Hohe Druckschwankungen werden wirksam gedämpft

Hohe Druckschwankungen werden wirksam gedämpft
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22.05.2018 | OLAER Druckschlagdämpfer schützt Wasserversorgungsnetz.

Mit 40 Prozent Anteil an der gesamten Kapazität ist der Lebensmittel- und Tiernahrungshersteller Herbert Ospelt Anstalt in Bendern der grösste Verbraucher der Wasserversorgung Liechtensteiner Unterland. Verbrauchsschwankungen in diesem Betrieb könnten daher sowohl die Versorgungssicherheit im eigenen als auch im öffentlichen Netz beeinträchtigen. Dazu kommt noch, dass Druckschläge durch plötzliche Verbrauchsspitzen und schnelles Schliessen von Ventilen sich nachteilig auf die Lebensdauer von Leitungen und Armaturen auswirken könnten. Um die Wasserversorgung sowohl im kommunalen als auch im innerbetrieblichen Netz abzusichern, installierte Ospelt daher einen Druckschlagdämpfer der OLAER (Schweiz) AG. In unserem Interview beleuchten wir aufschlussreiche Aspekte über dessen Wirkprinzip und die Praxiserfahrungen des Anwenders.


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 1.         Martin Wohlgenannt:
Schon einige Monate Betriebserfahrung hat die Herbert Ospelt Anstalt als Lebensmittel- und Tiernahrungshersteller mit einer Druckschlagdämpfer-Anlage des Typs OLD 0560 DDV – CE „Forced Flow“ von OLAER. Welche Gründe führten zu dieser Investition?
 
Peter Schneider, Sales Director Water, OLAER (Schweiz) AG:
In der Produktion dieses Unternehmens treten grosse Druckschwankungen und Druckschläge auf, die sich sowohl innerhalb des Betriebes als auch in der kommunalen Wasserversorgung des Liechtensteiner Unterlandes nachteilig bemerkbar machen können. Hauptverursacher sind die ebenfalls vor einigen Monaten in Betrieb genommenen zusätzlichen drei Autoklaven, für deren Abkühlung grosse Mengen Wasser erforderlich sind.

Franz Kainz, Energiebeauftragter bei Herbert Ospelt Anstalt:
Druckschwankungen und Druckschläge traten auch schon vor der Inbetriebnahme der neuen Autoklaven auf. Mit den Autoklaven waren jedoch besonders grosse Schwankungen im Verbrauch und im Druckverlauf des Wassernetzes zu erwarten, deshalb sorgten wir mit dem Druckschlagdämpfer präventiv vor. Mit dieser Investition konnten wir sowohl die bisherige Problematik beheben als auch verhindern, dass sich Druckschwankungen und Druckschläge beim schnellen Öffnen und Schliessen der Ventile noch verstärken. Heute können wir sagen, dass die Dämpfung höchst wirksam ist und erheblich zum reibungslosen Ablauf unserer in vier Schichten laufenden Produktion beiträgt.
 
 
2.         Martin Wohlgenannt:
In anderen Betriebsbereichen des Unternehmens bewähren sich teilweise schon seit Jahren mehrere kleinere Druckschlagdämpfer. Weshalb war es trotzdem erforderlich, einen zusätzlichen grossen Druckschlagdämpfer einzubauen?
 
Peter Schneider:
Die früher eingebauten Druckschlagdämpfer befinden sich direkt in der Nähe von schnell schliessenden und öffnenden Ventilen. Sie arbeiten jedoch mit kleinerem Volumen und sind deshalb nicht in der Lage, die Auswirkungen der durch die Autoklaven verursachten Druckschwankungen auf das Versorgungsnetz auszugleichen. Der zusätzliche Druckschlagdämpfer verfügt mit seinen fünf Kubikmetern Inhalt über das Potenzial, weitgehende Druckstabilität im Versorgungsnetz des Liechtensteiner Unterlandes sicherzustellen.
 
 
3.         Martin Wohlgenannt:
Auf welche Weise ermittelten Sie den optimalen Standort des Druckschlagdämpfers?
 
Peter Schneider:
Prinzipiell ist es immer gut, wenn der Druckschlagdämpfer möglichst nahe am Verursacher platziert wird. In diesem konkreten Fall wurden an verschiedenen Orten der Anlage Druck- und Mengenmessungen durchgeführt, um den Aufstellungsort mit der besten Wirkung herauszufinden. Es stellte sich heraus, dass der Druckschlagdämpfer im Bereich des Verteilers Tiernahrung 2 im Untergeschoss die bestmögliche Wirkung erzielen wird. Die Betriebspraxis bewies inzwischen, dass diese Entscheidung richtig war.
 
 
4.         Martin Wohlgenannt:
Wie hoch könnten die Druckschläge in der Anlage ohne Dämpfung ansteigen und welche Schäden könnten sie verursachen?
 
Peter Schneider:
Die Messungen wiesen Druckschwankungen zwischen sechs und elf bar aus. Verursacht wurden sie durch innerbetriebliche Verbraucher mit Spitzenbezügen zwischen 500 und 3000 Litern pro Minute. Wirken derartige Druckschläge ungedämpft auf das öffentliche Wasserversorgungssystem oder das innerbetriebliche Netz, können sie dort früher oder später kostenintensive Schäden verursachen. Dazu kommt noch, dass für den öffentlichen Wasserversorger im Interesse der anderen angeschlossenen Verbraucher grosse Druckschwankungen unerwünscht sind.
 
 
 
5.         Martin Wohlgenannt:
Sie entschieden sich für einen Druckschlagdämpfer des Typs OLD 0560 DDV – CE „Forced Flow“. Auf welche Entscheidungskriterien stützten Sie Ihre Wahl?
 
Peter Schneider:
Wichtigste Grundlagen für die Auswahl dieses Druckschlagdämpfer-Typs ergaben sich aus den Druck- und Mengenmessungen sowie dem Volumen des innerbetrieblichen und kommunalen Netzes, das durch Druckschläge beeinträchtigt werden könnte. Der Behälter des gewählten Typs hat ein Gesamtvolumen von 5000 Litern und arbeitet mit einem Austauschvolumen von 1000 Litern, das er bei einem Anfangsdruck von 8,5 bar innerhalb von wenigen Sekunden ins Netz einspeisen kann.
 
 
6.         Martin Wohlgenannt:
Können Sie erklären, auf welche Weise die Dämpfung der Druckschläge erfolgt und wie stark die Dämpfung ist?
 
Peter Schneider:
Da der Druckschlagdämpfer sehr schnell eine grosse Menge Wasser einspeisen kann, verhindert er, dass bei schnellem Öffnen und Schliessen der Ventile und gleichzeitig hohem Wasserbedarf der Druck im Netz unter den gewünschten Wert absinkt. Der Druckschlagdämpfer hält die Druckschwankungen in einem Band von etwa 1,5 bar um den Mittelwert des Netzdruckes von 8,5 bar.
 
 
7.         Martin Wohlgenannt:
Aus welchen Komponenten besteht die Druckschlagdämpfer-Anlage und welche Funktionen erfüllen die einzelnen Komponenten?
 
Peter Schneider:
Prinzipiell besteht der bei Ospelt installierte Dämpfer aus einem insgesamt 5000 Liter fassenden Druckbehälter, in welchem eine elastische Gummiblase oben aufgehängt ist. Unten ist diese Blase über einen gross dimensionierten Flanschanschluss mit dem zu dämpfenden Wassernetz verbunden. Im Zwischenraum zwischen Blase und Behälterwandung befindet sich eine Stickstofffüllung, die mit einem Anfangsdruck von 5,3 bar den für die Druckschlagdämpfung erforderlichen Gegendruck zum Netz aufbaut. Die Blase trennt die Stickstofffüllung und das Wasser. Um eine schnelle Reaktion des Druckschlagdämpfers sicherzustellen, hat diese Flanschverbindung eine grosse Nennweite. Ein Siebblech oberhalb des Flansches verhindert, dass im Falle einer Gesamtentleerung des Austauschvolumens die Blase in den Hauptanschluss gedrückt wird. Der Druckschlagdämpfer verfügt über eine Zwangsdurchströmung, welche dafür sorgt, dass laufend frisches Wasser durch den Bereich des Austauschvolumens strömt. Kernstück der Zwangsdurchströmung ist ein kleiner, gegen die Strömung gerichteter Rohrbogen in der Hauptleitung, der laufend ein bis zwei Prozent des durchströmenden Wassers abzweigt und dieses durch eine separate kleine Leitung dem Austauschvolumen im Behälter zuführt. Das dadurch von dort verdrängte Wasser gelangt durch den Hauptanschluss des Druckschlagdämpfers wieder zurück in die Hauptströmung. Der Druckschlagdämpfer in diesem Betrieb verfügt auch über eine elektronische Niveauanzeige, mit welcher der Verantwortliche des Betriebspersonals von Zeit zu Zeit den Wasserstand im Dämpfer kontrollieren kann.
 
 
8.         Martin Wohlgenannt:
Mit welchen aufeinanderfolgenden Schritten wurde die Grösse der Anlage ausgelegt und auf welche aussergewöhnlichen Anforderungen musste besonders geachtet werden?
 
Peter Schneider:
Die bereits erwähnten Druck- und Mengenmessungen dienten neben der Standortwahl auch zur Ermittlung des optimalen Dämpfervolumens. Unter Berücksichtigung des Situationsplans der Anlage und der Gebäudepläne wurde dann ein geeigneter Standort im Betrieb gesucht. Neben der bestmöglichen verfahrenstechnischen Wirksamkeit als Druckschlagdämpfer war bei der Wahl des Standorts auch darauf zu achten, dass er im Winter keinen Temperaturen unter null Grad Celsius ausgesetzt ist. Es liegt auf der Hand, dass das Betriebsmedium Trinkwasser einen frostfreien Standort erfordert.
 
 
9.         Martin Wohlgenannt:
Hatte der Betrieb innerhalb des eigenen Netzes Probleme mit der Wasserversorgung oder gab es andere Gründe für die Installation?
 
Franz Kainz:
Hauptgrund für diese Investition war für uns vor allem das Vermeiden innerbetrieblicher Druckschwankungen. Ohne Druckschlagdämpfer würde der Druck oft auf unter sechs bar sinken. Mit einem derart niedrigen Druck hätten wir die sichere Wasserversorgung innerhalb des Betriebes nicht mehr in allen Situationen sicherstellen können. Der Druckschlagdämpfer hält das Druckband nun so schmal, dass im gesamten Betrieb immer ein ausreichend hoher Wasserdruck zur Verfügung steht.
 
 
 
10.      Martin Wohlgenannt:
Lässt sich der Nutzen dieser Investition für den Leser anhand eines Vorher-nachher-Vergleichs deutlich machen?
 
Franz Kainz:
Druckmessungen, die unsererseits nach der Inbetriebnahme durchgeführt wurden, zeigen die Vorteile des Druckdämpfers klar auf. Ich weise hier nochmals auf das schmale Druckband hin, welches uns der Druckschlagdämpfer verschafft. Wir können heute sagen, dass diese Investition unsere Erwartungen zur Gänze erfüllt.
 
 
11.      Martin Wohlgenannt:
Sie konnten also anhand von Messreihen an kritischen Punkten vor und nach der Installation des Druckdämpfers klar erkennen, dass die Druckschwankungen sich entscheidend verkleinert haben?
 
Franz Kainz:
Genau so ist es. Die Druckschwankungen sind nicht nur erheblich geringer als vorher, sondern verlaufen auch wesentlich sanfter.
 
 
12.      Martin Wohlgenannt:
Lässt sich der Nutzen, den der Druckschlagdämpfer für die Firma Ospelt erfüllt, mit Zahlen ausdrücken? Können Sie zum Beispiel die erzielten Kosteneinsparungen beziffern, die Sie durch weniger Reparaturen oder Wartungen erzielen?
 
Franz Kainz:
Die Vorteile, die der Druckschlagdämpfer für die sichere Versorgung unseres Betriebes mit Trinkwasser verschafft, zeigten sich schon nach einigen Monaten. Für eine kostenmässige Aussage liegen uns derzeit allerdings noch zu wenige Zahlen vor. Ohne den Druckschlagdämpfer würden jedoch die drei neuen Autoklaven die Druckschwankungen im Wasserversorgungsnetz erheblich verstärken. Dazu kommt noch, dass starke Druckschwankungen die Lebensdauer aller angeschlossenen Armaturen und Geräte vermindern würden. Die Einsparungen durch die Vermeidung derartiger Reparatur- und Wartungskosten lassen sich derzeit allerdings noch nicht mit Zahlen festlegen.

Peter Schneider:
Wir könnten zum Vergleich eine Alternative für einen Druckschlagdämpfer heranziehen, nämlich die Trennung des innerbetrieblichen Netzes vom öffentlichen Netz durch einen drucklosen Behälter. Eine derartige Alternative wäre möglich, hätte allerdings ziemlich nachteilige Auswirkungen auf die laufenden Kosten, denn das vom öffentlichen Netz in den drucklosen Behälter eingespeiste Wasser müsste im Bedarfsfall sehr schnell über entsprechend gross dimensionierte Pumpen wieder in das Netz eingespeist werden. Solche Fälle kämen in diesem Betrieb ziemlich häufig vor. Der Wasserbehälter müsste wesentlich grösser sein als der Behälter des Druckschlagdämpfers, auch die Pumpen würden wesentlich höhere Investitionskosten beanspruchen. Während des Betriebs kämen dann auch noch die laufenden Energiekosten für den Antrieb der Pumpen dazu. Der Druckschlagdämpfer hingegen trägt ohne jeglichen Energieverbrauch zur sicheren Wasserversorgung des Betriebes bei.
 
 
13.      Martin Wohlgenannt:
Wäre der Betrieb der Anlage ohne Druckschlagdämpfer überhaupt möglich?
 
Franz Kainz:
Wie sich im Zuge des Anlagenausbaus und des Betriebs der drei neuen Autoklaven gezeigt hat, wäre die verlässliche Wasserversorgung des Betriebes ganz sicher gefährdet, denn die Autoklaven benötigen innerhalb kurzer Zeit grosse Wassermengen, deren Zulauf auch schnell wieder abgeschaltet werden muss. Die dabei entstehenden Druckschläge hätten die bereits vorher vorhandenen kleineren Druckschlagdämpfer nicht zufriedenstellend bewältigen können.

Peter Schneider:
Ospelt fordert für seine in vier Schichten produzierenden Anlagen höchstmögliche Verfügbarkeit. Um diese Forderung zu erfüllen, muss das Unternehmen sicherstellen, dass keine Produktionsausfälle vorkommen. Sie würden hohe Folgekosten nach sich ziehen. Wie wir wissen, hat nicht nur Ospelt, sondern auch jedes andere Unternehmen mit hohem, aber nicht kontinuierlichem Wasserverbrauch, Probleme mit starken Druckschwankungen und Druckschlägen. Da sie in der Lage sind, Druckspitzen und starke Druckschwankungen zu dämpfen, ohne dabei Energie zu verbrauchen, bieten Druckschlagdämpfer in all diesen Fällen kostengünstige und höchst wirksame Lösungen.

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