12 LV Anhang 01 Lastenheft.pdf

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Verbandsgemeindewerk Prüm Tiergartenstraße 54 54595 Prüm

Lastenheft

Umbau und Erweiterung der Kläranlage

Oberes Prümtal - BHKW

Verfasser:

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Lastenheft

Überarbeitung:

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Lastenheft

Inhalt

1 Grundlagen ............................................................................................................... 6

1.1 Lastenheft................................................................................................................... 6

1.2 Pflichtenheft ................................................................................................................ 6

1.3 Normen ...................................................................................................................... 7

1.4 Abkürzungen .............................................................................................................. 8

2 Angaben zur Baustelle ............................................................................................. 9

2.1 Standort und Zufahrt ................................................................................................... 9

2.2 Baustelleneinrichtung ................................................................................................. 9

2.3 Gerüste, Hebezeuge und Kräne ............................................................................... 10

2.4 Ver- und Entsorgungsanschlüsse ............................................................................. 10

3 Technische Ausführung ......................................................................................... 11

3.1 Auszuführende Leistungen ....................................................................................... 11

3.2 Grundsätzliches ........................................................................................................ 11

3.3 Produktfestlegung ..................................................................................................... 12

3.4 Ausführung EX ......................................................................................................... 12

3.5 Bedienebenen .......................................................................................................... 12

3.6 Feldebene ................................................................................................................ 14

3.7 Bauablauf ................................................................................................................. 14

3.8 Bauzeitenplan ........................................................................................................... 15

3.9 Betriebsmittelkennzeichnung .................................................................................... 15

3.10 Test, Inbetriebnahme, Abnahme ............................................................................... 15

4 Elektroinstallation .................................................................................................. 16

4.1 Blitz- und Überspannungsschutz .............................................................................. 16

4.2 Kabeltrassen und Installationstechnik ....................................................................... 16

Verlegesystem .......................................................................................................... 17

Kabelverlegung ........................................................................................................ 17

4.3 Beleuchtung ............................................................................................................. 17

4.4 Netzersatzmaßnahmen ............................................................................................ 17

4.5 EMSR-Technik nach Bauwerken .............................................................................. 18

BHKW neu ................................................................................................................ 18

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Lastenheft

BHKW alt .................................................................................................................. 19

Einbringung der neuen Schaltanlage ........................................................................ 20

4.6 Provisorium .............................................................................................................. 21

4.7 Umsetzen des BHKW´s ............................................................................................ 24

4.8 Not-Aus .................................................................................................................... 25

5 Automationseinrichtung ........................................................................................ 26

5.1 Automatisierungsstation ........................................................................................... 26

Anwendersoftware SPS ............................................................................................ 26

Sammelstörung ........................................................................................................ 27

Notprogramme ......................................................................................................... 27

Überwachung ........................................................................................................... 28

Wiederanlauf ............................................................................................................ 28

Störungsverhalten SPS ............................................................................................ 28

Datenverarbeitung .................................................................................................... 28

Kopplung der Automatisierungsstation ..................................................................... 29

5.2 Panel ........................................................................................................................ 29

Grundlegende Funktionen ........................................................................................ 29

Grundlegende Anforderungen .................................................................................. 29

5.3 Panel Prozessbilder .................................................................................................. 30

Haupt- / Detailbild ..................................................................................................... 30

Meldelisten ............................................................................................................... 31

Mess- und Zählwertübersichten ................................................................................ 31

Sollwertvorgaben für Automatikbetrieb ..................................................................... 31

Gangliniendarstellung (Trend) .................................................................................. 31

6 Steuerbeschreibung ............................................................................................... 32

6.1 Allgemein ................................................................................................................ 32

6.2 Schnittstelle zum Prozessleitsystem ......................................................................... 33

6.3 Datentypen und Allgemeines .................................................................................... 33

6.4 Fernsteuerung über das Prozessleitsystem .............................................................. 34

6.5 BHKW-Steuerung ..................................................................................................... 35

Sollwert .................................................................................................................... 35

Automatikbetrieb....................................................................................................... 35

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Lastenheft

Parametrierbare Einstellwerte ................................................................................... 36

Kommunikation und Meldungen ............................................................................... 36

Verhalten bei Kommunikationsausfall ....................................................................... 36

Schnittstellen ............................................................................................................ 37

Betriebsarten des BHKW .......................................................................................... 37

6.6 Störfallbehandlung .................................................................................................... 39

6.7 Wiederanlauf ............................................................................................................ 40

6.8 Anforderungen an SPS-Programmierung ................................................................. 41

Datenpunkte für das Leitsystem AQUA PROVI 7.x ........................................................... 42

Fernsteuerung von Maschinen: Rückmeldungen und Befehle ........................................ 43

7 Abbildungen ........................................................................................................... 45

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Lastenheft 1 Grundlagen

1 Grundlagen

1.1 Lastenheft

Das vorliegende Lastenheft ist Bestandteil der Ausschreibung. Die im Lastenheft beschriebenen Anforderungen sind bei der Angebotskalkulation zu berücksichtigen.

Der Bieter hat mit seinem Angebot alle für den ordnungsgemäßen Betrieb der beschriebenen Leistung erforderlichen Komponenten und Leistungen anzubieten. Sind die ausgeschriebenen Leistungen aus Sicht des Bieters für einen ordnungsgemäßen Betrieb nicht ausreichend, hat er bzw. sie dies im Angebotsschreiben deutlich zu machen.

1.2 Pflichtenheft

Vor Ausführung ist vom AN ein Pflichtenheft zu erstellen. Aus dem Pflichtenheft müssen die Art der auszuführenden Leistung, die zu liefernde Qualität und die endgültige Ausführung klar erkennbar sein.

Das Pflichtenheft ist mindestens 3 Wochen vor Beginn der Ausführung zur Prüfung beim planenden Ingenieurbüro vorzulegen.

Das Pflichtenheft muss mindestens folgende Informationen enthalten:

• Verfahrensbeschreibung jeder zu bearbeitenden Anlagenstufe und der enthaltenen Betriebsmittel

Gegliedert nach Verfahrensstufen und Antrieben:

• Informationen über Vor-Ort-Bedienstellen und Handbetrieb
• Beschreibung des Automatikbetriebes
• Störungsbehandlung
• Störfallkonzept

Übersichten, Listen:

• Beschreibung der Schnittstelle zum PLS mit Datenmodell
• Auflistung aller Betriebsmittel mit Angabe der Steuer- und Regelparameter und Startwerte
• Störfallbehandlung mit Auflistung der Störmeldungen
• Tabellarische Darstellung der Datenpunkte
• Mengengerüst, gegliedert nach Art der Variablen
• Verhalten bei Systemausfall, Wiederanlauf

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Lastenheft 1 Grundlagen

1.3 Normen

Bei der Ausführung sind die derzeit gültigen Normen zu beachten. Insbesondere wird auf folgende Normen verwiesen:

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Lastenheft 1 Grundlagen

1.4 Abkürzungen

AG Auftraggeber AN Auftragnehmer APZ Abschlusspunkt Zählerplatz AV, AZV Abwasserverband, Abwasserzweckverband FWT Fernwirktechnik g. e. A. gefährliche explosionsfähige Atmosphäre GKA Gruppenkläranlage GRPS General Packet Radio Service (deutsch: „Allgemeiner paketorientierter Funkdienst“) HAK Hausanschlusskasten HMI Human Machine Interface HS Hauptschalter KA Kläranlage KEP Kellerentwässerungspumpe LTE Long Term Evolution LWL Lichtwellenleiter MID Magnetisch-induktive Durchflussmesser NSHV Niederspannungshauptverteilung NSUV Niederspannungsunterverteilung OPC Open Platform Communications PLS Prozessleitsystem PS Pumpensteuergerät PW Pumpwerk RCD Residual Current Device (deutsch: Fehlerstromschutzschalter) RÜB, RÜ Regenüberlaufbecken, Regenüberlauf SPS speicherprogrammierbare Steuerung TP Touchpanel USV Unterbrechungsfreie Stromversorgung VG Verbandsgemeinde

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Lastenheft 2 Angaben zur Baustelle

2 Angaben zur Baustelle

2.1 Standort und Zufahrt

Die Kläranlage Oberes Prümtal (54595 Watzerrath) liegt an den Geodaten 50.180643, 6.351791 an der Prüm (Vorfluter) und ist über einen asphaltierten Weg zu erreichen.

Abb. 1: Luftbild Standort (*Quelle GOOGLE Maps)

Im Regelbetrieb ist die Anlage besetzt.

Das Gelände ist eingezäunt und mit einer Toranlage ausgestattet.

Die Zufahrt, sowie sämtliche Transportwege sind befestigt.

Der AN ist dazu verpflichtet, alle öffentlichen Verkehrsflächen und die Betriebsstraßen des AG sauber zu halten. Baustellen- und witterungsbedingte Fahrbahnverschmutzungen sind auf allen Verkehrsflächen zu vermeiden bzw. sofort zu beseitigen.

2.2 Baustelleneinrichtung

Flächen für Baustelleneinrichtung, Lager und Arbeitsplätze stehen auf dem Gelände zur Verfügung und können in Rücksprache mit dem Bauherrn vom AN unentgeltlich genutzt werden.

Be- und Entladetätigkeiten werden nicht vom Klärwerkspersonal durchgeführt.

Bei der Baustellenräumung sind alle benutzten Flächen für Baustelleneinrichtung, Lagerplätze, Arbeitsplätze und Zufahrtswege dem früheren Zustand entsprechend

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Lastenheft 2 Angaben zur Baustelle

wiederherzustellen. Der Leistungsumfang ist in die LV-Position der Baustelleneinrichtung einzurechnen; darüber hinaus erfolgt keine gesonderte Vergütung.

2.3 Gerüste, Hebezeuge und Kräne

Auftraggeberseitig stehen keine Hebezeuge und keine Gerüste zur Verfügung.

Diese sind, soweit nicht ausgeschrieben, in der Position Baustelleneinrichtung zu berücksichtigen.

2.4 Ver- und Entsorgungsanschlüsse

Wasser-, Strom- und sonstige Anschlüsse, sowie sanitäre Anlagen sind vorhanden. Diese können vom AN in Abstimmung mit dem AG / der Bauleitung genutzt werden.

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Lastenheft 3 Technische Ausführung

3 Technische Ausführung

3.1 Auszuführende Leistungen

Das neue BHKW wird zukünftig neben dem neuen Sozialgebäude aufgestellt. Aufgrund des Bauablaufs ist die endgültige Aufstellung jedoch erst nach Fertigstellung des Sozialgebäudes möglich.

Die erforderlichen Leitungen werden im Rahmen eines anderen Teilprojekts bereits bis zum endgültigen Standort des BHKW verlegt. Bis zur endgültigen Aufstellung ist daher ein provisorischer Anschluss an das Bestandssystem herzustellen.

Das Provisorium ist in der LV-Position 1.02 und im Kapitel 4.7 näher beschrieben.

Das BHKW wird in Containerbauweis ausgeführt. Der Container ist mit Beleuchtung und Steckdosen zu versehen.

Die Netzform wird im Aufbau als TN-S-Netz geplant, einschließlich der entsprechenden Schutzmaßnahmen und Schutzvorrichtungen, wie z.B. Überspannungsschutz usw.

Folgende Spannungsebenen werden vorgesehen:

• Schaltanlage/Energieversorgung: 400 V, 50 Hz, 3~
• Beleuchtung/Steckdosen: 230 V, 50 Hz, 1~
• Steuerspannung 230 VAC: 230 V, 50 Hz, 1~
• Steuerspannung 24 VDC: 24 V, Gleichspannung

Die Schaltanlage sowie alle Schalt- und Steuergeräte werden gemäß DIN VDE 0600 und deren Teilen, die Berührungssicherheit wird nach DIN VDE 0106 Teil 100 (DGUV Vorschrift 3) geplant.

Die Auslegung der elektrischen Ausrüstung innerhalb von EX-Zonen erfolgt nach den gültigen ATEX-Richtlinien.

Die gesamte Mess- und Automatisierungstechnik und alle Vorortsteuerstellen werden in 24 VDC (Berührungsschutz bei Kabelbruch) ausgelegt.

Für die Mess- und Automatisierungstechnik wird eine USV-Anlage mit einer Überbrückungszeit von mind. 15 Minuten vorgesehen.

3.2 Grundsätzliches

Sämtliche Steuer- und Regelfunktionen sind in der speicherprogrammierbaren Steuerung umzusetzen.

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Lastenheft 3 Technische Ausführung

Als Bedien- und Beobachtungsstation wird vor Ort ein Panel eingesetzt. Das BHKW wird über das auf der Anlage vorhandene Profitnet-System an die übergeordnete Station über Netzwerk gekoppelt und über das zentrale Prozessleitsystem visualisiert.

Alle Datenpunkte, die dem örtlichen Panel bereitgestellt und visualisiert werden, stehen auch dem übergeordneten PLS an einer definierten Kommunikationsschnittstelle zur Verfügung.

Das Panel bzw. das Prozessleitsystem (PLS) übergeben nur Steuer- und Regelparameter.

Zählwerte und andere Rechenwerte, sowie Umrechnungen von Analogwerten werden direkt in der SPS gebildet und an das PLS übergeben.

3.3 Produktfestlegung

Aus Gründen der Standardisierung, der einfachen Lagerhaltung innerhalb der Werke und durch die anlagenübergreifende Vernetzung werden für nachfolgend genannte Komponenten Leitfabrikate vorgegeben.

3.4 Ausführung EX

Alle Aggregate und Messstellen, die sich innerhalb einer EX-Zone befinden, werden über elektrotechnische Komponenten mit ATEX-Zulassung angesteuert.

3.5 Bedienebenen

Die Anlagenautomation stellt folgende Funktionen bereit:

• die Umsetzung aller Funktionalitäten für Automatik- und Handbetrieb, • die Prozessdatenverarbeitung und -bereitstellung für HMI/Panel sowie das übergeordnete PLS, • die Erfassung, Vorverarbeitung und Bereitstellung sämtlicher Betriebs-, Mess- und Meldesignale.

Die Bedienung und Automatisierung sind wie folgt priorisiert (Priorität 1 = höchste Priorität):

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Lastenheft 3 Technische Ausführung

Abb. 2: Steuerungsarchitektur

1. Handbetrieb über Vor-Ort-Steuerstellen (VOS)
2. Handbetrieb über Örtliche Steuerstellen NSUV/NSHV
3. Handbetrieb über PLS/Fernwirktechnik
4. Automatikbetrieb über PLS/Fernwirktechnik (SPS-Automatik)

Befehle niedrigerer Priorität sind zu sperren und dürfen nicht wirksam werden, solange eine höhere Priorität aktiv ist. Ein Betriebsartenwechsel auf eine höhere Priorität ist jederzeit zulässig. Ein Wechsel auf eine niedrigere Priorität ist nur nach Prioritätsfreigabe zulässig (keine höhere Priorität aktiv). Bei aktivem Handbetrieb ist der Automatikbetrieb zu sperren; aus dem Automatikbetrieb dürfen keine Stellbefehle ausgegeben werden.

Steuerstellen (Standard: SPS-basierte Ausführung)

Für alle relevanten Aggregate/Funktionseinheiten sind örtliche Steuerstellen vorzusehen. Diese umfassen mindestens:

• Betriebsartenwahlschalter Lokal/0/Fern • Taster Ein/Aus (Handbetrieb) • optische Anzeigen: Betrieb, Störung, Handbetrieb aktiv • Quittierung (Taster oder via HMI/PLS gemäß Konzept)

Die örtlichen Steuerstellen sind fest verdrahtet auf SPS-Eingänge aufzuschalten; Handfunktionen sind ausschließlich in der SPS umzusetzen. Verriegelungen und Schutzfunktionen müssen betriebsartenunabhängig (Hand/Automatik) wirksam sein.

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Lastenheft 3 Technische Ausführung

Schaltbefehle, Schaltzustände und Störmeldungen sind an das HMI/PLS rückzumelden und zu protokollieren.

3.6 Feldebene

Vor-Ort-Steuerstellen SPS-basierte Ausführung (Priorität 1)

Die Vor-Ort-Steuerstellen (VOS) sind fest verdrahtet auf SPS-Eingänge aufzuschalten. Alle Aggregate in Sichtweite sind in einer Steuerstelle zusammenzufassen. Bei Zusammenführung von bis zu vier Vor-Ort-Steuerstellen ist ein Interface-Modul einzusetzen. Die Anbindung an die SPS erfolgt über ein PROFINET-System, sofern die Distanz ≤ 100 m beträgt.

Die VOS für ein Aggregat umfasst mindestens:

• Betriebsartenwahlschalter Lokal/0/Fern • Taster Ein/Aus (Handbetrieb) • optische Anzeigen: Betrieb, Störung, Handbetrieb aktiv • Quittierung (Taster oder via HMI/PLS gemäß Konzept) • Not-Halt-Schlagtaster

Not-Halt-System (Priorität 1)

Sofern das Automatisierungskonzept nicht über eine sicherheitsgerichtete Steuerung (Safety) verfügt, sind die Not-Halt-Systeme grundsätzlich hardwareseitig und SPS-unabhängig auszuführen. Die Ausführung hat gemäß den einschlägigen Normen und Vorschriften zu erfolgen.

3.7 Bauablauf

Die Arbeiten können nicht in einem zusammenhängenden Abschnitt durchgeführt werden. Sie sind in Abhängigkeit vom Baufortschritt jeweils nach Fertigstellung der einzelnen Bauwerke sowie der zugehörigen Rohrleitungs- und maschinentechnischen Arbeiten auszuführen.

Beim Bauablauf sind zwingend das in LV-Position 1.02 und Kapitel 4.7 näher beschriebene Provisorium sowie das erforderliche Umsetzen des BHKW zu berücksichtigen.

Die Festlegung der genauen Arbeitsabfolge und die Koordination der eigenen Leistungen obliegen dem AN. Die Ausführung ist auf den Baufortschritt und die Erfordernisse der Gesamtbaumaßnahme abzustimmen.

Sämtliche Eingriffe in das bestehende Anlagensystem sind vor der Ausführung mit der Bauüberwachung des AG abzustimmen.

Der reguläre Anlagenbetrieb ist während der gesamten Baumaßnahme, mit Ausnahme der planmäßig außer Betrieb genommenen Anlagenteile, aufrechtzuerhalten. Die Zugänge zu

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Lastenheft 3 Technische Ausführung

allen in Betrieb befindlichen Anlagenteilen sind jederzeit sicherzustellen und für das Betriebspersonal gefahrlos zugänglich zu halten.

Den betrieblichen und sicherheitsrelevanten Anweisungen des Kläranlagenpersonals ist Folge zu leisten.

3.8 Bauzeitenplan

Für Beginn und Fertigstellung der Baumaßnahme gelten die Ausführungsfristen in FB 214, Ziffer 1 (=Vertragsfrist).

Der AN hat dem Auftraggeber vor Ausführung schriftlich eine Bauablaufplanung als Bauzeitenplan vorzulegen. Der Bauzeitenplan muss mit den Arbeiten Tiefbau und Maschinenbau abgestimmt sein. Bei wesentlichen Änderungen ist der Bauzeitenplan fortzuschreiben.

3.9 Betriebsmittelkennzeichnung

Alle Betriebsmittel gemäß der Antriebs- und Messstellenliste (siehe LV-Anhang) sind dauerhaft und eindeutig zu beschriften. Die Kennzeichnung hat entsprechend den Vorgaben der Betriebsmittelkennzeichnung zu erfolgen.

Die Beschriftung von Rohrleitungen und Armaturen ist mittels gravierter Resopal-Schilder oder gleichwertiger gravierter Metallschilder auszuführen.

Sämtliche Betriebsmittel innerhalb von Schaltanlagen sind zweifach zu beschriften. Die Beschriftung hat sowohl auf der Montageplatte als auch direkt am jeweiligen Betriebsmittel mittels dauerhaft haftender Beschriftungsschilder zu erfolgen.

Die Beschriftungen müssen dauerhaft lesbar, feuchtigkeitsbeständig sowie gegen die in Kläranlagen üblichen Umgebungsbedingungen beständig ausgeführt werden.

3.10 Test, Inbetriebnahme, Abnahme

Unabhängig von durchgeführten Zwischenprüfungen ist vor der Abnahme eine abschließende Prüfung der gesamten SPS-Programmierung einschließlich eines vollständigen Funktionstests aller implementierten Funktionen und Anlagenteile durchzuführen.

Voraussetzung für die Abnahme ist die vollständig abgeschlossene Schulung und Einweisung des Betriebspersonals.

Die Anbindung des BHKW an das Prozessleitsystem (PLS) erfolgt erst nach Umsetzung des BHKW auf den endgültigen Aufstellort und nach erfolgreicher Wiederinbetriebnahme am Endstandort.

Die Inbetriebnahme der PLS-Anbindung sowie der Datenpunkttest sind gemeinsam mit dem Ausrüster der bauseits vorhandenen Fernwirktechnik durchzuführen. Sämtliche hierfür

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Lastenheft 4 Elektroinstallation

erforderlichen Abstimmungen, Parametrierungen und Anpassungen sind Bestandteil der Leistung.

Sämtliche Leistungen gelten erst nach erfolgreicher Inbetriebnahme, vollständig durchgeführtem Datenpunkttest und mängelfreier Abnahme als vollständig erbracht.

4 Elektroinstallation

4.1 Blitz- und Überspannungsschutz

Während des in Kapitel 4.6 beschrieben Provisorium ist die Anlage mit an das bestehende Erdungssystem der Kläranlage mit aufzunehmen.

Äußerer Blitzschutz

Eine Blitzschutzanlage für das Betriebsgebäude wird errichtet.

Innerer Blitz- und Überspannungsschutz / Potentialausgleich

Zum Schutz vor Überspannung, ausgelöst durch Blitzeinwirkung oder Netzschwankung, wird in der Niederspannungsschaltanlage ein Grobschutz (Kategorie A/B) als Kombiableiter vorgesehen.

Die messtechnischen Einrichtungen, sowie die Kommunikations- und Automatisierungstechnik, werden mit Feinschutz (Kategorie D) zum Schutz vor Überspannung ausgestattet.

Zur Vermeidung von statischen Aufladungen und zur Ableitung von Fehlerströmen werden alle leitenden Anbauteile mit dem Funktionspotentialausgleich verbunden.

Bei Abschluss der Arbeiten ist ein Mess- und Prüfprotokoll anzufertigen und dem Auftraggeber zur Dokumentation zu übergeben.

4.2 Kabeltrassen und Installationstechnik

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Lastenheft 4 Elektroinstallation

Verlegesystem

Folgende Verlegesysteme werden für den Außenbereich vorgesehen:

• Kabelschutzrohr, Material Edelstahl
• Kabelbühnen/Kanäle, Material Edelstahl

Folgende Verlegesysteme werden für den Innenbereich vorgesehen:

• Kunststoffkanal, Farbe Weiß
• Kunststoffpanzerrohr, Farbe Weiß

Kabelverlegung

Die Auslegung der Kabel erfolgt nach DIN VDE 0298 bzgl. Belastbarkeit, Verlegeart, Spannungsabfall usw.

Folgende Kabeltypen werden verwendet:

Die Querschnittbemessung sowie die Länge der Kabel sind eigenverantwortlich zu prüfen.

Die Kabel und Leitungen sind ungeschnitten in einer Länge zu verlegen.

4.3 Beleuchtung

Die Auslegung der Beleuchtung der Arbeitsstätten erfolgt nach der DIN EN 12464. Die Beleuchtungsstärke wird je nach den jeweiligen Anforderungen ausgerichtet, z.B. Technik- Raum, Arbeitsplatz usw. Als Leuchtmittel wird generell LED vorgesehen.

4.4 Netzersatzmaßnahmen

Bei Ausfall der öffentlichen Netzversorgung oder bei Ausfall der Netzspannung auf der Kläranlage darf das BHKW keine elektrische Energie in das Anlagennetz einspeisen.

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Lastenheft 4 Elektroinstallation

Das BHKW ist bei Erkennung eines Netzausfalls ordnungsgemäß abzuschalten und vom Netz zu trennen. Ein Inselbetrieb ist nicht zulässig.

Nach Wiederkehr einer stabilen Netzversorgung hat das BHKW selbstständig oder nach Freigabe durch die Steuerung wieder anzufahren und den regulären Betriebszustand einzunehmen.

4.5 EMSR-Technik nach Bauwerken

BHKW neu

Das neue 50 kW-BHKW wird mit dem im Faulturm erzeugten Faulgas betrieben. Zur Zwischenspeicherung des Faulgases steht ein Gasbehälter mit einem Speichervolumen von ca. 500 m³ zur Verfügung. Der Gasbehälter ist mit einer Füllstandsmessung ausgestattet.

Das BHKW wird in Containerbauweise ausgeführt und neben dem neuen Sozialgebäude aufgestellt. Die erforderliche Aufstellfläche wird im Rahmen der Gesamtbaumaßnahme hergestellt.

Der BHKW-Container ist mit einer geeigneten Be- und Entlüftung, einer thermoakustischen Verkleidung, einem Abgasschalldämpfer sowie einem Abgaswärmetauscher auszustatten.

Zur Unterstützung von Wartung und Service ist ein Fernwartungszugang für den BHKW- Ausrüster vorzusehen.

Der Innenraum des Containers ist durch eine Gaswarnanlage zu überwachen. Bei Erreichen der festgelegten Alarmschwellen sind die erforderlichen Sicherheitsfunktionen auszulösen. Bei einer sicherheitsrelevanten Gaskonzentration ist das BHKW automatisch abzuschalten und eine entsprechende Störmeldung an das Prozessleitsystem (PLS) zu übertragen.

Die für den Betrieb des BHKW erforderlichen Einrichtungen zur Gastrocknung und Gasreinigung werden am BHKW-Container angeordnet.

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Lastenheft 4 Elektroinstallation

Abb. 3: Position BHKW neu

BHKW alt

Das bestehende BHKW ist nach erfolgreicher Aufstellung, Anschluss und Inbetriebnahme des neuen BHKW in Containerbauweise außer Betrieb zu nehmen und vollständig zurückzubauen.

Der Leistungsumfang umfasst die vollständige Demontage des BHKW einschließlich aller zugehörigen Komponenten, Anlagenteile, Rohrleitungen, Kabel, Kabeltragsysteme, Schaltanlagen, Schaltschränke sowie sonstiger zum Bestands-BHKW gehörender Betriebsmittel.

Sämtliche demontierten Anlagenteile sind von der Baustelle zu entfernen und fachgerecht entsprechend den geltenden gesetzlichen Vorschriften zu entsorgen oder einer ordnungsgemäßen Verwertung zuzuführen.

Der Rückbau umfasst ausdrücklich die komplette Altanlage einschließlich aller elektrischen, mechanischen und verfahrenstechnischen Komponenten des Bestands-BHKW.

Entsorgungs- und Verwertungsnachweise sind dem Auftraggeber auf vorzulegen.

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Lastenheft 4 Elektroinstallation

Abb. 4: Altes BHKW

Einbringung der neuen Schaltanlage

Die Schaltanlage des BHKW wird durch den Lieferanten bereits vollständig im BHKW- Container aufgebaut, verdrahtet und geprüft. Hierdurch wird sichergestellt, dass ein umfassender Werksfunktionstest kompletten Anlage vor Auslieferung durchgeführt werden kann.

Vor Ort sind im Wesentlichen lediglich die erforderlichen Medien-, Energie-, Steuerungs- und Kommunikationsanschlüsse herzustellen sowie die Inbetriebnahme der Anlage durchzuführen.

Der zur Inbetriebnahme erforderliche Datenpunkttest mit dem Prozessleitsystem (PLS) wird erst nach Umsetzung des BHKW auf den endgültigen Aufstellort durchgeführt. Während des provisorischen Betriebes ist keine Anbindung an das Prozessleitsystem vorgesehen.

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Lastenheft 4 Elektroinstallation

4.6 Provisorium

Das neue BHKW wird zunächst als Provisorium auf einer temporären Aufstellfläche vor dem bestehenden Betriebsgebäude aufgestellt. Die Lage der provisorischen Aufstellfläche sowie die vorhandenen Anschlusspunkte des Bestands-BHKW sind der nachfolgenden Abbildung zu entnehmen.

Abb. 5: Aufstellung des Provisorischen BHKW´s

Für die Aufrechterhaltung des Anlagenbetriebes ist das neue BHKW nach Demontage des Bestands-BHKW an die vorhandenen Bestandsanschlüsse des Alt-BHKW anzuschließen. Hierzu sind sämtliche für den provisorischen Betrieb erforderlichen Medienanschlüsse, Kabelverbindungen, Gasleitungen, Heizungsleitungen, Anpassungsarbeiten, Übergangsstücke sowie Befestigungs- und Schutzmaßnahmen durch den Auftragnehmer herzustellen.

Die Ausführung der provisorischen Anschlüsse kann mittels geeigneter flexibler Leitungssysteme erfolgen. Hierzu werden flexible Edelstahlwellschläuche, die für das jeweilig zu transportierende Medium und jeweiligen Einsatzzweck zugelassen sind verwendet. Sämtliche eingesetzten Komponenten müssen für die vorgesehenen Betriebsdrücke, Betriebstemperaturen und Medien geeignet sowie dauerhaft betriebssicher ausgeführt sein. Die provisorischen Leitungen können freiliegend verlegt werden, da im Bereich der Leitungsführung kein Fahrzeug- oder Maschinenverkehr stattfindet.

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Lastenheft 4 Elektroinstallation

Die für das Provisorium zu nutzenden Anschlusspunkte sind in den nachfolgenden Abbildungen dargestellt. Sämtliche Anschlusspunkte befinden sich im Keller des Betriebsgebäudes in dem Raum, in dem das bestehende BHKW aufgestellt ist.

Abb. 6: Klärgasanschluss

Abb. 7: Leistungsanschluss

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Lastenheft 4 Elektroinstallation

Abb. 8: Heizungsanschluss

Der Auftragnehmer hat die örtlichen Gegebenheiten eigenverantwortlich zu prüfen und alle erforderlichen Leistungen für einen betriebsbereiten und sicheren Betrieb des BHKW während der Provisoriumsphase (circa 2 Jahre) in seinem Angebot zu berücksichtigen.

Folgende Anschlüsse sind für den Anschluss an das Heizungssystem und das Gassystem vorzusehen:

• Heizungsanschluss: 1 ¼“ • Gasanschluss: 1 ¼“

Die Leistung umfasst daher ausdrücklich:

• Herstellung sämtlicher provisorischer Medien-, Gas-, Wärme- und Elektroanschlüsse an die vorhandenen Anschlusspunkte des Bestands-BHKW mit Leitungslängen von voraussichtlich bis zu ca. 30 m, • Lieferung und Verlegung der für das Provisorium erforderlichen Energie-, Steuer-, Netzwerk- und Potentialausgleichsleitungen einschließlich aller erforderlichen Schutzmaßnahmen mit Leitungslängen von voraussichtlich bis zu ca. 30 m, • Herstellung einer normgerechten temporären Erdungsanlage einschließlich Potentialausgleich für den provisorischen Betrieb des BHKW sowie Durchführung und Dokumentation der erforderlichen Messungen und Prüfungen, • Lieferung und Montage sämtlicher für das Provisorium erforderlichen Leitungs- und Rohrhalterungen, Kabeltragsysteme, Schutzrohre, Übergangsstücke und Verbindungselemente,

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Lastenheft 4 Elektroinstallation

• Herstellung aller erforderlichen EMSR-, Steuerungs- und Kommunikationsanbindungen ausgenommen des PLS, • Durchführung aller für den provisorischen Betrieb erforderlichen Prüfungen, Messungen und Inbetriebnahmearbeiten.

Die angegebenen Leitungslängen dienen der Orientierung für die Angebotskalkulation und sind vom Auftragnehmer vor Ort zu prüfen.

Sämtliche hierfür erforderlichen Montage-, Anschluss-, Anpassungs-, Prüf- und Inbetriebnahmearbeiten sind einzukalkulieren.

4.7 Umsetzen des BHKW´s

Nach Fertigstellung des neuen Sozialgebäudes ist das BHKW außer Betrieb zu nehmen, von der provisorischen Aufstellfläche abzubauen und an die endgültige Aufstellposition umzusetzen. Die Entfernung zwischen Provisorium und endgültigem Aufstellort beträgt circa 50 m.

Die Umsetzung ist gemäß Bauzeitenplan voraussichtlich ca. zwei Jahre nach der provisorischen Aufstellung vorgesehen. Der genaue Termin ist vom Baufortschritt abhängig und wird dem AN rechtzeitig mitgeteilt. Der AN hat die hierfür erforderlichen Personal-, Montage- und Inbetriebnahmekapazitäten entsprechend einzuplanen.

Die Leistung umfasst sämtliche Arbeiten für die Außerbetriebnahme am provisorischen Aufstellort, die Umsetzung des BHKW, die Herstellung der endgültigen Anschlüsse sowie die erneute Inbetriebnahme und Funktionsprüfung am endgültigen Aufstellort.

Die Leistung umfasst daher ausdrücklich:

• Außerbetriebnahme des BHKW am provisorischen Aufstellort, • Demontage, Rückbau und Entsorgung sämtlicher provisorischer Leitungen, Rohrleitungen, Kabelanlagen und Anschlüsse, • Rückbau der temporären Erdungsanlage, • erneute Bereitstellung der erforderlichen Hebezeuge und Kraneinsätze für die Umsetzung des BHKW • Verladung, Transport und Umsetzen des kompletten BHKW an den endgültigen Aufstellort, • Wiederherstellung sämtlicher Medien-, Gas-, Wärme- und Elektroanschlüsse am endgültigen Aufstellort, • Wiederherstellung aller erforderlichen Energie-, Steuer-, Netzwerk- und Potentialausgleichsverbindungen, • Herstellung der endgültigen Erdungs- und Potentialausgleichsanlage, • Durchführung aller erforderlichen Prüfungen und Messungen, • erneute Inbetriebnahme des BHKW einschließlich Parametrierung und Funktionsprüfung, • Unterstützung und Begleitung der Abnahme am endgültigen Aufstellort.

Sämtliche hierfür erforderlichen Montage-, Demontage-, Transport-, Hebezeug-, Anschluss-, Anpassungs-, Prüf- und Inbetriebnahmearbeiten sind einzukalkulieren.

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Lastenheft 4 Elektroinstallation

4

Abb. 9: Ausschnittlageplan Standort BHKW und Provisorium

4.8 Not-Aus

Es wird ein Not-Aus-Kreis gebildet. Realisiert wird SIL 2, d.h. der Not-Aus-Kreis wird zweikanalig ausgeführt und das Auswertegerät schaltet zweikanalig die Steuerspannung der Leistungsschütze ab.

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5 Automationseinrichtung

Nachfolgende Beschreibung gilt für alle Automatisierungsstationen und deren Komponenten.

5.1 Automatisierungsstation

Bereitstellung aller Funktionalitäten für den Automatik- und Handbetrieb, sowie die Datenverarbeitung und -bereitstellung für das übergeordnete Prozessleitsystem und das Panel.

Über Standleitung wird die SPS an das übergeordnete Prozessleit- und Fernwirksystem angeschlossen.

Über eine Profitnet-Datenschnittstelle werden alle, für die Steuer- und Regelungsaufgaben, notwendigen Signale und Messwerte ausgetauscht. Die Datenschnittstelle wird in Position 5.9 genauer beschrieben.

Anwendersoftware SPS

Aufgrund der nachfolgenden Funktionsbeschreibung des BHKW setzt sich der Bieter über die erforderlichen Steuer-, Regelungs-, Überwachungs- und Schutzfunktionen sowie die Melde- und Messwertverarbeitung in Kenntnis.

Alle vom Auftraggeber geforderten Bedienfunktionen, die über das Bedienpanel oder das Prozessleitsystem ausgeführt werden sollen, sind in der Automatisierungsstation aufzubereiten und dem Panel bzw. dem Prozessleitsystem zur Verfügung zu stellen.

Die Anwendersoftware ist für die Bearbeitung der Steuerungs- und Regelungsaufgaben, das Einlesen des Prozessabbildes, die Kommunikation mit sämtlichen Baugruppen sowie die Ausgabe von Steuer- und Stellbefehlen zu programmieren. Der erforderliche Umfang ergibt sich aus der Antriebs- und Messstellenliste sowie den nachfolgenden Funktionsbeschreibungen.

Alle neuen Variablen sind entsprechend dem BMKZ-System des Auftraggebers bzw. der Anlage eindeutig zu kennzeichnen.

Zum Datenaustausch mit dem übergeordneten Prozessleitsystem und dem Bedienpanel sind sämtliche Analog-Soll- und Istwerte, Binärsignale, Stör- und Betriebsmeldungen, Betriebsstunden, Betriebszustände sowie weitere erforderliche Prozessdaten in einem separaten, ausführlich kommentierten Datenbaustein bereitzustellen.

Der Datenbaustein ist so anzulegen, dass der verwendete DB-Adressbereich kleiner 60.000 bleibt.

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Störungsbehandlung

Liegt eine sicherheitsrelevante Störung am BHKW vor, ist das Aggregat unverzüglich kontrolliert abzuschalten. Ein automatischer Wiederanlauf ist unzulässig. Das Wiedereinschalten darf erst erfolgen, wenn die Störungsursache beseitigt wurde und die Störung zusätzlich über das Prozessleitsystem, das Bedienpanel oder einen Quittiertaster am Schaltschrank quittiert wurde. Liegt eine sicherheitsrelevante Störung am BHKW vor, ist das Aggregat unverzüglich kontrolliert abzuschalten. Ein automatischer Wiederanlauf ist unzulässig. Das Wiedereinschalten darf erst erfolgen, wenn die Störungsursache beseitigt wurde und die Störung zusätzlich über das Prozessleitsystem, das Bedienpanel oder einen Quittiertaster am Schaltschrank quittiert wurde

Fällt eine für den Betrieb des BHKW erforderliche Messung aus, ist abhängig von der betroffenen Funktion entweder ein definierter Ersatzwert zu verwenden oder das BHKW kontrolliert abzuschalten. Der sichere Betrieb des BHKW hat hierbei stets Vorrang.

Folgende Störungen werden von der SPS automatisch quittiert, sobald die Ursache behoben ist:

• Störung Kommunikation
• Störung Messung
• Grenzwertüber- bzw. Unterschreitung

Zur Vermeidung einer Meldeflut werden bei Netzausfall alle Störmeldungen bis auf die Meldung „Netzausfall“ unterdrückt.

Folgestörungen werden unterdrückt.

Alle Störmeldungen werden zum Prozessleitsystem / Panel übertragen und dort archiviert. Die Archivierungstiefe auf dem Panel ist für die vorgesehene Speicherkarte anzupassen.

Sammelstörung

Einzelne Störmeldung einer Messung oder eines Aggregats werden zusätzlich zu einer Sammelstörung je Aggregat bzw. Messung zusammengefasst. Die Sammelstörungen werden zur Visualisierung im Panel bzw. dem übergeordneten Prozessleitsystem herangezogen.

Notprogramme

Bei Ausfall einzelner Automatikfunktionen oder nicht sicherheitsrelevanter Messwerte ist das BHKW, soweit technisch möglich, in einen definierten Notbetrieb zu überführen. Hierbei sind Ersatzwerte zu verwenden, sofern diese den sicheren Betrieb gewährleisten. Kann ein sicherer Betrieb nicht sichergestellt werden, ist das BHKW kontrolliert abzuschalten und eine Störmeldung an das Prozessleitsystem auszugeben.

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Überwachung

Die spezifischen Überwachungen für die Aggregate sind bei den jeweiligen Komponenten zu berücksichtigen.

Die messtechnischen Einrichtungen werden in ihrer Funktion überwacht.

Wiederanlauf

Bei Netzwiederkehr wird die Anlage mit den letzten gültigen Vorgaben automatisch gestartet. Auf eine zusätzliche Störungsquittierung wird verzichtet.

Des Weiteren wird die Meldung Netzwiederkehr an das übergeordnete Prozessleitsystem abgesetzt.

Störungsverhalten SPS

1. Ausfall Prozessleitsystem: Die SPS arbeitet autark. Die vom PLS gesetzten Sollwerte und Befehle bleiben erhalten. Die Bedienung vor Ort ist uneingeschränkt möglich.

2. Ausfall Kopplung SPS zum Prozessleit- / Fernwirksystem: Bei Ausfall der Verbindung wird eine entsprechende Störmeldung generiert.

3. Ausfall SPS: Die Kommunikation zur SPS wird von dem PLS überwacht. Bei Ausfall wird eine Störmeldung generiert. Eine Handbedienung vor Ort bzw. Unterverteilung ist jederzeit möglich.

Datenverarbeitung

Binäre Meldungen zeigen den aktuellen Zustand an, dies können eine Betriebsrückmeldung einer Maschine, eine Störung, ein digitaler Sensor (Stabsonde) usw. sein. Alle binären Meldungen werden erfasst und zum PLS übertragen.

Mess- und Analogwerte werden kontinuierlich von der SPS erfasst und fertig skaliert an das Prozessleitsystem übertragen. Alle Messwerte werden auf Plausibilität überwacht, in dem bei der Erstellung eines Analogwertes ein unterer und oberer Grenzwert, der dem unteren und oberen Messwert entspricht, hinterlegt wird. Ein Über- bzw. Unterschreiten wird als Warn- bzw. Störmeldung im PLS angezeigt und archiviert.

Alle Analogwerte werden überwacht. Wenn sich der Wert eine festgelegte Zeit lang nicht ändert, soll eine Fehlermeldung erzeugt werden. [Der Sensor liefert dann einen Festwert, d.h. keine Messwertänderung (auch nicht minimal). Daher wird die Überwachung auf einen variablen (vom PLS aus änderbaren) Wert eingestellt, ohne Hysterese.]

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Zählwerte, Betriebsstunden und Mengenwerte, werden in der SPS aufsummiert und an das PLS übergeben. In der Visualisierung werden diese dann als Zahlenwert dargestellt und archiviert.

Befehle werden über das Prozessleitsystem oder das Bedienpanel ausgelöst und an die SPS übertragen. Hierzu zählen insbesondere Schaltbefehle, Betriebsartenumschaltungen, Sollwertvorgaben sowie Störungsquittierungen.

Schaltbefehle dienen beispielsweise zum Starten und Stoppen des BHKW. Jeder Bedienbefehl stellt einen manuellen Eingriff in den Anlagenbetrieb dar und ist nach erfolgreicher Verarbeitung von der SPS als Rückmeldung an das Prozessleitsystem und das Bedienpanel zu übertragen. Nach der Verarbeitung des Befehls setzt die SPS das Befehlssignal selbstständig zurück.

Sollwerte sind Vorgaben von Führungsgrößen und werden skaliert von dem Prozessleitsystem an die SPS übergeben, z.B. Frequenzvorgabe für einen Frequenzumformer. Sollwerte haben direkten Einfluss auf den Prozess.

Istwerte sind momentane Werte einer Regelgröße. Istwerte sind in der Regel Analogwerte und werden auch als solche behandelt.

Kopplung der Automatisierungsstation

Auf der Anlage wird zur Vereinfachung der Datenübertragung ein Profinet-System aufgebaut. Die Anschaltbaugruppen, Universalmessgeräte und die Steuerungen werden zum Signalaustausch in das Profinet-System aufgenommen.

5.2 Panel

Grundlegende Funktionen

Das Panel dient der Überwachung und Bedienung der Anlage, sowie der Nachweisführung und betrieblichen Bewertung.

Die Daten werden vom Panel archiviert. Die archivierten Daten dienen der nachträglichen Auswertung von Betriebssituationen und des Langzeitbetriebes.

Grundlegende Anforderungen

Datum/Uhrzeit

Datum und Uhrzeit müssen über die Ebenen hinweg abgestimmt sein. Datumsunstimmigkeiten dürfen nicht zum Absturz des Systems führen

Alle Daten müssen mit Zeitstempel vom Panel archiviert werden.

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Branchenanforderungen

Der Bieter sichert zu, dass die angebotenen Softwarekomponenten den speziellen Anforderungen der Branche Abwasserentsorgung entsprechen. Nichtzutreffende Komponenten sind aus dem System zu entfernen, bzw. sind für den Bediener unsichtbar und schränken die Funktionalität des Gesamtsystems nicht ein.

Spezielle Anforderungen des Betreibers

Die Bedienphilosophie des Betreibers ist vor Ausführung detailliert abzustimmen und in einem Pflichtenheft festzuhalten. Im Pflichtenheft ist die Datenkopplung in tabellarischer Darstellung mit aufzuführen.

Laufzeitüberwachung

Alle für die Funktion des Prozessleitsystems und der zugehörigen Werkzeuge laufenden Anwendungen sind zu überwachen. Bei Ausfall einer Komponente ist eine Störmeldung zu erzeugen und die Anwendung automatisch neu zu starten.

Bedienung

Alle Parameterübergaben und Aktionen werden durch die Rückgabewerte/Istwerte im Formular angezeigt bzw. rückgemeldet.

Im Gesamtbild kann beim Anwählen auf den entsprechenden Bereich ins Detailbild gesprungen werden.

Sämtliche Leistungsdaten, Trends, und Schaltvorgänge sind am Panel anzuzeigen und zu protokollieren. Für jeden Antrieb ist ein entsprechendes Typical zu erstellen, mit dem alle erforderlichen Ein- und Ausgaben realisiert werden können.

5.3 Panel Prozessbilder

Haupt- / Detailbild

Das Hauptbild dient als Übersichtsbild zur Darstellung des BHKW mit allen relevanten Betriebszuständen, Messwerten und Aggregaten.

Mindestens darzustellen ist das BHKW als animiertes Symbol mit Betriebszustandsanzeige, die Betriebsarten (Hand, Aus, Automatik), die elektrischen Kenngrößen (Wirkleistung, Strom, Spannung und Frequenz), die wichtigsten Motorparameter (z. B. Drehzahl, Öl- und Kühlmitteltemperatur, Öldruck), die Gasversorgung (z.B. Gasdruck und Gasverbrauch), die Wärmeerzeugung (z.B.Vorlauf- und Rücklauftemperatur) sowie der aktuelle Betriebszustand und anstehende Störungen als Textanzeige.

Die direkte Anwahl der Sollwertmasken, der Betriebsstunden, der Trenddarstellungen sowie der Stör- und Meldearchive muss vom Hauptbild aus möglich sein.

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Meldelisten

Es sind vier eigene Meldelisten darzustellen.

• Aktuelle Meldeliste; für alle aktuellen Betriebsmeldungen. Folgende Eigenschaften sollen für die Meldeliste erfüllt werden: chronologisch sortiert, mit Angabe von Datum und Uhrzeit und Meldetext.
• Historische Meldeliste; für alle Betriebsmeldungen. Folgende Eigenschaften sollen für die Historie erfüllt werden: chronologisch sortiert, mit Angabe von Datum und Uhrzeit, Dauer und Meldetext. Anm.: Der Zeitraum ist auf die max. mögliche Speichertiefe der verwendeten Hard- /Software auszulegen.
• In einer eigenen Meldeliste sind alle Störungen darzustellen. Folgende Eigenschaften sollen für die Meldeliste erfüllt werden: chronologisch sortiert, mit Angabe von Datum und Uhrzeit, Meldetext und Alarmzustand.
• Historische Meldeliste für alle Störmeldungen. Folgende Eigenschaften sollen für die Historie erfüllt werden: chronologisch sortiert, mit Angabe von Datum und Uhrzeit, Dauer und Meldetext. Anm.: Der Zeitraum ist auf die max. mögliche Speichertiefe der verwendeten Hard- /Software auszulegen.

Mess- und Zählwertübersichten

Darstellung aller im Abschnitt „Steuerbeschreibung“ genannten Mess- und Zählwerte. Für jeden Zähler ist eine Einzelrücksetzung (Reset-Funktion) vorzusehen.

Sollwertvorgaben für Automatikbetrieb

Alle im Abschnitt „Steuerbeschreibung“ genannten Sollwerte mit den zugehörigen Istwerten sind abzubilden.

Gangliniendarstellung (Trend)

Für die aktuelle und historische Gangliniendarstellung (Trend): Alle im Abschnitt „Steuerbeschreibung“ genannten Messwerte.

Anmerkung: Der Zeitraum für die Historie ist auf die max. mögliche Speichertiefe der verwendeten Hard-/Software auszulegen.

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6 Steuerbeschreibung

6.1 Allgemein

Vom BHKW, der Gasaufbereitung und deren relevanten Betriebsmittel, wie z.B. der Notkühler, werden die Betriebsstunden und die Schaltspiele in der SPS aufsummiert und dem Panel/PLS als Zählwert zur Verfügung gestellt.

Alle analogen Eingänge werden dem Prozessleitsystem als skalierter Messwert zur Verfügung gestellt.

Zu jedem Zeit-Einstellwert (Sollwert) ist als Istwert die abgelaufene Zeit dem PLS zur Verfügung zu stellen.

Bei einer Drehrichtungsumkehr der Antriebe ist eine minimale Stillstandzeit von 2 Sekunden sicherzustellen.

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6.2 Schnittstelle zum Prozessleitsystem

Für das übergeordnete Prozessleitsystem der KA Oberes Prümtal ist eine Datenschnittstelle per TCP/IP zur Bereitstellung und Abholung der Datenpunkte, z.B. Füllstand, zu bilden. Die Datenschnittstelle und die Verarbeitung der zu übertragenden Daten sind mit dem Lieferanten und Ausrüster des Prozessleitsystems zu definieren.

Alle Meldungen, Messwerte und Befehle werden dem örtlichen Panel und dem übergeordneten Prozessleitsystem zur weiteren Verarbeitung zu Verfügung gestellt.

Zur Vorbereitung des Leitsystems müssen alle dafür erforderlichen Unterlagen (z.B. die vollständige und nachvollziehbare Variablenliste) rechtzeitig vor Inbetriebnahme an den Projektierer des Leitsystems übergeben werden.

6.3 Datentypen und Allgemeines

Sollwerte, Istwerte und Messwerte − sollen fertig skaliert möglichst als Real-Werte bereitgestellt werden. − Bei Dezimalzahlen die als Integer-Werte bereitgestellt werden, ist eine Angabe der enthaltenen Nachkommastellen erforderlich (bitte im Kommentarfeld als Beispiel eintragen z.B. 0,1 für eine Nachkommastelle). − Bei allen Werten ist die jeweilige Einheit mit anzugeben.

Zählwerte − sind als fortlaufende Zähler möglichst als 4-Byte-Integer-Variablen bereitzustellen. − Betriebsstundenzähler sind in Stunden mit 2 Nachkommastellen als 4-Byte-Integer bereitzustellen. 125 in der Zählervariablen entspricht 1,25h. − Alle Zählwerte sind in für den jeweiligen Wert sinnvollen Einheiten bereitzustellen, z.B. Durchflussmengen in m³ (ggf. mit Kommastelle), Stromerzeugung in kWh nicht Wh, Dosiermenge Fällmittel in Litern, etc.

Meldungen und Störungen − müssen so aufbereitet sein, dass 0 = in Ordnung bzw. nicht aktiv und 1 = gestört bzw. aktiv entspricht.

Zur Überwachung der Steuerung und der Verbindung zwischen Leitsystem und SPS, muss die SPS ein Lebenssignal bereitstellen das in Form eines sich zyklisch ändernden Zählers auszuführen ist. Dies kann z.B. ein Integer-Werte sein, der jede Sekunde um 1 erhöht wird, bis 10000 hochläuft und dann wieder bei 1 beginnt.

Beispiel Adressierung Variablenliste:

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Aufbau der Datenbausteine für Siemens-Steuerungen - bei direkter Kopplung an die SPS

Sollwerte: Sollwerte schreiben. (z.B. Laufzeit, Pausenzeit, Grenzwert, Schaltpunkt, usw.) Istwerte: Istwerte lesen. (z.B. Abgelaufene Laufzeit, Pausenzeit, Lebenssignal von der SPS (Zähler)) Messwerte: Werte lesen. Fernsteuerung: Werte schreiben. (Zu jeder Maschine gehört ein Wort / 2 Byte) Zähler: Werte lesen. (Mengenzähler, Betriebsstundenzähler, Schaltspielzähler, etc.) Meldungen Maschinen: Werte lesen. (Zu jeder Maschine gehört ein Wort / 2 Byte) Störungen Maschinen: Werte lesen. (Zu jeder Maschine gehört ein Wort / 2 Byte) Meldungen Allgemein: Werte lesen. (Meldungen die nicht zu einer Maschine gehören) Störungen Allgemein: Werte lesen. (Störungen die nicht zu einer Maschine gehören)

6.4 Fernsteuerung über das Prozessleitsystem

Befinden sich die Wahlschalter der Aggregate an der Vorortsteuerstelle bzw. in der Unterverteilung in AUTO bzw. FERN, so kann über das Prozessleitsystem jederzeit eine Maschine ferngesteuert werden. Eine Ansteuerung wird von der SPS entsprechend an das Prozessleitsystem rückgemeldet.

Ein Linkslauf bei Antrieben, mit Ausnahme vom Stellantrieb, wird aus Sicherheitsgründen nicht realisiert.

Im Allgemeinen sind von der Fernsteuerung ausgenommen:

• Raumlüfter

• Haustechnik, z.B. Heizung, Beleuchtung usw.

PLS-Fernsteuerung:

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6.5 BHKW-Steuerung

Sollwert

Das BHKW muss über das auf der Kläranlage vorgesehene übergeordnete Lastmanagement ansteuerbar sein. Hierzu übergibt das Prozessleitsystem (PLS) der BHKW-Steuerung einen Leistungssollwert in kW.

Die BHKW-Steuerung hat den vorgegebenen Leistungssollwert innerhalb ihres zulässigen Regelbereichs umzusetzen.

• Liegt der Leistungssollwert unterhalb der minimal regelbaren Leistung des BHKW, ist das BHKW mit der minimal zulässigen Leistung zu betreiben. • Liegt der Leistungssollwert oberhalb der maximal zulässigen Leistung, ist die Leistung auf den maximal möglichen Wert zu begrenzen. • Eine Sollwertbegrenzung ist als Statusmeldung an das Prozessleitsystem zu übertragen.

Über das örtliche Bedienpanel des BHKW muss jederzeit die Möglichkeit bestehen, einen Leistungssollwert manuell vorzugeben. Hierzu sind mindestens folgende Betriebsarten vorzusehen:

• Lokalbetrieb • Fernbetrieb (Leistungsvorgabe durch das PLS) • Automatikbetrieb

Die jeweils aktive Betriebsart sowie die aktuell verwendete Sollwertquelle sind an das Prozessleitsystem zu melden.

Automatikbetrieb

Zusätzlich ist eine automatische Betriebsstrategie zu implementieren, welche das BHKW unter Berücksichtigung des Füllstandes des Gasspeichers sowie eines parametrierbaren Gasspeicherfüllstandsollwertes betreibt.

Die Automatikregelung muss mindestens folgende Funktionen erfüllen:

• Einhaltung eines vorgegebenen Gasspeicherfüllstands. • Optimale Nutzung des anfallenden Faulgases. • Vermeidung einer Überfüllung oder Entleerung des Gasspeichers. • Reduzierung von Fackelbetrieb und unnötigen Starts bzw. Stopps des BHKW. • Berücksichtigung der minimalen Laufzeit sowie der minimalen Stillstandszeit des BHKW. • Parametrierbare Hysterese zur Vermeidung häufiger Lastwechsel.

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Parametrierbare Einstellwerte

Mindestens folgende Parameter müssen über das örtliche Bedienpanel frei parametrierbar sein:

• minimale BHKW-Leistung • maximale BHKW-Leistung • Sollfüllstand des Gasspeichers • oberer und unterer Schaltpunkt (Hysterese) • minimale Laufzeit • minimale Stillstandszeit • Rampenzeit bzw. maximale Leistungsänderung • Umschaltverhalten zwischen Lokal-, Fern- und Automatikbetrieb Alle Parameter sind netzausfallsicher in der Steuerung zu speichern.

Kommunikation und Meldungen

Die BHKW-Steuerung muss mindestens folgende Informationen an das Prozessleitsystem übertragen:

• Betriebsart • Freigabe des Lastmanagements • Sollleistung • Ist-Leistung • elektrischer Leistungswert • Betriebsstunden • Startanzahl • Motor läuft • Netzbetrieb • Störung • Warnung • Sammelstörung • Kommunikationsstörung • aktive Sollwertquelle • Gasspeicherfüllstand • Sollwertbegrenzung aktiv • Wartungsanforderung

Verhalten bei Kommunikationsausfall

Fällt die Kommunikation zwischen PLS und BHKW-Steuerung aus, muss das BHKW automatisch in den lokalen Automatikbetrieb wechseln. Dabei muss der zuletzt gültige

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Betriebszustand sicher verlassen werden. Unzulässige Lastsprünge sind durch eine parametrierbare Rampenfunktion zu vermeiden.

Schnittstellen

Die BHKW-Steuerung muss den Austausch von Leistungs- und Betriebsdaten über eine offene Industrieschnittstelle ermöglichen. Mindestens eine der folgenden Schnittstellen ist vorzusehen:

• PROFINET • Modbus TCP Die Schnittstelle muss so ausgeführt werden, dass eine spätere Einbindung in ein Energiemanagementsystem (EMS), ein Erzeugungsanlagenmanagement (EZA-Regelung) oder ein Lastmanagementsystem ohne Änderungen an der Steuerungssoftware möglich ist.

Betriebsarten des BHKW

Die BHKW-Steuerung muss mindestens die nachfolgend beschriebenen Betriebsarten unterstützen. Die Auswahl der Betriebsart muss über das örtliche Bedienpanel sowie über das Prozessleitsystem (PLS) möglich sein. Die jeweils aktive Betriebsart ist an das PLS zu übertragen.

Gasgeführter Betrieb

Im gasgeführten Betrieb erfolgt die Leistungsregelung in Abhängigkeit des Füllstandes des Gasspeichers. Ziel ist es, den Gasspeicher innerhalb eines parametrierbaren Füllstandsbereiches zu betreiben und das anfallende Faulgas möglichst vollständig energetisch zu verwerten.

Hierzu sind mindestens folgende Funktionen vorzusehen:

• Parametrierbarer Sollfüllstand des Gasspeichers. • Parametrierbare obere und untere Hysterese. • Automatische Leistungsanpassung in Abhängigkeit des Gasspeicherfüllstandes. • Vermeidung einer Überfüllung des Gasspeichers sowie eines unnötigen Fackelbetriebes. • Vermeidung einer vollständigen Entleerung des Gasspeichers.

Energieoptimierter Betrieb

(wird durch das bauseits vorhandene Lastmanagement übernommen)

Im energieoptimierten Betrieb erfolgt die Leistungsregelung automatisch unter Berücksichtigung der Energieflüsse der Gesamtanlage.

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Hierbei sind mindestens folgende Randbedingungen zu berücksichtigen:

• Eigenstromverbrauch der Kläranlage. • Verfügbare Faulgasmenge bzw. Gasspeicherfüllstand. • Vorgaben des Lastmanagements. • Einspeise- bzw. Bezugsleistung am Netzanschlusspunkt. • Optional anwählbar, vorhandene Photovoltaikanlagen. • Optional anwählbar, vorhandene Batteriespeicher. • Optional weitere Energieerzeuger oder Verbraucher. Ziel ist eine möglichst hohe Eigenstromnutzung, die Minimierung des Netzstrombezugs sowie eine wirtschaftliche Betriebsweise der Gesamtanlage.

Notbetrieb

Bei Ausfall der Kommunikation zum Prozessleitsystem, zum Lastmanagement oder zu übergeordneten Leitsystemen muss die BHKW-Steuerung selbstständig in den Notbetrieb wechseln.

Im Notbetrieb muss mindestens sichergestellt sein:

• Sicherer Weiterbetrieb des BHKW. • Automatische Umschaltung auf den gasgeführten Betrieb. • Einhaltung aller Schutz- und Grenzwerte. • Sicherstellung der Faulgasverwertung. • Vermeidung einer Überfüllung des Gasspeichers. • Meldung des Kommunikationsausfalls sowie der aktiven Betriebsart an das PLS, sobald die Kommunikation wieder verfügbar ist. • Automatische Rückkehr in den zuvor aktiven Betriebsmodus nach Wiederherstellung der Kommunikation, sofern dies vom Betreiber freigegeben ist.

Priorisierung der Betriebsarten

Die Priorität der Betriebsarten muss parametrierbar sein. Standardmäßig wird folgende Priorisierung empfohlen:

1. Notbetrieb
2. Gasgeführter Betrieb
3. Leistungsgeführter Betrieb
4. Optional Energieoptimierter Betrieb Alternativ kann die Priorisierung projektspezifisch angepasst werden.

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6.6 Störfallbehandlung

Liegt eine sicherheitsrelevante Störung am BHKW vor, ist das Aggregat unverzüglich kontrolliert abzuschalten. Ein Wiedereinschalten darf erst erfolgen, wenn die Störungsursache beseitigt wurde und die Störung zusätzlich über das Prozessleitsystem, das Bedienpanel oder einen Quittiertaster am Schaltschrank quittiert wurde.

Bei einer Störung des Generators, der Netzsynchronisation, der Netzüberwachung oder anderer sicherheitsrelevanter Anlagenteile ist das BHKW kontrolliert außer Betrieb zu nehmen.

Fällt eine für den Betrieb des BHKW erforderliche Messung aus, ist abhängig von der betroffenen Funktion entweder ein definierter Ersatzwert zu verwenden oder das BHKW kontrolliert abzuschalten. Kann ein sicherer Betrieb nicht gewährleistet werden, ist das Aggregat außer Betrieb zu nehmen.

Folgende Störungen werden von der SPS automatisch quittiert, sobald die Störungsursache beseitigt wurde:

• Störung Kommunikation • Störung Messwert • Grenzwertüber- bzw. -unterschreitung

Zur Vermeidung einer Meldeflut werden bei Netzausfall alle Störmeldungen mit Ausnahme der Meldung „Netzausfall“ unterdrückt. Hierdurch verursachte Folgestörungen sind ebenfalls zu unterdrücken.

Störungen, die nach der Netzwiederkehr weiterhin anstehen, sind an das Prozessleitsystem und das Bedienpanel zu übertragen.

Alle Störmeldungen sind an das Prozessleitsystem und das Bedienpanel zu übertragen und dort zu archivieren.

1. Ausfall Prozessleitsystem: Die SPS arbeitet autark. Die vom PLS gesetzten Sollwerte und Befehle bleiben erhalten. Die Bedienung vor Ort ist uneingeschränkt möglich.

2. Ausfall Kopplung SPS zum Prozessleitsystem: Bei Ausfall der Verbindung wird eine entsprechende Störmeldung generiert.

3. Ausfall Kopplung zu weiteren Automatisierungsstationen: Eine Störmeldung wird generiert und auf Panel / Prozessleitsystem dargestellt. Die SPS arbeitet autark. Die vom PLS gesetzten Sollwerte und Befehle bleiben erhalten. Die Bedienung vor Ort ist uneingeschränkt möglich.

Ausfall SPS: Die Kommunikation zur SPS wird von dem PLS überwacht. Bei Ausfall wird eine Störmeldung generiert. Eine Handbedienung vor Ort bzw. Unterverteilung ist jederzeit möglich.

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6.7 Wiederanlauf

Bei Netzwiederkehr wird die Anlage mit den letzten gültigen Vorgaben automatisch gestartet. Auf eine zusätzliche Störungsquittierung wird verzichtet.

Zur Vermeidung einer Überbelastung der Energieversorgung werden die Aggregate bei Netzwiederkehr zeitversetzt gestartet.

Des Weiteren wird die Meldung Netzwiederkehr an das übergeordnete Prozessleitsystem abgesetzt.

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6.8 Anforderungen an SPS-Programmierung

Zur Kopplung mit dem Prozessleitsystem AQUA PROVI 7.x sind folgende Anforderungen während der SPS-Programmierung zu berücksichtigen:

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Datenpunkte für das Leitsystem AQUA PROVI 7.x

Stand: 14.04.2023

Datentypen und Allgemeines

Sollwerte, Istwerte und Messwerte − sollen fertig skaliert möglichst als Real-Werte bereitgestellt werden. − Bei Dezimalzahlen die als Integer-Werte bereitgestellt werden, ist eine Angabe der enthaltenen Nachkommastellen erforderlich (bitte im Kommentarfeld als Beispiel eintragen z.B. 0,1 für eine Nachkommastelle). − Bei allen Werten ist die jeweilige Einheit mit anzugeben. Zählwerte − sind als fortlaufende Zähler möglichst als 4-Byte-Integer-Variablen bereitzustellen. − Betriebsstundenzähler sind in Stunden mit 2 Nachkommastellen als 4-Byte-Integer bereitzustellen. 125 in der Zählervariablen entspricht 1,25h. − Alle Zählwerte sind in für den jeweiligen Wert sinnvollen Einheiten bereitzustellen, z.B. Durchflussmengen in m³ (ggf. mit Kommastelle), Stromerzeugung in kWh nicht Wh, Dosiermenge Fällmittel in Litern, etc. Meldungen und Störungen − müssen so aufbereitet sein, dass 0 = in Ordnung bzw. nicht aktiv und 1 = gestört bzw. aktiv entspricht.

Zur Überwachung der Steuerung und der Verbindung zwischen Leitsystem und SPS, muss die SPS ein Lebenssignal bereitstellen das in Form eines sich zyklisch ändernden Zählers auszuführen ist. Dies kann z.B. ein Integer-Werte sein, der jede Sekunde um 1 erhöht wird, bis 10000 hochläuft und dann wieder bei 1 beginnt. Aufbau der Datenbausteine für Siemens-Steuerungen - bei direkter Kopplung an die SPS Sollwerte: Sollwerte schreiben. (z.B. Laufzeit, Pausenzeit, Grenzwert, Schaltpunkt, usw.) Istwerte: Istwerte lesen. (z.B. Abgelaufene Laufzeit, Pausenzeit, Lebenssignal von der SPS (Zähler)) Messwerte: Werte lesen. Fernsteuerung: Werte schreiben. (Zu jeder Maschine gehört ein Wort / 2 Byte) Zähler: Werte lesen. (Mengenzähler, Betriebsstundenzähler, Schaltspielzähler, etc.) Meldungen Maschinen: Werte lesen. (Zu jeder Maschine gehört ein Wort / 2 Byte) Störungen Maschinen: Werte lesen. (Zu jeder Maschine gehört ein Wort / 2 Byte) Meldungen Allgemein: Werte lesen. (Meldungen die nicht zu einer Maschine gehören) Störungen Allgemein: Werte lesen. (Störungen die nicht zu einer Maschine gehören)

Beispiel Adressierung Variablenliste:

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Fernsteuerung von Maschinen: Rückmeldungen und Befehle

Für jede Betriebsart ist ein Bit zum Umschalten als Befehl vorzusehen. Die Befehlsbits können von der SPS nach Auswertung zurückgesetzt werden oder durch das Leitsystem beim nächsten Wechsel der Betriebsart zurückgesetzt werden. Bitt angeben welches Verhalten von der SPS erwartet wird.

Folgende Steuerungs- und Rückmeldungsvarianten werden unterstützt:

Variante 1 Einfache Maschinen (Ein / Aus / Automatikbetrieb)

Maschinen mit Vorwärts-/Rückwärtsbetrieb oder Schieber (Auf / Zu / Aus / Automatikbetrieb)

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Variante 2 Einfache Maschinen (Ein / Aus / Automatikbetrieb)

Maschinen mit Vorwärts-/Rückwärtsbetrieb oder Schieber (Auf / Zu / Aus / Automatikbetrieb)

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7 Abbildungen

Abb. 1: Luftbild Standort (*Quelle GOOGLE Maps) ................................................................. 9 Abb. 2: Steuerungsarchitektur ............................................................................................... 13 Abb. 3: Position BHKW neu ................................................................................................... 19 Abb. 4: Altes BHKW .............................................................................................................. 20 Abb. 5: Aufstellung des Provisorischen BHKW´s ................................................................... 21 Abb. 6: Klärgasanschluss ...................................................................................................... 22 Abb. 7: Leistungsanschluss ................................................................................................... 22 Abb. 8: Heizungsanschluss ................................................................................................... 23 Abb. 9: Ausschnittlageplan Standort BHKW und Provisorium ................................................ 25

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