Samara ist die sechstgrößte Stadt Russlands und ist die Heimat von mehr als einer Million Menschen. Die Wasseraufbereitung und -versorgung sowie die Abwasserreinigung liegt in der Verantwortung von Samara Municipal Systems. Im Jahr 2015 hat das Unternehmen ein Sanierungsprogramm mit 37 Pumpenanlagen zur Druckerhöhung gestartet. Während der Austausch überalterter Technik und Hardware gegen moderne, energieeffiziente Systeme ein wichtiger Aspekt des Upgrades war, lag der Fokus zudem auf der Verbesserung des Wasserversorgungssystems.
Das Ziel dieser Optimierung war, versteckte operative Leistungsdefizite aufzudecken, den Wasserdruck auf Verbraucherseite zu verbessern, die maximale Leistung des Pumpenbetriebs sicherzustellen sowie den Anforderungen bestmöglich entsprechende Auswahl an Pumpen zu garantieren. Um dieses Ziel zu erreichen, haben die lokalen Dienstleistungsbetriebe sich für die Aquatoria Lösung entschieden. Sie wurde speziell für die Wasserindustrie entwickelt und basiert auf dem MAPS (Mitsubishi Adroit Process Software) Scada-Paket von Mitsubishi Electric.
Mit in MAPS integrierbaren Modulen, die speziell auf die Optimierung von Kontrollsystemen zur Wasserversorgung zugeschnitten sind, bietet Aquatoria dem Anwender viele nützliche Funktionen. So beinhaltet die Software Funktionen, um die Gesamtbetriebskosten der jeweiligen Pumpstationen zu verbessern, die Energieeffizienz zu steigern sowie Analysen der jeweiligen Wasserverbräuche und damit verbundene Verluste im Leitungsnetzwerk darzulegen. Als weitere Funktion bietet sich dem Anwender die Möglichkeit, die für jede Station und deren Anforderungen geeigneten Pumpen aus einer zur Verfügung stehende Datenbank auszuwählen, was zu einer weiteren Effizienzsteigerung der gesamten Anlage führt. Das implementierte GEO-Modul ermöglicht dem Betreiber einen schnellen und direkten Zugriff auf die einzelnen Stationen und ermöglicht zudem die Analyse der jeweiligen Abläufe einzelner Stationen sowie der Anlage im Ganzen.
Im Anschluss an die Sanierung der 37 Pumpenanlagen und der Umrüstung der Pumpen auf eine variable Drehzahlregelung mittels Frequenzumrichtern von Mitsubishi Electric, erfolgte die Implementierung der Aquatoria-Lösung. Dazu zählte neben der Steigerung der Energieeffizienz insbesondere auch die Verbesserung des Wasserdrucks im System, was sich letztendlich auch in einer deutlichen Reduzierung der Wasserverluste bemerkbar machte. Hierbei konnte auf den Einsatz zusätzlicher Druck- und Durchflussmessgeräte verzichtet werden, da Aquatoria mittels selbstlernender Fuzzy Logic den Wasserdruck bedarfsgerecht regelt, auch in Zeiten hoher Nachfrage, und somit die Betriebskosten deutlich reduziert. Bedingt durch die von Aquatoria ermittelte beste Auslegung der Pumpen für die jeweiligen Stationen, wird zudem deren Betrieb im Arbeitsfenster geregelt. Aquatoria ermittelt hierbei die Effizienz jeder einzelnen Pumpe, schaltet sie bedarfsgerecht zu oder ab und sichert zudem den Betrieb jeder Pumpe im bestmöglichen Arbeitsbereich.
Verbesserte Scada-Implementierung
Im Vergleich zu anderen Scada-Lösungen bietet MAPS einen Mehrwert in den jeweiligen Planungs- und Integrationsphasen eines Projekts. Während eine standardisierte Vorgehensweise bei Projekten deren einfachere Durchführung ermöglicht, bietet die Software zudem speziell auf die Wasserindustrie zugeschnittene Programmmodule. Die interaktive Kartenansicht unterstützt Ingenieure dabei, schnell und effizient auf auftretende Probleme an abgelegenen Standorten reagieren zu können. Die Bedienung von Aquatoria ist intuitiv und Betreiber können alle wichtigen Parameter sowie die jeweiligen Betriebszustände der installierten Pumpen überwachen und wenn notwendig anpassen. Durch die einfache Bedienung lässt sich der Schulungsaufwand für das Bedien reduzieren.
Aufgrund der großen Datenmengen, welche bei den heutigen Wasserversorgungs- und -aufbereitungsanlagen anfallen, ist eine manuelle Analyse zur Verbesserung – selbst durch geschultes Personal – weder profitabel noch den Qualitätsmaßstäben entsprechend machbar. Aquatoria führt im Hintergrund eine kontinuierliche Datenanalyse aus, liefert somit wichtige Auswertungen und Berichte und ermöglicht dem Betreiber zeitnah einzugreifen, sobald Leistungsindikatoren, welche nicht vom System beeinflusst werden, von der gesetzten Norm abweichen. In Aquatoria integrierte Funktionen ermöglichen dem Betreiber die schnelle und weitreichende Diagnose der angeschlossenen Komponenten.
Die Kommunikation mit dem zentralen Scada-System erfolgt mittels GSM-Protokoll. Die lokal in den Stationen von einer Mitsubishi Electric FX3U SPS gesammelten Daten werden mit Zeitstempel versehen und an MAPS weitergeleitet oder im Falle eines Kommunikationsausfalles zwischengespeichert und anschließend weitergeleitet. Zudem ermöglicht das GSM Protokoll einen Remote Zugriff seitens des Betreibers auf die untergeordneten Pumpstationen. Tiefergehende Diagnosen können so selbstverständlich zu jeder Zeit durchgeführt werden.
Ergebnisse des Upgrades
Nach Fertigstellung der Maßnahmen in den einzelnen Pumpstationen wurde die Effektivität aller durchgeführten Modifikationen sowie auch insbesondere die Energieeffizienz der Anlagen beobachtet und über einen Zeitraum von vier Monaten nach Fertigstellung untersucht. Innerhalb dieses kurzen Zeitraumes ließ sich der Stromverbrauch der gesamten Pumpstationen um 631 660 kWh gegenüber dem gleichen Zeitraum des Vorjahres reduzieren, was einer Reduzierung von 51 Prozent entspricht.
Beachtenswert ist auch, dass sich über die Verbesserung des Wasserdrucks im angeschlossenen Leitungsnetzwerk, die außerplanmäßigen Einsätze des Servicepersonals um 8 Prozent reduzieren ließen, während die Betriebsleistung durch umfassende und zuverlässige Informationen über alle wichtigen Prozessparametern verbessert werden konnte. Über den Rückgang des Energieverbrauchs hinaus hat die Implementierung von Aquatoria die Voraussetzungen zur Optimierung weiterer Geschäftsprozesse geschaffen. Samara Municipal Systems kann nun anhand von umfassenden Auswertungen aller Abläufe besser planen und bekommt aktualisierte Daten über Wasserverbräuche und eventuell im System auftretende Verluste durch vorhandene Schäden im Rohrleitungsnetz. Diese können somit zeitnah ermittelt und behoben werden.
