自来水厂里的气动技术优势显著

"我们的目标是成为德国最具价值的长途供水公司，提供最优质的饮用水，同时确保可靠供应和资源的可持续利用。” 这是 Landeswasserversorgung Baden-Württemberg 的指导原则。

该公司立于 1912 年，每年为巴登-符腾堡州和巴伐利亚州约 250 个城镇和社区提供 9000 万立方米的饮用水。朗格瑙和 Dischingen 的两个水厂通过 775 公里长的供水系统为大约 300 万居民供水。

多瑙河水，高效可持续供应

朗格瑙水厂是欧洲最大、最先进的水处理厂之一。它于 1973 年在多瑙里德边缘的“Sptzigen Berg”投入使用。多瑙里德是西巴伐利亚州多瑙河沿岸的一个风景区，位于新乌尔姆和多瑙沃斯之间。2014 年，水厂扩建，增设了一个新的地下水过滤系统，并采用 Festo 的自动化气动技术。

水取自莱普海姆境内的多瑙河，经过多级处理转化为饮用水。在经过三个初步的净化步骤后，多介质过滤系统除去了所有悬浮颗粒。随后的活性炭过滤除去一切有机污染物，即使污染物浓度特别低。Festo 的自动化技术通过高效节能的气动过程阀控制水流，以进行切断和防止倒流。

您可以继续阅读下文，了解该供水公司究竟想通过朗格瑙水厂的现代化来实现什么目标。或者您可以直接跳转到 Festo 气动解决方案。

安全运行的滤水器

过去长达 100 年的时间里，多瑙里德的地下水可以不需要做任何处理，直接作为饮用水饮用。但后来随着工业和家用化学品、农药和药品残留的污染日益严重，增建地下水过滤系统变得十分必要。这次扩建的特别之处在于，要在现有建筑物中共建造 7 个两层的过滤池。为此，首先拆除了一座曾被用于植绒但现在已经不需要了的建筑物。因此，这对执行机构有很高的要求。它必须尽可能节省空间。

地下水过滤器的定期反洗

地下水过滤纯靠重力。水通过一个多介质砂滤器和一个活性炭过滤器，从顶部流到底部。沙子可以阻挡较大的污染物颗粒，而活性炭可以除去微小的污染物。

相比之下，压缩空气过滤器的清洗就没那么容易了，但却至关重要。残留颗粒和悬浮物堵塞压缩空气过滤器，阻碍水流。一旦过滤器阻力达到 3.5 mWS 的阈值，就必须对受影响的压缩空气过滤器进行冲洗。要执行此操作，必须对管道中的十个蝶阀进行协调的开启和关闭。

紧凑可靠：气驱动器

为此，该供水公司一直在寻找一种既能控制水流又能在非常有限的空间内操作的自动化解决方案。该方案必须可靠安全，并包括所有元件：驱动器和相应的过程阀，以进行控制、切断和防止回流。

截至当时，该供水公司几乎完全依赖带主轴调节的蝶阀。主轴通过手轮或电机操纵。但是，朗格瑙水厂里已经没有安装它们的空间了。除了复杂的管道系统外，空间内还必须安装 70 个自动化过程阀。

最终解决方案是 Festo 的气驱动器。DAPS 角行程驱动器由中央压缩空气站供气，并使用阀气路板进行控制。这使得过程阀上的驱动器主轴和螺旋齿轮装置完全满足要求。在这种解决方案里，驱动器直接安装在阀瓣轴上。

决定使用 Festo 气动装置

Festo 同时提供了电动解决方案和气动解决方案。最终决定明显倾向于气动装置。该自动化解决方案满足所有要求，还绰绰有余。

角行程驱动器和阀气路板

管道阀门是地下水过滤系统的重要组成部分。在朗格瑙，双偏心蝶阀既是隔离阀又是控制阀。阀瓣以可变的开启角度在交替的中间位置上连续工作。为此，Festo 解决方案采用 DAPS 角行程气驱动器。DAPS 旋转角度可以自由调节，且结构紧凑，具有杠杆旋转运动的扭矩特性，适用于蝶阀。这意味着 DAPS 可以承受过程阀的高断裂扭矩，而且毫发无损。

驱动器通过我们的 CPX-VZSA 阀气路板/远程 I/O 组合和 PROFINET 连接进行控制。它们被安装在过滤池之间的中央通道内。坚固的金属外壳在恶劣的环境中提供保护。气动阀本身是完全密封的，排气和先导气流都会被截住。CPX-VTSA 记录所有来自压缩空气过滤器的信号和来自驱动器的反馈：压力、液位、温度等。由于阀气路板采用高度模块化的设计，可以接受五种可能的阀门尺寸，因此每个阀门位置所需的流量都可以精确调节，从而节省能源。

直线驱动器和控制柜

此外，DFPI 直线气驱动器控制侧装式污泥水阀瓣，残留污泥通过该阀瓣从过滤器流向污泥水沉积池的方向。DFPI 的一个重要特点是它的集成式线性电位器不受恶劣环境的影响，可提高运行性能，降低维护成本。

我们提供即可安装控制柜和气回路所需的全套配件，如气源处理、气管和气连接件等，只为让这一气动自动化解决方案至臻至善。

具有成本优势的长期解决方案

最终，该公司选择了气驱动器解决方案，因为其在技术和价格上都明显优于电驱动器解决方案。由于使用气动装置的决定，该供水公司节省了 10% 的投资和运营成本。单从尺寸考虑，电驱动器在管道腔室的狭窄空间中几乎没有立足之地。

气驱动器的优势

从成本、安全和操作方便性方面考虑，气动装置在许多应用中都有明显优势。它是一种简单的技术，易于安装。除了在终端位置感应和监测压缩空气供应外，无需任何其他检测功能。供水公司可从中受益，尤其是在过程自动化方面。特别是在执行完整的系统解决方案时，与相当的电气解决方案相比，气驱动器和元件的成本优势会带来大不同。

比电驱动器技术更经济节约

与电驱动器技术相比，坚持使用分散式自动化概念和阀岛可带来显著的成本效益——在朗格瑙水处理厂中，这意味着明显节省 10% 的成本。在其他项目中，可以节省 50% 以上的成本。从这个角度来看，低成本意味着将来实现手动过程阀的自动化也是值得的。

电驱动器需要消耗大量能量，它们要么作为多余的热量释放掉，要么用于齿轮箱。另外，气驱动器直接作用于截止装置上。活塞和驱动器轴足以将压缩空气线性力转换成旋转运动。气动解决方案只需要力来产生压缩空气和进行开环控制。实际运动是通过压缩空气实现的。

耐用、免维护、高效

多年来，气驱动器已被证明十分抗振、耐用。原因在于，与电驱动器相比，它们的组件少，因此不太可能发生故障。此外，它们还能承受连续负载，并在整个使用寿命内都可免于维护。无需换油或额外润滑。

由于气驱动器具有过载保护，且增加压力即可轻松实现更高的执行力，因此通常尺寸更小、重量更轻。Festo 的气动系统能够提供高达 50,000 N 的力和高达 10,000 Nm 的扭矩。如果这种解决方案的管道为零泄漏且装置的尺寸经过精确测量，则得出的解决方案就可高效节能。

最后一点也很重要，气动装置是一种安全的解决方案， 因为电力故障时还可以使用压缩空气。除了用于产生和处理压缩空气的空压机外，还有一个贮气罐可以随时用于紧急情况。