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Verfahrenstechnik 7-8/2015

Verfahrenstechnik 7-8/2015

Die Anlage muss laufen

Die Anlage muss laufen Betrieb von Hilfskreisläufen optimieren und Verluste reduzieren Christian Rützel Die Versorgungssicherheit von industriellen Prozessanlagen ist maßgebend für eine hohe Anlagenverfügbarkeit und damit für eine wirtschaftliche Produktion. Die eingesetzten Hilfsstoffe und Hilfsenergien wie Dampf, Druckluft, Gas, Öl, Wasser, Strom, Wärme und Kälte stellen unterschiedliche Herausforderungen für die installierte Messtechnik dar. D ie generelle Anforderung in der Prozessindustrie heißt: Die Anlage muss laufen! Aus diesem Anspruch resultieren ganz besondere Herausforderungen für alle Verbrauchs- und Überwachungsmessungen in Hilfskreisläufen. Einen Ausfall in einem Versorgungsstrang oder ein ungewolltes Abstellen der Anlage gilt es in jedem Fall zu vermeiden. Die Kosten für die Dampferzeugung sind mit typisch 30 bis 40 Euro pro Tonne Dampf sehr hoch. Als Folge wurde in den letzten Jahren vermehrt in den Ausbau der Messtechnik investiert. Zu den typischen Hauptmessungen im Kesselhaus kommen häufi- Autor: Christian Rützel, Abteilungsleiter Marketing Durchflussmesstechnik, Endress+Hauser Messtechnik GmbH + Co. KG, Weil am Rhein ger Unterverteilungsmessungen bis zu den einzelnen Maschinen zum Einsatz. Im Dampfnetz gilt es, den Sattdampf effizient zur jeweiligen Verbrauchsstelle zu transportieren und dort sowie auf dem Weg dorthin den Anfall von Kondensat zu vermeiden. Jeder Tropfen entstehendes Kondensat heißt Energieverlust und stellt ein Sicherheitsrisiko durch mögliche Dampfschläge für die Anlage und das Betriebspersonal dar. Energie einsparen Mit der jetzt neu verfügbaren integrierten Nassdampfmessung im Prowirl 200 Wirbelzähler sind beide Herausforderungen leicht zu meistern. Der Nassdampfgehalt wird parallel zur Verbrauchsmenge (Energiemenge) „live“ gemessen, was erstmals eine optimierte Fahrweise des Dampfnetzes bis zur jeweiligen Entnahmestelle ermöglicht. Das Aufspüren von Nassdampf und damit die mögliche Vermeidung von Kondensat verhindern Dampfschläge und ermöglichen weitreichende Energieeinsparungen. Darüber hinaus sind jetzt neue Prüftechnologien verfügbar, wie die Heartbeat-Technology im Wirbeldurchflussmessgerät Prowirl 200, die eine einfache Überprüfung der Dampf-Verbrauchsmessungen ohne Ausbau gewährleistet. Die Prüfung auf Knopfdruck, auch aus der Leitwarte heraus, liefert ein dokumentiertes und nachweisbares Prüfergebnis, das auch den ISO-9001-Anforderungen standhält. Aufwändige Rekalibrierungen und damit verbundene Anlagenstillstände gehören damit der Vergangenheit an. Praxisprobleme vermeiden Die Erfahrung zeigt zudem, dass die häufigsten Fehler bei der Dampfmessung aus einer falschen Geräteauswahl, Dimensionierung, Parametrierung oder einer falschen Zusammenschaltung der einzelnen Komponenten resultieren. Hier empfiehlt es sich, Komplettsysteme wie die Komplettmessstrecke für Dampf einzusetzen, die alle möglichen Fehler durch eine Vorkonfektionierung entlang der individuellen Messstellendaten ermöglicht. Dabei werden die Ein- und Auslaufstrecken sowie die richtige Anordnung der Komponenten wie Temperatur- und Druckmessung, aber auch die messstellenspezifische Parametrierung und fachgerechte Verdrahtung sichergestellt. Typische 32 VERFAHRENSTECHNIK 7-8/2015

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Praxisfehler werden damit von Anfang an vermieden. Seit mehr als 30 Jahren beschäftigt sich Endress+Hauser mit Wirbelzähler-Durchflussmessgeräten für Dampfsysteme. Mit der aktuellen Generation Wirbelzähler Prowirl 200 wird die neue Funktion der Nassdampfmessung eingeführt. Diese Funktion basiert auf der Erfahrung und kontinuierlichen Weiterentwicklung der Gerätetechnik bei Dampf. Bisher konnten alle eingesetzten Durchflussmessverfahren nur den gasförmigen Anteil (Dampf) in der Rohrleitung messen. Der Kondensatanteil ging ungesehen an der Messung vorbei. Anhand des Sensorsignals vom Prowirl Wirbelsensor kann jetzt eine zweite Phase, der Kondensatfluss im Dampf, gemessen werden. Über einen neuen patentierten Algorithmus, der dieses Messsignal mit den weiteren Prozessdaten, wie zum Beispiel Druck, Temperatur usw. verarbeitet, kann der Prowirl F 200 die Kondensatmasse sowie korrigierte Dampfmasse- und Energieströmung als zusätzliche Messgrößen ausgeben. Die Nassdampffunktionalität ist im Flanschgerät Prowirl F 200 verfügbar. Zwei Ausführungen der Nassdampffunktion bieten eine Auswahlmöglichkeit für jeden Anwendungsfall. Die einfache Nassdampferkennung misst das Kondensat und meldet bei einer kritischen Dampfqualität von 80 % eine Prozessstörung. Die erweiterte Nassdampfmessung misst kontinuierlich beide Zustände in der Rohrleitung und stellt die Ergebnisse als Ausgabewerte zur Verfügung. Mit den zusätzlichen Informationen aus der Dampfanlage ist eine zeitnahe Reaktion auf Störungen und unerwünschte Anlagenzustände möglich. Das Risiko einer Beschä- digung der Anlage durch Dampfschläge wird reduziert und die Effizienz der Anlage durch geringeren Energieverlust gesteigert. Verluste bewusst einschränken 10 % des Stromverbrauchs in der Industrie – das entspricht der Leistung von 75 Kraftwerken – wird zur Erzeugung von Druckluft mithilfe von Kompressoren aufgewendet. Ca. 30 % der erzeugten Druckluft verschwindet allerdings, das zeigt die Praxis, wieder durch Leckagen aus dem Leitungsnetz. Es gilt also, Verbräuche exakt zu messen, Leckagen aufzuspüren und möglichst zu beseitigen sowie Filteranlagen und den Systemdruck zu überwachen und zu steuern. In der heutigen Betriebspraxis werden dazu meist hochgenaue Durchflussmessgeräte wie Coriolis oder thermische High-end-Geräte in den Hauptsträngen eingesetzt. Es stehen mittlerweile sogar Zweileiter-Coriolismessgeräte zur Verfügung (z. B. Promass F 200), die hohe Genauigkeiten (max. Messabweichung < 0,35 %) mit einer kostengünstigen Zweileiterinstrumentierung kombinieren. Auch hier ist die einfache Überprüfung der Verbrauchsmessung nach ISO-9001-Anforderungen mit der bereits beschriebenen Heartbeat-Technology ohne Ausbau möglich. Die Nebenstränge im Druckluftnetz können dann mit kostengünstigeren Überwachungsgeräten wie zum Beispiel dem t-mass A/B150 ausgestattet werden, um den Gesamtverbrauch den einzelnen Verbrauchern zuzuordnen und eine einfache Leckageüberwachung in den Strängen zu realisieren. Möglich ist das durch das thermische Messprinzip, das selbst geringste Durchflüsse noch detektiert. Eine kostenaufwändige Druck- und Temperaturkompensation zur genauen Erfassung der Verbräuche ist beim thermischen Massedurchflussmessgerät nicht notwendig. Einfache Nachrüstung In der Vergangenheit wurde bei der Planung von Anlagen gerade bei der Umsetzung der Hilfskreisläufe zur Kostenreduzierung häufig der Rotstift angesetzt. Das führt dazu, dass an vielen Stellen in bestehenden Anlagen die zur Optimierung der Netze notwendigen Messgeräte fehlen. Zur Nachrüstung, aber auch zur einfachen Überprüfung bieten sich für alle flüssigen Hilfskreisläufe Clamp-on- Durchfluss-Messsysteme an. Bei Druckluft und Gasen können diese wie auch thermische Massedurchflussmessgeräte wie t-mass als Einsteckvariante einfach nachgerüstet werden. Je nach Betriebs bedingungen heute teilweise sogar im laufenden Betrieb. Eine weitere Erfahrung aus der Praxis ist, dass sich die Verbräuche zur erstmaligen Planung der Anlage über Jahre aufgrund von Energiesparmaßahmen teilweise maßgeblich reduziert haben. Das führt dazu, dass die Messungen an den relevanten Messstellen außerhalb der für das Messgerät möglichen Bereiche betrieben werden und damit keine brauchbaren Messergebnisse mehr liefern. Auch hier gibt es Neuerungen wie die integrierte zweifache Nennweitenreduzierung zum Beispiel beim Prowirl 200 Wirbeldurchflussmessgerät, die einen wesentlich erweiterten Einsatzbereich möglich machen. www.de.endress.com 02 Flexible Einsteckvariante des t-mass B 150 bis DN1500 und rechteckige Lüftungskanäle 01 Prowirl F 200 misst Nassdampf und warnt den Anlagenbetreiber vor kritischen Zuständen VERFAHRENSTECHNIK 7-8/2015 33

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