Wenn Kühlsysteme und Verdunstungskühlanlagen ins Internet der Dinge umziehen
Technologien und Services, die über das Internet of Things (IoT) vernetzt sind, begegnen uns inzwischen täglich. Im gewerblichen Bereich gilt der Einzug ins Internet of Things als wichtiger Innovationstreiber und essenzieller Schritt in Richtung Industrie 4.0. Die Möglichkeit, Daten aus praktisch allen Bereichen der Produktion und Dienstleistung digital zu erfassen, zu verarbeiten und aufzubewahren eröffnet Unternehmen neue Möglichkeiten für vorausschauendes Planen, Handeln und Wirtschaften.
Auch bei der effektiven Digitalisierung von Messdaten aus Produktionsanlagen ist die Berücksichtigung betriebsbegleitender Prozesse wie die Wasserbehandlung von Kühlsystemen und Verdunstungskühlanlagen ein bedeutender Sicherheits- und Wirtschaftsfaktor. Dies gilt insbesondere für Anlagen, die unter die Hygieneverordnung der 42. BImSchV fallen. Sowohl die Hygiene- als auch die Betriebssicherheit lassen sich durch die Verknüpfung mit einer intelligenten Bioziddosierung unter Einhaltung der Vorgaben deutlich optimieren. Zusätzlich können Kosten eingespart werden.
Mit einer Wasserdatenmanagement-Lösung (WDM) - wie dem "ST-TEC Aquis Touch" der Schweitzer-Chemie - können Betriebsdaten eines Kühlsystems oder einer Verdunstungskühlanlage über eine Online-Messung automatisch registriert, digitalisiert und visualisiert werden. Sie ersetzen so Betriebsprotokolle, die bislang häufig aufwändig bei Anlagenrundgängen händisch erstellt werden. Die gesammelten Daten bieten einen transparenten Einblick in das Kühlsystem und können über eine Schnittstelle an andere Systeme weitergeleitet werden (zentrale Schaltwarte, GLT, ZLT), von wo aus dann auf Veränderungen im Anlagenbetrieb zeitnah und präzise reagiert werden kann. Zusätzlich ermöglicht das Managementsystem die Steuerung wichtiger Kernprozesse der Kühlwasserbehandlung, wie zum Beispiel die Absalzung und die Bioziddosierung.
Wie funktioniert ein Wasserdatenmanagementsystem?
Das Wasserdatenmanagement (WDM) von Schweizer Chemie - ein in der Branche richtungsweisender Ansprechpartner für die industrielle Wasseraufbereitung und -behandlung - ist als Mehrkanalmessgerät auf eine Kunststoffplatte anschlussfertig vormontiert, wobei die Messwerterfassung im Bypass erfolgt. Die Ausstattung ist variabel und umfasst beispielsweise Sensoren zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit, des pH-Werts oder der Trübung.
Neben den direkt gemessenen Parametern können im System zusätzliche analoge und digitale Messwerte und Signale verarbeitet werden. In Kombination mit entsprechender Anlagentechnik ist das WDM daher zur Erfassung von Verbrauchsmengen wie Zusatzwasser, Abwasser und Wasserbehandlungsprodukten geeignet.
Wasserdatenmanagementsystem (WDM) inklusive bedarfsgerechter Bioziddosierung und weiterer Messperipherie (z.B. pH-Wert, Leitfähigkeit, Zusatzwasser, Abwasser) als Indoor-Lösung (links) und in einem wetterfesten Schrank mit Sandfilter (rechts).
Bedarfsgerechte Bioziddosierung und qualitätsgesteuerte Absalzverriegelung
Eine Besonderheit des WDM von Schweitzer Chemie ist die Desinfektionsmittelüberwachung mittels "ST-TEC Krypton DES Touch" zur Messung von freiem Chlor im Umlaufwasser. Damit ist es möglich, ein Biozid auch bei wechselnden äußeren Faktoren, wie Wetter oder Pollenflug, bedarfsgerecht zu dosieren. Die Anlage überwacht außerdem kontinuierlich den Chlorgehalt im System und verriegelt beim Überschreiten eines frei definierbaren Grenzwerts automatisch das Absalzventil. Damit können gezielt die Vorgaben zum Einleiten des Kühlwassers ins Abwasser eingehalten werden. Zusätzlich wird jede einzelne Bioziddosierung überwacht und löst einen Alarm aus, falls der vorgegebene Mindestwert für Chlor nicht erreicht wird.
Kernaspekte des digitalisierten Wasserdatenmanagements auf einen Blick
Relevante wasserchemische Parameter, Zustände und Alarme wie elektrische Leitfähigkeiten, pH-Wert, Trübung und freies Chlor können in Echtzeit gemessen, Zusatz- und Abwassermengen sowie Verbrauchsmengen des Biozids und des Korrosionsschutzmittels erfasst werden. Die detaillierte Datenerfassung- und Auswertung führt zu einer wirtschaftlicheren Fahrweise (optimierter Energie- und Wasserverbrauch) und Einsparungen bei den Betriebskosten. Zugleich erhöht sich die Betriebssicherheit dank Prozessvisualisierung und Analysemöglichkeiten von Störungen. Der verringerte Betreuungsaufwand für Anlagen senkt die Personalkosten.
Eine bedarfsgerechte Bioziddosierung optimiert den hygienischen Betrieb bei wechselnden Umweltbedingungen, die Überwachung und Steuerung des abwasserrelevanten Parameters „Freies Chlor“ automatisiert die Einhaltung des Grenzwerts und macht ihn gleichzeitig nachweisbar für die Behörden.
Die Erfüllung der Anforderungen der 42. BImSchV und der VDI 2047 Blatt 2 (Dokumentation, Sicherstellung des ordnungsgemäßen Betriebs, betriebsinterne Untersuchungen) inklusive der manipulationssicheren Speicherung der Messdaten über einen Zeitraum von bis zu drei Jahren sorgt für ebenso für Zukunftssicherheit wie die vielfältigen Anbindungsmöglichkeiten des Wasserdatenmanagements an eine Online-Plattform oder vorhandene GLT-Systeme.
Übertragung der Daten auf eine Wasserdatenmanagement-Online-Plattform (IoT-Plattform)
Alle Daten, die an und in Maschinen, Objekten und Anlagen messbar sind, lassen sich auf einer Online-(IoT-)Plattform vereinen. Durch vielfältige Analysemöglichkeiten können Probleme und Verbesserungspotentiale frühzeitig und schnell erkannt werden. Das reduziert die Reaktionszeit und vereinfacht die Fehleranalyse erheblich und spart den Unternehmen somit Zeit und Geld ein. Ein Anbieter einer maßgeschneiderten Lösung für die Wirtschaftsfelder Energie, Wasser und Hygiene ist der bei München ansässige IoT-Spezialist Juconn. Die von Juconn bereitgestellte Plattform schließt eine übersichtliche Darstellung und revisionssichere Aufbewahrung aktueller und historischer Betriebsdaten mit Analysefunktion ein und bietet ein individualisierbares Alarmmanagement sowie ein automatisches Berichtswesen, das den Betreiber von Verdunstungskühlanlagen beim Erfüllen der formalen Pflichten der 42. BImSchV unterstützt.
Das WDM sendet die Daten an das Gateway, welches wiederum über das Mobilfunknetz (LTE mit UMTS-Fallback) mit den Servern des IoT-Dienstleisters Juconn verbunden ist. Die genutzten Server stehen in Deutschland und unterliegen modernsten Sicherheitsstandards. Hier werden die Daten gespeichert, verarbeitet und an den Browser des Nutzers gesendet (Abbildung 7). Die Nutzung der Plattform findet geräte- und standortunabhängig über einen Browser statt. Die Kommunikation zwischen Gateway und Wasserdatenmanagement erfolgt dabei nur in eine Richtung, sodass eine Manipulation der Steuerung des WDMs über das Gateway ausgeschlossen ist. Die analysierten Daten aller Maschinen und Geräte sind jederzeit zur Echtzeitbetrachtung auf dem Desktop von PC, Tablet oder Smartphone abrufbereit.
Die Daten des WDM werden per Gateway über ein Mobilfunknetz mit schnellem LTE an den bereitgestellten Cloud-Server übertragen und dort verarbeitet. Die aufbereiteten Daten werden dem Nutzer geräte- und standortunabhängig im Browser übersichtlich dargestellt.
In einem übersichtlichen Anlagenschema mit den wichtigsten Live-Daten und Störmeldungen sieht man den Status des Systems auf einen Blick in Echtzeit (Abbildung 8) („max. Chlor“ markiert die Verriegelung aufgrund eines zu hohen Wertes von freiem Chlor).
Ein Alarm-Management leitet individuell konfigurierbare Alarme per E-Mail oder SMS an Empfänger weiter. Außerdem erlaubt die Alarme- und Ereignisliste der vorangegangenen Woche eine regelmäßige und einfache Beurteilung des Systems. Das von Juconn entwickelte integrierte Analyse-Tool macht bis zu 40 verschiedene Parameter für einen beliebigen Zeitraum darstellbar. Dies ermöglicht die erleichterte Fehleranalyse und genaue Beurteilung des Systems.
Die digitale Plattform erstellt automatisch einen wöchentlichen Bericht über die wesentlichen Betriebsparameter, welcher automatisch per E-Mail versendet werden kann. Das Erstellen eines Verbrauchsberichts über Chemikalienverbrauch, Zusatzwasser- und Abwassermenge für einen beliebigen Zeitraum ist ebenfalls integriert. Die immer umfangreicher werdenden Anforderungen an die Überwachung von Verdunstungskühlanlagen lassen sich durch Nutzung einer flexiblen, nach Bedarf erweiterbare IoT-Plattform zukunftssicher gewährleisten.
Autoren:
Johannes Puy Julian Dawo
CEO/CTO Juconn GmbH, CTO Juconn GmbH Unterföhring Unterföhring
Erschienen im gwf Wasser+Abwasser - Magazin https://www.linkedin.com/posts/gwf-wa_brandneue-industriebetriebe-wasser-activity-6803316038843949056-KjBX
05/2021