Pneumatische Lösungen für Wassertechnik

REALISIERUNG UND OPTIMIERUNG
P&A ENGINEERING & ANLAGENBAU
Pneumatische Lösungen für
Wassertechnik
China begegnet instabiler Stromversorgung mit Pneumatik
Wasseraufbereitung ist neben der
Abwassertechnik einer der Kernbereiche der Prozessautomation.
B.02
In China werden Wasserströme
immer mehr durch Pneumatik
geregelt. Die klassische Disziplin
der Elektrik wird so mehr und
mehr verdrängt und gleichzeitig
ergänzt. In Europa hingegen ist
die Akzeptanz pneumatischer
Lösungen derzeit noch gering.
GÜNTER ÖXLER
Z
ur Herstellung eines Autos
benötigt man etwa 120.000 l Wasser, über 500 l Wasser sind für die
Produktion eines Chips notwendig. Von der Chemie/Petrochemie über die
Papier-, Lebensmittel- und Biotechnologie
bis zur kommunalen Wasser/Abwasseraufbereitung ist die Wasseraufbereitung eine
zentrale Querschnittsfunktionen in der Prozessautomatisierung.
Land des Lächelns und Wachstums
A U T O R E N
In China wird die klassische Antriebs- und
Steuerungsdisziplin der Elektrik mehr und
mehr von der Pneumatik ersetzt und ergänzt. In Verbindung mit dem kontinuierlichen Wirtschaftswachstum von 9,5 Prozent
deutet sich an, wie viel Potenzial an verlässlicher Prozesstechnik in der Volksrepublik
noch besteht. Seit Anfang der neunziger Jah-
GÜNTER ÖXLER
Sales Coordinator Process Industry
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Festo AG & Co. KG
Ruiterstraße 82
D-73734 Esslingen
Fon: 0711/347-2981
Fax: 0711/347-542981
P&A KOMPENDIUM 2004
Abb.1:Ansicht des Wasserwerkes Shaoxin / China
re etabliert sich die Prozessautomation im
Land des Lächelns. Rasant wird westliches
Wissen und Know-how importiert und auf
eigene Gegebenheiten und Voraussetzungen
angepasst. Eine gewichtige Rolle spielt dabei
die Öffnungspolitik des Landes, das sich seit
seinem Wirtschaftsreformprogramm von
1978 schrittweise für die Marktwirtschaft
geöffnet hat, aber nach wie vor eisern am
Kommunismus festhält. Privatwirtschaftlich
gesehen, gibt es in der Papier- und Pharmaindustrie, Lebensmittelherstellung sowie der
Wasserver- und -entsorgung eine deutliche
Tendenz in Richtung automatisierte Anlagen
und Prozesse. Im Vordergrund stehen rentable Anlagen, deren Neuinvestitionen immer
in Relation zum Aufwand an Wartung/Instandhaltung mit möglichst wenig Personal
und manueller Bedienung gesetzt werden.
In den 60er Jahren begann in Deutschland
die Standardisierung von Abläufen mit einfachen Auf/Zu-Stellgliedern und Armaturen,
aus denen sich Regelglieder entwickelten, die
wiederum an die Prozessleitsysteme angebunden werden konnten. Es entstanden Elektroantriebe, die für größere Drehmomente
und mehrfache Umdrehungen angewendet
wurden und somit prädestiniert waren für
größere Prozessventile in der kommunalen
Wasserversorgung. Parallel sind pneumatische Schwenkantriebe meist in 90°-Ausführung für die kleineren Antriebslösungen mit
Auf/Zu-Funktion und geringen Drehmomen-
ten eingesetzt worden, die in der Chemie zum
Tragen kamen. In China haben durch die späte Öffnung des Landes beide Technologien
ihren Einzug gefunden. Die Vorteile beider
Konzepte finden sich heute in allen Bereichen
der Prozessautomatisierung wieder.
Instabile Stromversorgung
In weiten Gegenden der Volksrepublik China ist die Stromversorgung instabil, so dass
sämtliche automatisierte Anlagen von Zeit
zu Zeit still stehen und entsprechende Prozesse lahmgelegt werden. Kostspielige Notstromaggregate sorgen für Abhilfe, jedoch
eröffnen sich mit alternativen Konzepten
wie der Pneumatik ganz neue Chancen. Die
Pneumatik hat im Gegensatz zu der herkömmlichen, elektrischen Lösung einige
Vorzüge, zu denen ein nachweislich reduziertes Investitionsvolumen, weitaus geringere installierte Leistung, Überlastsicherheit
sowie Fail-/Safe-Funktionen gehören. Selbst
bei einem Stromausfall kann der laufende
Betrieb einer Anlage durch einfaches Zwischenschalten von Niederspannungs-Akkumulatoren gewährleistet werden. Über Druckluftspeicher in Kombination mit Rückstellfedern bieten pneumatische Lösungen jede
Sicherheitsposition von Prozessgliedern und
-ventilen. Selbst bei Ausfall der Steuerspannung lässt sich jede Position des Prozessven-
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Abb.2:Einbaubeispiele für Prozessventile mit Pneumatik
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Abb.3:Einbaubeispiele im Wasserwerk :Beijing No.9
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tils anfahren oder sperren. Prozesse laufen
auch dann weiter, wenn die Spannung unterbrochen wird.
In einer Kläranlage ist bei Stromausfall der
Zulauf nicht mehr kontrollierbar, was unmittelbar zu einer Überflutung der Becken
führt. Die Konsequenz ist ein Totalausfall des
Klärwerks und das Belebungsbecken benötig
enorme Zeit zur Regeneration. Nicht viel anders verhält es sich in einem Havariebecken
eines Chemieunternehmens, das im Notfall
die Gefahr des Ablaufs in ein Gewässer nicht
bannen kann – meist mit schweren ökologischen und materiellen Folgen.
Installation, Inbetriebnahme und Wartung
können bei der Pneumatik ohne Fachkenntnisse durchgeführt werden. Fachkräfte mit
speziellen Kenntnissen der Elektrik/Elektronik werden nicht gebraucht, da die Technologie selbsterklärend ist. Ein nicht zu unterschätzender Aspekt ist zudem die weltweite
Verfügbarkeit von pneumatischen Standardkomponenten inklusive der Ersatzteile, deren Beschaffung gerade in China ein entscheidender Zeitfaktor ist. Oberste Maxime
für Anlagenbauer und Planer ist neben dem
Kostenaspekt die Betriebssicherheit und einfache Wartung. Darüber hinaus müssen
Schnittstellen verfügbar sein, die die Pneumatik schon von der Chemie her kennt und
einheitlich genormt hat. Endlagenabtastung
und Ansteuerung über Prozessregler sind hier
standardisiert und werden von vielen Herstellern angeboten. Bezüglich der Auswahl
von Komponenten und der Verfügbarkeit von
Soft- und Hardware ist dies ein klarer Vorteil
im Vergleich zur Elektrik/Elektronik.
Ein Großteil des Einsparpotenzials pneumatischer Lösungen liegt im Steuerungsteil.
Starkstromverteilungen und Schützschaltungen sind nicht erforderlich und viele Ein-/
Ausgänge von Steuerungen werden durch den
Wegfall von Steuerelementen der Elektroantriebe (Drehmomentschalter, Wicklungs- und
Phasenüberwachung sowie Temperaturschal-
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ter) überflüssig. Erhebliche Anteile der herkömmlichen Schaltschrankarchitektur sind
durch die Ventilinseltechnologie substituierbar, was dann wiederum ein übergreifendes
Denken zwischen der maschinentechnischen
und elektrischen Ausrüstung bedingt.
Marktsituation in China
Derzeitig stellt sich der Markt von Prozessventil-Herstellern recht bunt dar: Qualität
und Technik ist in allen Ausprägungen vertreten, wobei die ausländischen Hersteller
von Antrieben – sowohl pneumatisch als
auch elektrisch – momentan nur eine untergeordnete Rolle spielen. Der chinesische
Armaturenmarkt setzt sich aus mehr als
700 lokalen und einer Vielzahl ausländischer
Hersteller zusammen. Zukunftschancen bieten sich demjenigen, der neben einem System-Konzept auch die passende Serviceleistung anbieten kann. In erster Linie ist es
der Kundennutzen, der Wettbewerbsvorteile
schafft, gepaart mit Wirtschaftlichkeit und
Funktionalität. Der Erfolg der Pneumatik
basiert auf dem einfachen Verständnis, die
schnell für eine beherrschbare Technologie
sorgt. Ein schnell erworbenes Basiswissen ist
zudem für die investitionssichere Planung
wichtig, vor allem, wenn die Pneumatik noch
ausbaufähig und gleichzeitig offen für elektrische Schnittstellen sein soll.
Ein überdurchschnittliches Wachstum zeichnet die Märkte Biotechnologie, Umwelttechnologien, Wasser und Abwasser, regenerative Energien, Gentechnik und Stammzellen
in China aus. Prognostiziert werden über
150 Mrd. US-Dollar für die Bereiche Umwelt, regenerative Energien und Wasser –
Tendenz steigend. Die Biotechnologie wächst
mit über 20 Prozent, 200 Unternehmen sind
an der Börse gelistet. Umwelt und Wasser
wachsen mit über 15 Prozent, 50 Unternehmen agieren an der Börse, 200 weitere sind
auf der Warteliste. Noch stärker zeigen sich
die regenerativen Energien (17,5 Prozent
Wachstum mit 120 Unternehmen an der
Börse). Insgesamt gesehen betrug 2002 der
Umsatz über 40 Mrd. US-Dollar. Für 2006
werden über 75 Mrd. US-Dollar erwartet.
Die gesamte Umweltindustrie wird in China
mit über 100 Mrd. Dollar gefördert. Der Umweltschutz nimmt im Rahmen des zehnten
Fünfjahresplans eine Vorzugsstellung ein.
Die chinesische Regierung investiert RMB
700 Mrd. in den Umweltschutz, dies entspricht einer Steigerung von 94.4 Prozent gegenüber dem neunten Fünfjahresplan.
Vor allem der Zielmarkt ‚Kommunales Wasser und Abwasser‘ ist in China nicht zu
vernachlässigen: Zwei Drittel der 668 Städte
Chinas leiden unter fehlenden Wasserressourcen. Die Wasserverschmutzung verschärft die
Lage zusehends. In den kommenden zehn
Jahren werden in die Abwasserbehandlung
36 Mrd. US-Dollar investiert. Man verspricht
sich damit einen erheblichen Einfluss auf
die Industrie und das Wirtschaftswachstum.
Ende 2000 gab es nur 430 Abwasserreinigungsanlagen. Der Anteil der Abwasserreinigung liegt damit bei 23,7 Prozent. Bis 2010
müssen 90 Prozent aller Städte mit einem Abwasserrohrleitungsnetz ausgerüstet werden.
Die Analyse der Wasserindustrie in China
zeigt eindeutig, dass die kommenden zehn
Jahre bis 2012 eine Spitze der Investitionen in
der Abwasserbehandlung in China bringen.
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