Betriebsrisiko

Die Druckleitungen entziehen sich auf Grund ihrer großen Länge, der geringen Anzahl von Schächten und der unterirdischen Verlegung in unwegsamem Gelände einer permanenten Kontrolle des baulichen Zustandes und der betrieblichen Funktionsfähigkeit. Bei Undichtigkeit einer Druckleitung würde Abwasser in den Boden austreten. Das ist ökologisch bedenklich, hygienisch problematisch und auf Grund der potenziellen Bodenauskolkung gefährlich.

Bei einem Rohrbruch im Druckleitungssystem besteht die zusätzliche Gefahr, dass nicht nur das vom jeweiligen Hauptpumpwerk geförderte Abwasser austritt, sondern auch Abwasser aus dem Einlaufbauwerk des Klärwerkes zurückfließen und dann eine Menge weit oberhalb der eigentlichen Fördermenge austreten kann. Aufgrund der fehlenden Redundanz müsste bei einem Rohrbruch der Druckleitung DN 600 das Hauptpumpwerk Nord außer Betrieb genommen werden.

Rohrbrucherkennung

In beiden Hauptpumpwerken werden die Fördermengen und im Zulauf zum Klärwerk je Druckleitung die Zuflüsse mittels induktiver Durchflussmessgeräte kontinuierlich erfasst. Die Messergebnisse werden zum Prozessleitsystem übertragen und ermöglichen weitergehende Analysen. Seit Ende 2022 nutzen die SWM Magdeburg die vorhandene stationäre Messtechnik und Datenverfügbarkeit, um in Echtzeit Leckagen in den Druckleitungen erkennen und auf einen Rohrbruch schnellstmöglich reagieren zu können. Je Druckleitung wird 1-mal pro Minute die Differenz zwischen dem Klärwerk-Zufluss und der Fördermenge gebildet und ausgewertet. Da beide Durchflüsse das „Gleiche“ messen, zeigt eine negative Durchflussdifferenz eine mögliche Leckage an. Die sinnvolle Bewertung der Durchflussdifferenz gelingt jedoch nur, wenn die Differenz um die systematische Messabweichung korrigiert wird und bei der Auswertung die Durchflussdynamik sowie die zufälligen Messfehler berücksichtigt werden.

Besondere Aufmerksamkeit wurde auf eine möglichst sensitive Erkennung einer Leckage bei unbedingter Vermeidung von Fehlalarmen gelegt. Dazu wurde für jedes Hauptpumpwerk ein angepasster Algorithmus entworfen. Im Hauptpumpwerk Nord sollen so Leckagen mit Q_L > 30 m³/h innerhalb von vier Minuten und im Hauptpumpwerk Cracauer Anger Leckagen mit Q_L > 70 m³/h innerhalb von fünf Minuten erkannt werden und eine Alarmmeldung auslösen.

Betriebserfahrungen

Ein „echter“ Rohrbruch trat in der bisherigen Betriebszeit der Rohrbrucherkennung nicht auf. Fehlalarme wurden „von Hand“ ausgelöst, um die Funktionsfähigkeit zu testen. Hierbei hat sich die Definition und Implementierung von variabel einstellbaren Parametern im Algorithmus bewährt.

Die Rohrbrucherkennung auf Basis der stationären Durchflussmessungen ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung der drei Druckleitungen. Auf einen „echten“ Rohrbruch mit Leckagen größer 20 % der Fördermenge kann das Betriebspersonal innerhalb kurzer Zeit angemessen reagieren.

Die zeitnahe Entdeckung eines Risses in der Druckleitung DN 600 Ende 2023 wurde durch die automatische Rohrbrucherkennung initiiert. Eine Datennachbearbeitung und Trassenbegehung konkretisierten den Verdacht.

Detektiert werden können nur neu entstehende oder sich zeitlich verändernde Leckagen. Im operativen Betrieb können die Ergebnisse genutzt werden, um bei Leckageverdacht eine Trassenbegehung, eine Dichtheitsprüfung oder alternative Detektionsverfahren (kabellose Videoinspektion, Inspektionen mit Magnetfeldsonden oder Hydrophone) zu veranlassen.