AOX-Fallstudie: Ventilsteuerung in einer malaysischen Kläranlage

Eine kommunale Kläranlage in Penang, Malaysia, hatte Probleme mit der Betriebssicherheit ihres Aufbereitungssystems. Das tropische Klima mit einer Luftfeuchtigkeit von regelmäßig über 90 °C und Durchschnittstemperaturen von 32 °C stellte die Anforderungen an die Steuerungstechnik vor enorme Herausforderungen. 

Ventilausfälle führten zu häufigen Unterbrechungen der Aufbereitungsprozesse, was sich sowohl auf die Betriebskosten als auch auf die Aufbereitungsqualität auswirkte. Die Anlage, die rund 480.000 Einwohner versorgt, benötigte eine Lösung, die diesen Bedingungen standhält und gleichzeitig eine zuverlässige Steuerung gewährleistet.

Die Herausforderung

Die Einrichtung war mit mehreren miteinander verbundenen Problemen konfrontiert:

• Hohe Luftfeuchtigkeit und Schwefelwasserstoffbelastung führten zur Korrosion von Standard-Ventilantrieben, was alle 8-14 Monate zu Ausfällen führte
• Die manuelle Ventilbedienung auf der 4 Hektar großen Anlage erforderte einen übermäßigen Personalaufwand, insbesondere bei starkem Regen.
• Lokale Stromschwankungen während der Monsunzeit beschädigten elektronische Komponenten
• Die Einhaltung der malaysischen Umweltqualitätsvorschriften (Abwasser) erforderte eine präzisere Prozesskontrolle

„Wir steckten in einer schwierigen Situation“, erklärte Tan Wei Liang, Betriebsleiter des Werks. „Unsere Umgebung stellt hohe Anforderungen an die Ausrüstung, aber wir konnten die ständigen Reparaturen und Betriebsunterbrechungen nicht mehr ertragen.“

Die Lösung

Nach der Evaluierung mehrerer Optionen implementierte das Werk die elektrischen AOX-Ventilantriebe schrittweise. Das Implementierungsteam wählte:

• AOX-L-Serie wasserdichte lineare elektrische Antriebe für die chemischen Dosiersysteme
• AOX-Q-Serie Schwenkantriebe mit IP67-Schutz zur Belebungsbeckensteuerung
• AOX-VR modulierende Stellantriebe zur Durchflussregulierung im Vorklärbereich

Die Auswahl erfolgte anhand spezifischer Merkmale, die den Herausforderungen des Werks Rechnung trugen:

• Epoxid-Pulverbeschichtung und IP68-Schutz für Korrosionsbeständigkeit in tropischer Umgebung
• Lokale Bedieneinheiten für die manuelle Bedienung während der Wartung
• Integrierter Überspannungsschutz für Stromstabilität während der Monsunzeit
• Selbstdiagnosefunktionen, die mit ihrem vorhandenen, wenn auch eingeschränkten SCADA-System kompatibel sind

„Anfangs hatten wir Bedenken hinsichtlich der Integration in unsere älteren Steuerungssysteme“, bemerkte Nurul Hasan, Elektroingenieur des Werks. „Dank der Flexibilität der Antriebe konnten wir unsere Ventilsteuerungen jedoch modernisieren, ohne die gesamte Überwachungsinfrastruktur austauschen zu müssen, was unser Budget gesprengt hätte.“

Implementierungsprozess

Bei der Umsetzung gab es mehrere Herausforderungen, die typisch für kommunale Infrastrukturprojekte sind:

1. Erste Einschätzung: Ingenieure führten eine Standortbewertung sowohl unter Trocken- als auch unter Monsunbedingungen durch, um das gesamte Spektrum der Betriebsumgebungen zu verstehen.
2. Pilotimplementierung: Im problematischsten Bereich – der Primärkläranlage – wurden sechs Stellantriebe installiert und drei Monate lang evaluiert. In dieser Phase mussten die Steuerungsparameter und Kommunikationsprotokolle an die bestehenden Systeme der Anlage angepasst werden.
3. Phasenweise Bereitstellung: Nach der erfolgreichen Anpassung der Piloteinheiten wurden im Laufe der nächsten 18 Monate weitere 42 Aktuatoren installiert, sobald entsprechende Budgetmittel verfügbar waren.

„Die Installation verlief nicht ohne Herausforderungen“, gab Wartungsleiter Ahmad Reza zu. „Wir stellten fest, dass einige unserer Ventilflansche aufgrund vorheriger Modifikationen nicht den Standardmaßen entsprachen. Der Lieferant half uns, die Montagehalterungen entsprechend anzupassen, was uns viel Zeit und Kosten sparte.“

Ergebnisse und Vorteile

Nach 24 Monaten Betrieb mit den neuen Antrieben meldete die Anlage mehrere messbare Verbesserungen:

• Die Anzahl der ventilbezogenen Wartungsereignisse sank um 62%, von etwa 12 Vorfällen pro Quartal auf 4-5
• Der Personalaufwand für die manuelle Ventilbedienung reduzierte sich um etwa 23 Stunden pro Woche
• Energieverbrauch im Belüftungsprozess durch präzisere Steuerung um 8,3% reduziert
• Verbesserte Dosierungsgenauigkeit der Chemikalien, was zu einer Reduzierung des Koagulansverbrauchs um ca. 11% führte

„Die größte Veränderung betrifft die Zuverlässigkeit während der Monsunzeit“, bemerkte Wei Liang. „Zuvor war dies unsere schwierigste Zeit mit zahlreichen Ausfällen. Letztes Jahr konnten wir trotz einer der regenreichsten Jahreszeiten der letzten Jahre einen konstanten Betrieb aufrechterhalten.“

Finanzielle Auswirkungen

Der finanzielle Nutzen des Projekts wurde von der städtischen Wasserbehörde verfolgt:

• Die jährlichen Wartungskosten sanken um ca. 110.000 RM (~$26.000 USD)
• Die Kosteneinsparungen bei Chemikalien beliefen sich im Durchschnitt auf RM 84.000 pro Jahr (~$20.000 USD)
• Verbesserungen der Energieeffizienz führten zu Einsparungen von ca. RM 67.000 (~$16.000 USD)
• Die Amortisierungszeit wird auf 28 Monate geschätzt, etwas länger als ursprünglich geschätzt, aber immer noch innerhalb akzeptabler Parameter für die kommunale Infrastruktur.

„Die Finanzabteilung bezweifelte zunächst, ob der Aufpreis für korrosionsbeständige Antriebe gerechtfertigt war“, sagte Nurul. „Aber die längere Lebensdauer und der geringere Wartungsaufwand haben gezeigt, wie wertvoll die Investition in Geräte ist, die speziell für unsere Bedingungen entwickelt wurden.“

Ich freue mich auf

Aufgrund der Leistungsverbesserungen umfasst die Anlage AOX-Aktuatoren in ihrem Standardisierungsprogramm für laufende Modernisierungen. Sie arbeiten derzeit mit der städtischen Wasserbehörde zusammen, um die Finanzierung für Folgendes zu sichern:

• Ersetzen der verbleibenden manuellen Ventile in sekundären Behandlungsbereichen
• Upgrade auf AOX-Q Intelligente Aktuatoren mit erweiterten Kommunikationsfunktionen für kritische Prozesse
• Implementierung eines prädiktiven Wartungsprogramms auf Grundlage der jetzt verfügbaren Diagnosedaten

„Wir haben gelernt, dass die Ventilsteuerung sowohl für die Betriebseffizienz als auch für die Einhaltung von Vorschriften von grundlegender Bedeutung ist“, so Wei Liang. „Was ursprünglich als Notwendigkeit zur Lösung anhaltender Probleme begann, hat sich zu einer Chance entwickelt, unsere gesamten Behandlungsmöglichkeiten im Rahmen unserer Budgetvorgaben zu verbessern.“

Diese Fallstudie zeigt, wie eine geeignete Ventilantriebstechnologie, die zur Bewältigung spezifischer ökologischer und betrieblicher Herausforderungen ausgewählt wurde, zu bedeutenden Verbesserungen in Abwasseraufbereitungsanlagen führen kann, selbst bei der bei kommunalen Infrastrukturprojekten üblichen Implementierungskomplexität.