KSB Guard und Omega-Pumpen – eine Kombination, die spanischen Landwirten Vorteile bei der Bewässerung bringt

Außerdem ist eine strategisch günstig angelegte Infrastruktur von Pumpstationen und Rohrleitungen erforderlich, auf die man sich im Einsatzfall verlassen kann.

Die Region Zamora im Nordwesten der spanischen Provinz Castilla y Leon in Spanien ist ein Beispiel für ein Gebiet, in dem die Bewässerung von Agrarflächen für die Landwirtschaft essentiell ist. Die Region ist nahe der Grenze zu Portugal gelegen und wird von den Flüssen Elsa, Tormes und Duero mit Wasser versorgt. Im Winter ist es kalt und im Sommer heiß, sodass die Pflanzen in Trockenperioden bewässert werden müssen. Die Bewässerung beginnt normalerweise im März und wird während der gesamten Vegetationsperiode fortgesetzt.

Im Jahr 1953 schlossen sich Landwirte der Region zu einer Gemeinschaft zusammen, um die Bewässerung ihrer Felder effizienter zu gestalten. Seitdem ist in der Region Páramo Bajo de León y Zamora die Bewässerungsgemeinschaft Comunidad de Regantes del Páramo Bajo de León y Zamora für das zentral betriebene Bewässerungsprogramm verantwortlich. Heute beschäftigt die Gemeinschaft rund 80 Mitarbeiter und koordiniert die Bewässerung von 17.000 Hektar landwirtschaftlicher Nutzfläche. Dazu werden enorme Wassermengen und viele Wasserpumpen benötigt.

Da sich die Bewässerungsgemeinschaft Comunidad Regantes del Páramo Bajo ihrer Verantwortung für die Umwelt bewusst ist und sie diesem Anspruch durch die Optimierung des Wasserverbrauchs für die Bewässerung und die Wartung der zahlreichen Pumpen gerecht werden will, hat sie zur Lösung dieser Aufgaben 2021 ein Pilotprojekt gestartet. Federführend für das Projekt war der Pumpenhersteller KSB Spanien, mit dem die Bewässerungsgemeinschaft schon lange zusammenarbeitet, so z. B. im Zusammenhang mit der Lieferung und dem Betrieb von über 100 KSB-Pumpen der Omega-Baureihe, die in den Pumpstationen der Region zum Einsatz kommen. Je nach Größe der zu bewässernden Flächen versehen in den verschiedenen Pumpstationen zwischen acht und vierzehn KSB-Pumpen vom Typ Omega ihren Dienst (Abb.1).

Bei der Auslegung der Beregnungsanlagen hat sich die Bewässerungsgemeinschaft Comunidad del Páramo Bajo stets für moderne, technisch anspruchsvolle Komponenten wie die Omega-Pumpen entschieden. Die langlebige, energiesparende Wassertransportpumpe Omega von KSB (Abb. 2) ist eine horizontale, axial geteilte, zweiströmige Spiralgehäusepumpe. Das zweiströmige Laufrad gleicht die Axialkräfte aus, sodass die Belastung der wartungsfreien Lager minimal ist. Die Kombination aus massiven Lagerträgern, einer kurzen, biegesteifen Welle und vorgespannten Lagern sorgt für geringe Schwingungen und eine hohe Lebensdauer der Lager, Dichtungen und Kupplung. Korrosions- und abrasionsbeständige Werkstoffe tragen durch den Schutz entscheidender Bauteile ebenfalls zu einer langen Lebensdauer bei.

Die Bauart mit axial geteiltem Gehäuse vereinfacht die Wartung, da alle Teile für eine gründliche Reinigung leicht zugänglich sind. Die axial geteilte, einstufige Spiralgehäusepumpe Omega mit zweiströmigem Radialrad ist bestens für die Anforderungen der Pumpstationen in den Bewässerungsnetzen geeignet, da sie im Bestpunkt gefahren wird und einen Wirkungsgrad von über 86 % erreicht. Der Innenraum der Pumpe ist speziell für die Förderung von Wasser mit kleinstem Strömungswiderstand ausgelegt, ein Faktor der auch zu Energieeinsparungen und niedrigeren Lebenszykluskosten beiträgt.

Ein Merkmal der Omega ist ihre Vielseitigkeit, die sich in der großen Anzahl von hydraulischen Kennfeldern, Werkstoffkombinationen und Wellendichtungsausführungen, Einbauoptionen und Flanschvarianten widerspiegelt. Der Antrieb kann sowohl links als auch rechts von der Pumpe angeordnet werden, ohne dass zusätzliche Teile oder Änderungen am Gehäuse erforderlich sind.

Pilotprojekt mit KSB Guard
Die Einführung des Überwachungssystems KSB Guard im Rahmen der Rollout-Strategie von KSB SupremeServ in der Region León und Zamora stand im Mittelpunkt des Projekts der Bewässerungsgemeinschaft Comunidad Regantes del Páramo Bajo. Das Projekt zielte in erster Linie darauf ab, für die vielen Vorteile von KSB Guard zu sensibilisieren.  Das Überwachungssystem KSB Guard wurde als ideale Ergänzung zur Pumpe angesehen, da es ein wertvolles Werkzeug ist, um den Zustand der Pumpen zu Beginn der Bewässerungsperiode Anfang März, sowie während und am Ende der Vegetationszeit zu vergleichen.

Das Überwachungssystem KSB Guard zeigt, wie mithilfe der Digitalisierung die Wartung und Instandhaltung von Pumpen verbessert werden kann. Dieses Überwachungsgerät kann auch im laufenden Betrieb eingesetzte Bestandspumpen in die digitale Welt überführen. Das kompakte Gerät besteht aus einer Sensoreinheit, die einen Temperatur- und einen Schwingungssensor beinhaltet. Der Schwingungssensor misst mit einer Genauigkeit von 1 kHz und in allen drei Raumachsen. Diese Einheit wird an einer Pumpe – unerheblich ob KSB-Pumpe oder nicht – per Industrieklebstoff befestigt. Das ist im Prinzip an allen trocken aufgestellten Pumpen möglich, und zwar sogar, während die Pumpe läuft.

Die zweite Hardwarekomponente ist eine Sende- und Batterieeinheit, die über ein Kabel mit der Sensoreinheit verbunden ist und die Sensoren mit Strom versorgt. Dadurch entfällt auch die Notwendigkeit, ein zusätzliches Kabel zur Pumpe zu ziehen, um die Sensorik mit Energie zu versorgen. Die Batterien haben dabei eine Lebensdauer von bis zu fünf Jahren und sind einfach austauschbar.

Per Funk werden die aufgenommenen Daten an ein Gateway geschickt – die dritte Hardwarekomponente. Das Gateway kann bis zu 20 Sensoreinheiten versorgen und bringt durch die eingebaute SIM-Karte die notwendige Konnektivität in das Mobilfunknetz mit sich. Dadurch ist die gesamte Strecke der Kommunikation durch KSB definiert und abgesichert und der Aufwand zur Installation und Inbetriebnahme ist minimal.

Um die verfügbaren Informationen zur Pumpe abzurufen, muss die Pumpe lediglich in der zugehörigen KSB Guard App oder dem Web-Portal angelegt und die auf dem Typenschild von Pumpe und Motor aufgeführten Daten eingegeben werden. Im Fall einer KSB-Pumpe werden diese Daten basierend auf der Seriennummer der Pumpe aus KSB-Datenbanken abgerufen und sind direkt verfügbar. Aber auch, wenn das nicht der Fall ist, dauert das Eingeben der Daten nur wenige Minuten und ist nicht schwieriger als das Ausfüllen der Eingabemaske in einem Onlineshop. Weitere Parameter müssen nicht eingestellt werden. Die gesamte Installation und Inbetriebnahme sind damit so effizient, dass es ein Leichtes ist, die vorhandenen Pumpen in einem Betrieb smart und damit fit für die Zukunft zu machen.

Im Web-Portal oder der App sind nach der Inbetriebnahme eine Vielzahl von Informationen abrufbar. Bei den Omega-Pumpen können über die KSB-Seriennummer zusätzliche Dokumente, wie das Datenblatt oder eine Schnittzeichnung, in der App oder im Web-Portal abgerufen werden – ein Suchen nach Pumpeninformationen gehört damit der Vergangenheit an. Daneben besteht die Möglichkeit, auf einfache und schnelle Art und Weise eine Lebenslaufakte der Pumpe zu pflegen und abzurufen. Wartungen und Reparaturen können mit wenigen Klicks festgehalten werden und sind für alle Verantwortlichen sichtbar.

Besonders wertvoll sind natürlich die Zustandsdaten der verbauten Aggregate. Dabei sind nicht nur der aktuelle Wert der Temperatur und der mittleren Schwinggeschwindigkeit abrufbar, sondern auch die Trends. Durch eine Messung einmal pro Stunde oder bei Bedarf auch häufiger sind Zeitreihen der Daten verfügbar, die es ermöglichen, Veränderungen des Pumpenzustands zu erkennen. Zu diesem Zweck sind auch Alarm- und Warnungsgrenzwerte definiert. Werden die Grenzwerte erreicht, wird eine Alarm- oder Warnmeldung ausgegeben. Eine solche Meldung kann auch als E-Mail oder als Push-Nachricht auf dem Handy oder Tablet erscheinen – ganz so, wie es am besten passt. Die Grenzwerte selbst sind dabei in der App oder dem Web-Portal veränderbar, so dass eine individuelle Anpassung für jede Pumpe möglich wird.

Neben den Informationen zur Temperatur und der mittleren Schwinggeschwindigkeit sind auch ein Betriebsstundenzähler und das Lastprofil sowie der Lastzustand der Pumpe abrufbar. Anhand der detektierten Schwingung kann die Drehzahl der Pumpe festgestellt werden – damit ist zunächst klar, ob die Pumpe läuft oder steht. Für Pumpen ohne Drehzahlregelung wird basierend auf der Drehzahl und einem von KSB patentierten Algorithmus festgestellt, in welchem Lastzustand sich die Pumpe befindet – Überlast, Optimum, Teillast oder extreme Teillast. Damit hilft KSB Guard auch, Energieeinsparpotenziale aufzudecken und Anlagen dahingehend zu optimieren.

Der größte Nutzen von KSB Guard besteht aber sicher darin, dass durch das Beobachten von Temperatur und Schwingung und den darauf beruhenden Warn- oder Alarmmeldungen eine Veränderung des Pumpenzustands frühzeitig bemerkt werden kann. Dadurch kann reagiert werden, bevor es zu Ausfällen oder größeren Schäden an der Pumpe kommt. In der Praxis hat sich dieses Frühwarnsystems schon in vielen Anwendungen bewährt.

Erfolgreiches Ergebnis
Die Servicetechniker von KSB SupremeServ brauchten nur einen Tag, um das System vollständig an den im Probebetrieb eingesetzten Pumpen zu montieren und alles technisch einzurichten. Den Einsatz des Überwachungssystems KSB Guard an fünf Omega-Bewässerungspumpen erfolgte mit dem Ziel, die Pumpenwartung effektiver zu planen. Damit können die Experten der Bewässerungsgemeinschaft Comunidad Regantes del Páramo Bajo nun fundierte Entscheidungen für die nächste Vegetationsperiode treffen und vorbeugende Instandhaltung sehr genau und bedarfsgerecht planen.

Nach dem Erfolg des Pilotprojekts plant KSB nun, seine Überwachungslösung KSB Guard auch in anderen Regionen Spaniens einzuführen.