Den Zopf am Schopf packen – Frequenzumrichter senkt Zahl der Serviceeinsätze in Pumpstation

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Fachbeitrag von Boris Vaihinger, Branchenmanager Wasser und Abwasser ABB Motion Deutschland

Die Kläranlage Strudelbach der Stadt Vaihingen an der Enz betreibt die Pumpstation 37 zum Abtransport von Abwasser eines Ortsteils sowie von Sickerwasser einer ehemaligen Hausmüll- und heutigen Erddeponie. Das häufige Verzopfen der dortigen Pumpen war früher ein großes Problem, da die Station weit entfernt liegt. Dank des ABB-Frequenzumrichters ACQ580 mit integrierter Pumpenreinigungsfunktion gibt es heute kaum noch Serviceeinsätze.

Pumpstation 37 liegt weit von der Kläranlage Strudelbach entfernt, was die Serviceeinsätze aufwendig macht (Bild: ABB).

Seinen Platz in der Pumpstation 37 verdankt der ACQ580-Frequenzumrichter einem weit verbreiteten Problem in der Abwasserwirtschaft: dem Verzopfen von Pumpen. Bis Mitte der 2010er-Jahre war dies noch kein Thema für den Betreiber der Pumpstation, die Kläranlage Strudelbach der württembergischen Stadt Vaihingen an der Enz. Erst das verstärkte Aufkommen von Feucht-, Baby- und Hygienetücher brachte dies auf die Agenda. Denn die Tücher enthalten Kunstfasern. Das macht sie zwar reißfest, dafür lösen sie sich im Gegensatz zu Toilettenpapier aber 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

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

Verstopfte Pumpen infolge nicht aufgelöster Gewebeknäuel gibt es auch auf der Kläranlage Strudelbach. Dort sind die Pumpen aber rasch erreichbar. Für die Pumpstation 37 gilt das nicht, denn diese liegt rund 12 km entfernt auf der Gemarkung des Ortsteils Horrheim. Servicefahrten dorthin sind zeitintensiv. Vor Ort muss 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. Auch nachts und an Wochenenden musste der Bereitschaftsdienst regelmäßig ausrücken.

Anfänglich wurde versucht, durch Sensibilisierung der Bevölkerung für eine korrekte Entsorgung von Feuchttüchern den häufigen Betriebsstörungen Herr zu werden. Aber weder dies noch eine veränderte Geometrie der Pumpenlaufräder brachte den gewünschten Erfolg. Bei der Suche nach einer praxisbewährten Lösung sind die Technikverantwortlichen des Klärwerks dann auf den Frequenzumrichter ACQ580 von ABB gestoßen.

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 Langem technisch betreut werden.

Der Frequenzumrichter ACQ580 verfügt über eine integrierte Pumpenreinigungsfunktion (Bild: ABB).

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.

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.

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

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.

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.


Abwasserbeseitigung Vaihingen an der Enz
Die Stadt Vaihingen an der Enz betreibt 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.


www.abb.de

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