3SmartX – Intelligente Netzautomatisierung in der Wasserversorgung

Der Zugang zu sauberem Trinkwasser ist lebensnotwendig. Daher haben Wasserversorgungsunternehmen einen besonderen gesellschaftlichen Auftrag – sie müssen für die Qualität des Trinkwassers und die Versorgungssicherheit sorgen. Es wird aber immer aufwendiger, diesen Auftrag zu erfüllen. Zum einen ergeben sich durch den Klimawandel häufiger extreme Klimaereignisse, zum anderen müssen die Wassernetze als Teil der kritischen Infrastruktur vor möglichen Fremdeinwirkungen geschützt werden. Diese neuen Herausforderungen werden konfrontiert mit einem Aspekt, der auch bei den Wasserversorgern immer stärker in den Vordergrund tritt: Effizienz. Wasserversorgungsunternehmen (WVUs) sind mit der Aufgabe konfrontiert, sowohl die Effektivität als auch die Effizienz permanent zu steigern. Effektivitätssteigerung in Wasserversorgungsnetzen bedeutet gesteigerte Versorgungssicherheit/-qualität bei mindestens gleichbleibenden Kosten. Effizienzsteigerung bedeutet Kostenreduktion bei mindestens gleichbleibender Versorgungssicherheit/-qualität.

Im Verbundprojekt „Intelligente Netzautomatisierung in der Wasserversorgung (3SmartX)“ werden neue Konzepte und technische Lösungen für eine intelligente Automatisierung von Wasserversorgungsnetzen entstehen. Die neu zu entwickelnden Monitoring- und Steuerungstechnologien für die Automatisierung von Netzarmaturen lassen sich sicher in eine vorhandene Leitstelle integrieren und ermöglichen die Realisierung neuartiger Sicherheitskonzepte in der Wasserversorgung sowie allgemein flexiblere und intelligente Netzfahrweisen. 3SmartX ist Teil der BMBF-Fördermaßnahme „KMU-innovativ“, Anwendungsbereich „Nachhaltiges Wassermanagement“, Technologiefeld „Ressourceneffizienz und Klimaschutz“.

3SmartX

Mobilfunkeinbindung in die Leitwarte von dezentralen Antrieben über 3SmartX

Die Komplexität der zu leistenden Entwicklungsarbeiten zur Erreichung der gesetzten Ziele erfordert ein breites Know-how in verschiedenen Bereichen: Netzsimulation, Kommunikation, Elektronik, Mechanik und Softwareentwicklung.

Im Projekt erarbeitet die 3S Antriebe GmbH eine effiziente Lösung für die Automatisierung erdverlegter Netzarmaturen, welche optimal auf die Erfordernisse einer sicheren Kommunikation per Datenfunk abgestimmt ist. Mit der neuen Lösung lassen sich automatisierte Einzelschieber und Sensoren (bspw. Druckmesser, Temperaturgeber, Durchflussmesser) zu intelligenten Teilnetzen/Subsystemen verbinden, die auf Basis einer neuen Netzwerktopologie sicher in eine Leitstelle integriert werden können, und mit denen sich neue Sicherheitskonzepte und Fahrweisen realisieren lassen.

Die 3S Consult GmbH untersucht exemplarisch sowohl am Beispiel des Wasserversorgungsnetzes des Praxispartners RWW als auch am Beispiel des Wasserversorgungsnetzes des assoziierten Praxispartners Stadtwerke Bochum, welche Netzschieber sich für eine Automatisierung eignen, welche Intelligenz in den Teilnetzen selbst implementiert werden sollte und wie die intelligenten Subsysteme in bestehenden oder neuen Fahrweisen genutzt werden können, um z. B. Betriebskosten zu sparen.

Mit der Teilnahme der RWW Rhein-Westfälische Wasserwerksgesellschaft mbH am Projekt ist eines der größten Wasserversorgungsunternehmen Deutschlands als Praxispartner im Konsortium vertreten. RWW wird die Anforderungen der Wasserwirtschaft an die neuen Konzepte und Lösungen definieren, mögliche Probleme bei deren Umsetzung identifizieren und dafür Lösungsansätze erarbeiten sowie die im Projektverlauf entwickelten Ansätze und Konzepte auf ihre Praxistauglichkeit testen. Neben der Expertise kann RWW reale Betriebsdaten, insbesondere Mengen- und Druckmessungen aus einzelnen Netzbereichen, in das Projekt einbringen.

IFAT-Jubiläum ein voller Erfolg

Die IFAT setzt zu ihrem 50. Jubiläum ihre Erfolgsgeschichte fort – und die 3S Antriebe GmbH war dabei. Insgesamt präsentierten 3.097 Aussteller – 1.695 nationale und 1.402 internationale Unternehmen – aus 59 Ländern auf einer Gesamtfläche von 230.000 Quadratmetern ihre Innovationen und Neuheiten für den Umwelttechnologiesektor. Mit 45 Prozent war der Anteil internationaler Aussteller dabei so hoch wie nie. Auch bei den Besuchern stieg die Internationalität erneut an, es kamen rund 138.000 Besucher aus mehr als 170 Nationen.
Am unserem Stand war dies zu spüren, Besucher aus allen Kontinenten interessierten sich für die ausgestellten Produkte und Dienstleistungen. Besonders unsere Messehighlights fanden Beachtung. Dazu gehörten der neue kompakte und komplett dezentrale Stellantrieb 3S 300 D sowie die aktuelle Version der Armaturen-Instandhaltungs-Software 3S AIS, die mit den Armaturen-Zustandsdaten des 3S AIG XS gefüttert wird, das ebenfalls erstmals auf einer so bedeutenden Messe dem Fachpublikum vorgestellt wurde.

Die neue Version der Armaturen-Instandhaltungs-Software 3S AIS auf der IFAT 2016

3S Antriebe ermöglicht mit der Armaturen-Instandhaltungs-Software 3S AIS Netzbetreibern ein effizientes Asset-Management für erdverlegte Armaturen durch die Einbindung von Armaturen-Zustandsdaten in GIS, BIS, ERP oder Workforce Management Systeme.
Sämtliche relevanten Armaturen-Benchmarks werden dokumentiert und digital erfasst. Darunter fallen die aktuelle Position der Armatur, das Datum der letzten Inspektion, das maximale Betätigungsmoment (MOT), die Gangzahl, die Drehmomentkurve sowie die aus den Daten resultierende aktuelle Zustandsampel der jeweiligen Armatur.
Die Daten werden mit dem 3S AIG 4.0 oder dem 3S AIG XS erfasst und via digitaler Schnittstelle (z.B. USB, Bluetooth, WiFi) und AIS einfach in bestehende IT-Systeme integriert.
Gemäß DVGW Regelwerk kann die Armatureninstandhaltung durch den Nachweis der Dichtigkeit durch Abgleich von Soll und Ist Gangzahlen erfolgen. Zusätzlich erfolgt die Evaluation des Armaturenzustandes auf Basis der DIN 1074-2 und ergibt ein anschauliches Ampelsystem:
Rot bedeutet, dass die Armatur nicht dicht schließt, da die Soll-Gangzahl nicht erreicht wurde. Gelb signalisiert, dass die Armatur dicht schließt, allerdings bei einem Betätigungsmoment, das größer als das vorgeschriebene maximale Betätigungsmoment ist. Grün bestätigt, dass die Armatur sowohl dicht schließt als auch leichtgängig ist, da das Betätigungsmoment unter dem maximal erlaubten Betätigungsmoment liegt.
Alle gesammelten Zustandsdaten sind nach dem Überspielen in der AIS einsehbar. Unter anderem ist der Armaturenzustand nach dem Ampel-Prinzip sichtbar und es ist möglich einzelne Armaturen zur genaueren Evaluation auszuwählen sowie die grafische Darstellung der Messreihen zu vergrößern.
Die AIS ist so aufgebaut, dass sie einfach in bestehende IT-Systeme (GIS, ERP oder Workforce Management) eingebunden werden kann. Arbeitsaufträge werden im System generiert. Ebenso werden die erfassten Armaturenzustandsdaten im System dargestellt und archiviert. So wird das Asset-Management für Armaturen durch die Bestimmung zustandsorientierter Wartungszyklen sowie die Nutzungsdauer der Armaturen optimiert.

3S Antriebe stellt auf der IFAT 2016 in München am Stand 424 in der Halle A4 aus.

Auf der IFAT 2016 mit dem neuen Drehantrieb 3S 300 D

Die 3S Antriebe GmbH aus Berlin erweitert mit dem neuen 3S 300 D seine Produktpalette von Drehantrieben für erdverlegte Armaturen, die komplett dezentral eingesetzt werden können.
Die bisherige Drehantriebs-Reihe mit dem 3S 1000 D und 3S 500 D wird pünktlich zur IFAT 2016 um den noch kompakteren 3S 300 D ergänzt, der in zwei Varianten mit 120 Nm und 60 Nm angeboten wird. Der Einsatzbereich liegt bei kleineren Nennweiten und auch geringe Einbautiefen sind möglich. So können Schieber, Klappen und Kugelhähne dank der von 3S entwickelten Technologien kostengünstig auch nachträglich automatisiert werden.
Da die wasserdichten Antriebe auf die verdrehsichere Trageplatte des Systems Berliner Kappe® direkt ins verdichtete Erdreich gesetzt werden, kann man auf ein teures Schachtbauwerk verzichten. Als Abdeckung für diesen patentierten 3S Erdeinbau reicht dann eine handelsübliche Straßenkappe oder ein Schachtdeckel. Über einen Standard-Vierkant auf der Antriebsoberseite kann die Armatur weiterhin auch manuell bedient werden.
Dank der x-active M2M Communication sind die Antriebe bidirektional direkt in das Scada-System eingebunden und jederzeit erreichbar. Die 3S Energy Save Technology ermöglicht einen dezentralen Akkubetrieb über ein Jahr ohne Nachladen und das aufwändige Verlegen von Stromkabeln entfällt. Eine Standart-Anwendung bei vorhandenem Stromnetzanschluss und SPS ist natürlich wie bei der gesamten Produktpalette der 3S Drehantriebe ebenfalls möglich. Alle 3S Antriebe erfassen automatisch die Betriebsdaten von Armatur, Antrieb sowie Akku und verarbeiten externe Sensordaten wie Druck und Durchfluss, die an die Leitwarte weitergegeben werden. Sind kurze Reaktionszeiten wie bei Rohrbruchsicherungen erwünscht, können die Antriebe auch autonom auf Sensordaten reagieren.
3S Antriebe stellt auf der IFAT 2016 in München am Stand 424 in der Halle A4 aus.

Kundennutzen der 3S Antriebe

Ob die Nachrüstung von Armaturen ohne Versorgungsunterbrechung und ohne Schachtbauwerk oder die Einbindung ins SCADA System des Netzbetreibers ohne Stromnetz- oder Datenkabelanschluss und ohne SPS – der Nutzen für den Kunden steht bei der Produktenwicklung der 3S Antriebe im Vordergrund.

Auf unserer Website wurden nun der Kundennutzen unserer Antriebssysteme anschaulich zusammengefasst. In den Geschäftsfeldern Wasser und Abwasser, Gas, Fernwärme sowie Industrie wird ausführlich dargestellt wie die 3S Antriebe GmbH das Thema der mobilen und stationären Automatisierung erdverlegter Armaturen voranbringt.

Wir wünschen schöne Feiertage

Das Team der 3S Antriebe GmbH wünscht allen Kunden, Geschäftspartnern und Lesern unseres Blogs eine besinnliche Weihnachtszeit und einen guten Start ins neue Jahr. Wir werden sie an dieser Stelle wie gewohnt auch in 2016 mit spannenden Neuigkeiten und Themen aus der Welt der stationären und mobilen Automatisierung erdverlegter Armaturen versorgen. Das Jahr endet für uns mit dem Erfolg des neuen Armaturen-Instandhaltungsgerätes 3S AIG XS, das großen Zuspruch erhält. Wir bedanken uns an dieser Stelle bei allen, die uns mit ihren Anregungen, Kritik und Hinweisen bei der Entwicklung dieses außergewöhnlichen Produktes geholfen haben.

weihnachten

3S Antriebe auf der Aquatech Amsterdam

Die mobilen und stationären Antriebssysteme von 3S wurden erstmals in den Niederlanden auf einer großen Messe vorgestellt. Am Stand unseres Partners Ibema Denso konnten sich die Besucher über die vielfältigen Möglichkeiten der Automatisierung erdverlegter Armaturen informieren. Für besonderen Gesprächsstoff sorgte das neue Armaturen-Instandhaltungsgerät 3S AIG XS und sein Ensatz in der zustandsorientierten Instandhaltung. Die Aquatech 2015 fand vom 3. Bis 6. November in Amsterdam statt. Insgesamt 856 Austeller präsentierten ihre Produkte, über 100 mehr als 2013. Mit über 18.000 Besuchern bestärkte die Aquatech ihren Platz als Leitmesse für Prozess-, Wasser- und Abwassertechnologie.

AQUATEC

3S 500 D am Stand von Imbema Denso

Das neue Armaturen- Instandhaltungsgerät 3S AIG XS

3S AIG XS – The Smart Device for Smart Cities

Die 3S Antriebe GmbH präsentiert ihr neues Armatureninstandhaltungsgerät 3S AIG XS. Es komplettiert die Produktsparte für mobile Armaturenstellantriebe, die deutlich mehr können als herkömmliche Schieberdrehgeräte. Die Neuentwicklung ist handlicher als sein großer Bruder 3S AIG und deckt die Anforderungen von Netzbetreibern mit kleinen und mittleren Nennweiten ab, während das stärkere 3S AIG bereits bei großen Versorgern wie den Berliner Wasserbetrieben flächendeckend eingesetzt wird. Das 3S AIG XS ist kleiner und leichter gestaltet und mit einem Leistungsgewicht von 5,5 kg als Ein-Mann-Gerät für den ressourcensparenden Einsatz konzipiert.

3S AIG XS neu

Zu einem Armatureninstandhaltungsgerät macht es aber erst seine leistungsfähige Digitalelektronik. Es erfasst und speichert automatisch die genaue Gangzahl der Armatur und das anliegende Drehmoment beim Stellen. Über eine digitale Schnittstelle kann der Fingerprint der Armatur in Form eines Weg-Drehmoment-Diagramms ausgelesen werden. Neue Forschungsergebnisse der Technischen Universität Berlin haben gezeigt, dass Drehmoment und Gangzahl beim Stellen einer Armatur auch wissenschaftlich nachweisbar gute Belege für den Zustand der Armatur, also Gängigkeit und Dichtigkeit, sind [1].

Die Zustandsdaten werden mit der 3S Armaturen- Instandhaltungssoftware ausgewertet und verwaltet. Sie stehen jederzeit per Knopfdruck zur Verfügung um z. B. erforderliche Austauschinvestitionen zu prognostizieren oder um dem Auftraggeber die Durchführung der Instandhaltungsmaßnahme, die Funktionsfähigkeit und die richtige Stellung der Armaturen nachzuweisen. Die AIS verfügt über Schnittstellen zur Integration der Daten in bestehende Workforce Management- und GIS-Systeme. Armaturenstammdaten können daraus auf das 3S AIG XS aufgespielt werden.

3S AIG XS neu extension

Durch Inspektionen mit dem 3S AIG XS können Mängel rechtzeitig identifiziert und Armaturen planmäßig gewartet werden. Jede Inspektion einer Armatur ist gleichzeitig eine Wartung. Dieser Umstand kann mit Hilfe des 3S AIG XS genutzt werden, um die Effizienz der Armatureninstandhaltung nachhaltig zu steigern. Durch die Erfassung der Entwicklung des Zustandes von Armaturen im Zeitablauf, lassen sich zustandsorientiert die Wartungszyklen sukzessive optimieren. Unter der Prämisse den Sollzustand langfristig zu erhalten können die Zyklen so optimiert werden, dass Wartungen so selten wie möglich, aber so häufig wie nötig durchgeführt werden. So wird mit minimalem Ressourceneinsatz die Funktionsfähigkeit der Armaturen erhalten. Gleichzeitig wird sowohl die Durchführung der Wartung als auch die Funktionsfähigkeit der Armatur durch das 3S AIG XS manipulationssicher in Form des Fingerprints dokumentiert.

Dank eines leistungsfähigen externen Lithium-Ionen-Akkus sind lange Einsätze mit dem 3S AIG XS möglich. Es kann für schwere Einsätze mit Reaktionsarmen ausgestattet werden und ermöglicht dann ein maximales Drehmoment von 900 Nm. Das Drehmoment kann individuell entsprechend den Anforderungen der Armatur begrenzt werden. Im Ergebnis werden Armaturen effektiv instandgesetzt und der Austausch von Armaturen vermieden.

Literaturhinweis:
[1] Treder, A.; Wellnitz, M.; Haueisen, S.; Thamsen, P.U.: „Zustandsorientierte Instandhaltung von erdverlegten Armaturen in der Wasserverteilung“, 11. Tagung „Technische Diagnostik 2014“, Selbstverlag An-Institut Fluid- und Pumpentechnik, S. 41-49, Merseburg, Oktober 2014

Mitgliedschaft im Netzwerk Energieeffiziente Wasserwirtschaft

Die 3S Antriebe GmbH ist Gründungsmitglied im Netzwerk Energieeffiziente Wasserwirtschaft – NEW. Damit sind neue interessante Partner zum Kreis der mit 3S Antriebe assoziierten Unternehmen und Organisationen hinzugekommen.

Das Netzwerk vereint Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Verbände, die gemeinsam für die Wasserwirtschaft innovative Ansätze und Produkte für ein überbetriebliches, flexibles Lastmanagement entwickeln und vermarkten. In Anlehnung an ein intelligentes Stromnetz soll die herkömmlich stark angebotsorientierte Wasserbewirtschaftung zu einem intelligenten Wassernetz weiterentwickelt werden, von dem Betreiber und Kunden profitieren. Die Schlagworte hierfür lauten Flexibilisieren und Vernetzen. „Wir wollen mit dem Netzwerk neben der Produktentwicklung vor allem auch die Diskussion in der Wasserwirtschaft zur Positionierung der Versorger am Regelenergiemarkt anstoßen und die Kommunikation zwischen der Wasser- und Energiesparte fördern“, sagt Dr. Andreas Korth, Arbeitsgruppenleiter Verteilungsnetze im Technologiezentrum Wasser des DVGW. „Denn für die Ver- und Entsorgungsunternehmen sollen Möglichkeiten geprüft werden, wie am Regelenergiemarkt Einnahmen generiert werden können.“

Lesen sie hier das vollständige Portrait des Netzwerks aus der gwf-Wasser/Abwasser 6/2015.

Messerückblick Wasser Berlin International 2015

Für die 3S Antriebe GmbH ist es als Berliner Unternehmen fast schon ein Muss an der Wassermesse direkt vor der eigenen Haustür teilzunehmen. Die Wasser Berlin 2015 bot uns eine ideale Plattform für die Pflege von bestehenden Kundenkontakten aus Deutschland und europaweit sowie die Anbahnung neuer hochwertiger Geschäftskontakte. Es wurden interessante Fachgespräche mit Gesprächspartnern von Skandinavien bis Ozeanien geführt, in denen unterschiedlichste Problemstellungen der Automatisierung in der Wasser- und Abwasserbranche diskutiert wurden.

Stand 3S Antriebe GmbH

Die Wasser Berlin 2015 stand für die 3S Antriebe GmbH ganz im Zeichen integrierter Systemlösungen für die mobile und stationäre Automatisierung erdverlegter Armaturen. Für Gesprächsstoff sorgten vor allem die neue sichere Anbindung dezentraler Stellantriebe und die Instandhaltungsstrategie für erdverlegte Armaturen. Letztere basiert auf einem Ampelsystem nach dem Maximum Operation Torque (MOT) von Armaturen und kann im Zusammenspiel mit dem mobilen, innovativen Schieberdrehgerät 3S AIG den Instandhaltungsaufwand für Netzbetreiber optimieren. Die sichere Datenanbindung für stationäre Antriebe überträgt die Daten in einem verschlüsselten VPN Tunnel und trägt somit maßgeblich zum Schutz kritischer Infrastruktur bei.

3S 500 D

Der dezentrale Stellantrieb 3S 500 D auf der Wasser Berlin