Planungsmethodik für EMSRL-Technik in Abwasserreinigungsanlagen

Planungsmethodik für EMSRL-Technik in Abwasserreinigungsanlagen

Rico Graf

Die Bachelor-Thesis befasst sich mit der Elektro-, Mess-, Steuerungs-, Regelungs- und Leittechnik-planung (EMSRL) von Abwasserreinigungsanlagen. Die Hauptaufgabe der EMSRL-Planung von Kläranlagen liegt darin, eine hohe Anlagenverfügbarkeit und Funktionssicherheit zu gewährleisten. Geprüft wurde, mit welcher Methodik der EMSRL-Planung diese Aufgabe bestmöglich erfüllt werden kann. Dazu wurde das spezifische Grundlagenwissen und geltende regulative Rahmenbedingungen für den Abwasserbereich erarbeitet. In einem weiteren Schritt wurde die aktuelle Planungsmethodik des Industriepartners und der Abwasserbranche analysiert und Verbesserungsmöglichkeiten aufgezeigt. In einer Matrix wurden die Schnittstellen zu anderen Gewerken aufgeführt und beschrieben. 

Anhand einer Referenzanlage wurden für den Kläranlagenbetrieb relevante EMSRL-Komponenten bestimmt und in einem Prozessschema dargestellt. Auf dessen Basis wurde ein Elektroprinzipschema entwickelt, das den Aufbau der elektrischen Versorgung von relevanten EMSRL-Komponenten aus dem Prozessschema abbildet. Das Prinzipschema ermöglichte die Bestimmung von 16 kritischen Punkten, die die Funktionssicherheit der EMSRL-Komponenten gefährden könnten. Diese kritischen Punkte wurden anschliessend einer Risikoanalyse unterzogen, aus der mögliche Massnahmen zur Risikominderung abgeleitet werden konnten.

Abb. 1 Risikoanalyse kritische Punkte elektrischer Komponenten

Abschliessend wurden Möglichkeiten der digitalen Modellierung mit Building Information Modeling (BIM) sowie Internet of Things (IoT) für den Abwasserbereich beschrieben und ein Algorithmus zur Auslegung einer Netzersatzanlage entwickelt. 

Es zeigte sich, dass in der Planungsmethodik vom Industriepartner sowie generell in der Branche Verbesserungspotential besteht, das mit klaren Strukturen und möglicherweise dem Einsatz von BIM ausgeschöpft werden könnte. Weiter zeigt das Resultat der Risikoanalyse, dass ausschliesslich die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) ein sehr hohes Risiko für die Funktionssicherheit von Kläranlagen darstellt. Mögliche Massnahmen zur Risikominderung der SPS sind die redundante Ausführung, eine Ersatzteilgarantie des Lieferanten, die Aufnahme der SPS in den Lagerbestand oder ein Ersatzteilpool gemeinsam mit anderen Kläranlagen. Für weitere acht kritische Punkte (gelb) waren Massnahmen zu prüfen.

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