzial. Dadurch wird die Ablesung der Messwerte in Echtzeit möglich. Typ 8905 eröffnet vor allem Wasserwerken neue Optionen der Prozesskontrolle und Qualitätssicherung. Da diese Cubes mit einem am anderen Ende des Standes stehenden kompletten Messsystem Typ 8905 verbunden sind, kann man deren Messwerte dort direkt, oder sogar über die App für Handy und Tablet in Reichweite abrufen. Schaltschrankkonfiguration vom Profi Auch die SPS nebst 10 -Display zur Steuerung der Anlage ist in den Schaltschrank integriert. Angezeigt wird das Fließbild der Anlage mit den animierten Steuerungskomponenten. Die gesamte Konzeption und Bestückung des Schaltschranks wurde im Bürkert-Systemhaus in Menden erstellt. Der gesamte elektrische Aufbau entspricht VDE 0100 und VDE 113. Mit seinem Schaltschrankbau bietet Bürkert die komplette Automation aus einer Hand. Bei der Umkehrosmose-Anlage laufen nur die elektrischen Komponenten über den Schaltschrank, die pneumatische Ansteuerung erfolgt direkt an den Ventilblöcken in der Anlage. Selbstverständlich können zusätzlich die Ventilinseln von Bürkert in ein und derselben Schaltschrankinstallation integriert werden. Einzigartig bei den Ventilinseln ist die direkte Schnittstelle zur Siemens S7 Steuerung. Das ganze Spektrum der Sensorik Um eine Anlage zu steuern und Durchflüsse zu regeln bedarf es präziser und zuverlässiger Sensoren. Hier bietet Bürkert ein breites Spektrum an, von dem auch die Umkehrosmose-Anlage profitiert. Einer besonderen Bedeutung auch unter Sicherheitsaspekten kommt den Drucksensoren zu. Bürkert entschied sich für zwei platzsparende Drucktransmitter und -schalter Typ 8311, die den Druck vor und nach der Hochdruckpumpe messen. Außerdem dienen sie dem Trockenlaufschutz der Pumpe und der Überdrucksicherung des Systems. Weitere Drucksensoren mit keramischer Messzelle vom besonders widerstandsfähigen Typ 8316 sind nach den Druckrohren angeordnet. Mit ihrer Hilfe wird der Differenzdruck der Membranmodule jeweils vor und hinter den Membranen überwacht. Steigender Differenzdruck kann ein Indikator für Scaling oder Fouling der Membran sein. Mehrere Flügelradsensoren des Typs 8030 liefern Durchflusswerte für die Anlagensteuerung. Sie lassen sich bei geringem Druckverlust sehr wirtschaftlich und platzsparend in Rohrsysteme integrieren und können direkt an die SPS angeschlossen werden. Das Rohwasser und das Permeat werden durch je einen Leitfähigkeitssensor Typ 8220 überwacht, dessen Signal über den multicell-transmitter verarbeitet wird. Der Füllstand im Sammelbehälter schließlich wird berührungslos mit einem Radarsensor vom Typ 8136 überwacht. Dieser Kompakttransmitter eignet sich zur Füllstandmessung kleiner und großer Behälter. Umkehrosmose-Anlage 5

6 Auch wenn das auf der Aquatech gezeigte Umkehrosmose-Skid von Bürkert mit der umfassenden Ausstattung nicht realen Betriebsbedingungen entspricht, steht die Anlage für das umfassende Know-how des Unternehmens in diesem Bereich. Die Anlage wird es so in der Realität nicht geben. Dennoch zeigt sie alle Möglichkeiten und Funktionsbaugruppen, die Bürkert seinen Kunden in diesem Industriezweig anbieten kann, erläutert Cyrus Ardjomandi. Umkehrosmose-Anlage 6

7 Kontakt Können wir auch Ihnen helfen, Ihre Anlagen zur Dampfsterilisation zu optimieren oder haben Sie weitere Fragen? Dann kontaktieren Sie einfach: Bürkert Fluid Control Systems Bürkert Werke GmbH Cyrus Ardjomandi Segment Management Water Christian-Bürkert-Straße Ingelfingen Telefon Telefax Website: Umkehrosmose-Anlage 7