Samson: Alles aus einer Hand

In Zeiten der Finanzkrise zeigt sich die Stärke des deutschen Mittelstandes. Viele Familienunternehmen hier zu Lande sind nämlich noch immer unabhängig von den Banken und tätigen ihre Investitionen aus eigener Tasche. „Rückständig“, mag mancher Manager behaupten, „Wettbewerbsvorteil“ nennen es die anderen. Zu letzteren zählt die Samson AG. Und der Erfolg gibt der Unternehmensführung recht: Das in Familienbesitz befindliche Unternehmen erwirtschaftete im Geschäftsjahr 2007/2008 einen Umsatzzuwachs von 11,9 %, und auch für das Geschäftsjahr 2008/2009 erwartet Samson trotz Finanzkrise ein gutes Ergebnis. Samson investierte am Standort Frankfurt in ein modernes Logistikzentrum und leistete sich ein neues Bürogebäude, das als Vertriebs- und Schulungszentrum dient. Eine vorausschauende Standortplanung hat außerdem dafür gesorgt, dass auch in Zukunft noch genügend Platz für Erweiterungen ist. Da die großen Unternehmen der Prozessindustrie besonders schnell auf Entwicklungen in den Märkten reagieren müssen, bauen sie innerhalb kurzer Zeit in den unterschiedlichsten Ländern Produktionsanlagen auf. Dabei wollen die Einkäufer mit möglichst wenig Unternehmen zusammenarbeiten, um technische Probleme zu minimieren, die beim Zusammenwirken verschiedener Anlagenkomponenten entstehen können. Sie wollen so auch Diskussionen über die Verantwortlichkeit bei Störfällen und Gewährleistungsansprüchen vorbeugen. Daher sind Komplettlösungen und weltweit schneller Service gefordert. Nur wer diesen Ansprüchen genügt, kommt als Lieferant für große Projekte in Frage. Samson hat deshalb im Laufe der Jahre sein Regeltechnikprogramm konsequent ausge-baut. Mit Air Torque, Leusch, Pfeiffer, Samsomatic, Starline, Vetec sowie Welland & Tuxhorn verfügt die Samson-Gruppe heute über eigene Kompetenzzentren für alle relevanten Technologien, weit über den Kernbereich der Hubventile hinaus. Dank seiner digitalen Stellungsregler beherrscht das Unternehmen zudem die Integration seiner Stellgeräte in alle gängigen Leitsysteme. Samson sieht sich heute als Main Valve Vendor, der für alle Regelaufgaben die Geräte in der wirtschaftlichsten Bauform aus einer Hand liefern und diese in jede Anlagenarchitektur integrieren kann.

In einer globalisierten Weltwirtschaft kann sich ein Unternehmen praktisch alles just in time anliefern lassen. Wenn es um hochkomplexe Technologien geht, bei denen jeder Kunde seine eigenen Spezifikationen vorgibt, wenn die Produkte über lange Zeit zuverlässig ihren Dienst versehen sollen, auch unter härtesten Einsatzbedingungen, gelten andere Regeln. Hier ist eine möglichst große Fertigungstiefe die Voraussetzung dafür, dass man auf vielfältigste Anwenderwünsche schnell reagieren und dabei maximale Qualität produzieren kann. Deshalb werden bei Samson praktisch alle wesentlichen Teile im eigenen Haus gefertigt. Das beginnt mit den Gehäusen für die Stellventile und die Regler ohne Hilfsenergie. Bereits hier kommen ganz unterschiedliche Werkstoffe zum Einsatz. In modernen rechnergesteuerten Bearbeitungszentren wird die zerspanende Bearbeitung der Gehäuserohlinge in der Regel in wenigen Arbeitsgängen erledigt. Hier werden unter anderem die Flanschgeometrien fertig bearbeitet, Dichtflächen werden gedreht und alle nötigen Bohrungen eingebracht. Von den kleinsten Gehäusen bis zu den tonnenschweren Rohlingen der Nennweite 500 wird das Werkstück nur wenige Male umgespannt. Weil so Transport- und Liegezeiten zwischen den Bearbeitungsschritten entfallen, hat der Einsatz der neuen Bearbeitungszentren die Durchlaufzeiten drastisch reduziert.

Angesichts der Vielfalt der Werkstoffe, die fest miteinander verbunden werden müssen, bildet die Schweißtechnik eine Wissenschaft für sich. Ein Beispiel: Ventilstangen bestehen zwar meist aus Chrom-Nickel-Molybdänstahl. Es kann aber vorkommen, dass der Ventilkegel am Ende der Ventilstange aus Monel sein muss, wenn spezielle Prozesse beim Anwender dies erfordern. Um die beiden Materialien verschweißen zu können, müssen zunächst zahlreiche Details wie die richtige Vorwärmung, Abkühlraten oder Schweißzusatzwerkstoffe ermittelt werden. Die Erstellung von Schweißplänen und die genaue Einhaltung der vorgegebenen Parameter, die anschließend detailliert in die Gerätedokumentation aufgenommen werden, sind Voraussetzung für den Erfolg.

Oberflächen zu schaffen, die sich im Prozess neutral verhalten, die auch in aggressiven Umgebungen der Korrosion widerstehen, gehört bei Samson zur Kernkompetenz. Deshalb verfügt das Frankfurter Werk auch über eigene galvanische Anlagen, in denen eine ganze Reihe unterschiedlicher Behandlungsverfahren laufen. In der Gestellanlage werden Stähle verzinkt und chromatiert, Kupferwerkstoffe werden hier dekorativ vernickelt. Für aufwendigere Passivierungstechniken steht eine Korbanlage bereit. Hier werden Eisenwerkstoffe zum Schutz vor Rost phosphatiert; Teile aus Aluminiumdruckguss werden chromatiert, damit sie in aggressiven Umgebungen nicht ausblühen. Durch Beizen befreit man hier Edelstahlteile nach der Bearbeitung von allen ferritischen Rückständen. Für Anwendungen mit Reinstwasser und Reinstgasen werden die Werkstücke ebenfalls durch Beizen gereinigt. In der Lackiererei erhalten die Geräte als Standard die typische hellbraune Pulverbeschichtung, oder auf Wunsch eine Sonderlackierung in anderen Farben oder anderem Schichtaufbau.

Die eigene Membranfertigung wurde schon vor einigen Jahrzehnten aufgebaut, um auch in Hochkonjunkturzeiten schnell und zuverlässig pneumatische Antriebe zu den Ventilen liefern zu können. Was auf den ersten Blick wie ein schlichtes Gummiformteil aussieht, ist bei näherem Hinsehen ein zent-rales Funktionselement, das über die lange Lebensdauer des Stellventils hohen Anforderungen gerecht werden muss. Optimale Abdichtung, exaktes Rückstellvermögen, über viele hunderttausend Lastspiele, auch bei extremen klimatischen Bedingungen – hier kommt es auf die richtigen Stützgewebe, Elastomere und Vulkanisationstechniken an.

Immer mehr Armaturen werden heute mit elektronischen Bauteilen bestückt, die wichtige Aufgaben in der Regelung, der Selbstdiagnose und der Kommunikation übernehmen. Oft sind es komplette kleine Computer, die sich etwa in einem Stellungsregler verstecken. Diese Rechner sind keine standardisierte Massenware, sondern exakt auf die Geräte und die Kundenbedürfnisse abgestimmte Spezialkomponenten. Deshalb werden in Frankfurt auch die eigenen Leiterplatten bestückt.

Sobald ein Auftrag aus dem Vertrieb eingeht, in dem alle Spezifikationen geklärt sind, wird ein bis ins Detail durchorganisierter Prozess ausgelöst. Ein solcher Auftrag kann zum Beispiel 50 Stellventile für ein Chemieunternehmen umfassen, in verschiedenen Werkstoffen, unterschiedlichen Nennweiten und Nenndrücken, teilweise mit zahlreichen Peripheriegeräten ausgestattet. Aus dieser Beschreibung werden mithilfe des Warenwirtschaftsprogramms die benötigten Teile errechnet und in einem Auftragsbogen erfasst.

Im Logistikzentrum können die Mitarbeiter auf 20 000 verschiedene Artikel und insgesamt sechs Millionen Teile im Lager zugreifen. Der Löwenanteil wird im Hochregallager vorgehalten, das zehn Regalzeilen auf 29 Ebenen und insgesamt 13 500 Lagerplätzen für Paletten und Gitterboxen besitzt. Fünf vollautomatische Regalbediengeräte holen hier rechnergesteuert die Behälter heraus und geben sie ins ebenfalls automatische Transportsystem, das sie zur Kommissionierung bringt. Der zuständige Mitarbeiter entnimmt die benötigten Teile und stellt sie auf Paletten zusammen. Pro Stunde können bis zu 160 Paletten bewegt werden.

Nullserien und Bauteile für kritische Prozesse werden zu hundert Prozent getestet. Um Risse in den druckhaltenden Ausrüstungsteilen völlig ausschließen zu können, müssen diese, je nach Material, eine Magnetpulver- oder eine Farbeindringprüfung ohne Beanstandung überstehen. Dabei werden auch mikroskopische Oberflächenfehler sichtbar.

Nach der Endmontage durchlaufen alle Stellungsregler und alle drucktragenden Geräte noch einmal einen mehrstufigen Abschlusstest auf korrekte Maße und Funktion, inklusive Überprüfung der Software. Anhand der Daten, die im Prüfbericht festgehalten sind, lässt sich die Ent-stehung jedes Bauteils minutiös zurückverfolgen.

Dazu tragen auch die umfangreichen Diagnosefunktionen der modernen Stellungsregler bei. Während der automatischen Inbetriebnahme und auch im Normalbetrieb können eine Reihe von Informationen gesammelt bzw. mögliche Fehlerquellen detektiert werden. Die Informationen der Standarddiagnose konzentrieren sich vorwiegend auf den Stellungsregler selbst. Weitergehende Statusmeldungen über das Stellventil, den Antrieb und die pneumatische Zuluftversorgung sind möglich, wenn die Ventilstellung, der Sollwert und das Stellsignal genauer ausgewertet werden. Dazu muss der Stellungsregler mit Basis- bzw. Rohdaten gefüttert werden. Im laufenden Betrieb beobachtet er die entsprechenden Signale und analysiert sie mithilfe des integrierten Mikroprozessors. Die Standarddiagnose liefert via Hart, Profibus oder Foundation Fieldbus wichtige Informationen für die vorbeugende Wartung wie Nullpunktverschiebungen und Regelgüteänderungen. Sie integriert den Hubweg und meldet das Überschreiten eines Grenzwertes. Sie informiert über die Anzahl der Initialisierungen, Nullpunktabgleiche, Konfigurationsänderungen und die Zahl der Betriebsstunden seit der ersten und der letzten Initialisierung. Aufgrund ihrer Selbstüberwachungsfähigkeiten erkennen und melden die Regler Störungen. Sie unterscheiden zwischen Fehlern, die selbstständig korrigiert werden können, und Fehlern, die einen Reset erfordern.

Eine tiefer gehende Fehleranalyse ermöglicht die erweiterte Diagnose Expert+. Mit ihr stehen ein Datenlogger, Histogramme für die Ventilstellung, Regelabweichung und die Veränderung der Endlage zur Verfügung. Durch einen Vergleich mit den bei der Initialisierung gespeicherten Werten erkennt Expert+ Fehlverhalten und Trends und meldet die Ergebnisse an den Nutzer.

Die Stellungsregler-Bauarten 3730 und 3731 sind ab der Firmwareversion 1.5 serienmäßig mit der Standarddiagnose und der erweiterten Diagnose Expert+ ausgestattet. Zum Lieferumfang gehört ein Teilhubtest (Partial Stroke Test), der das Funktionieren von Auf/Zu-Ventilen bei laufendem Prozess überprüft. Ergänzt durch einen Körperschallsensor signalisiert Expert+ Sitzleckagen und das Auftreten von Kavitation.

cav 400

Kiesbauer: Unter der Entwicklungsleitung von Prof. Hoffmann vollzog sich bei Samson der Wandel vom elektromechanischen Stellgerät Ende der 80er-Jahre zum heutigen smarten Stellgerät mit intelligenten Funktionen infolge der Verschmelzung von Mechanik, Elektronik und Software. Bei den Stellventilen waren und sind noch immer wichtig die typischen Samson-Baukastenlösungen für unterschiedlichste Anwendungen, wie z. B. Tieftemperaturventile für den heute boomenden LNG-Markt oder Regelventile für den Pharmabereich. Hierzu wurden bei Samson schon immer Grundlagenarbeiten durchgeführt, zum Teil im eigenen Hause, zum Teil zusammen mit Universitäten. An vielen Entwicklungen war ich beteiligt. Auf diesen erfolgreichen Pfaden wollen wir auch in Zukunft unsere neuen Entwicklungen vorantreiben.

Kiesbauer: Während bei dem „Eisen“ am Stellgerät heute mehr die Detailentwicklung im Vordergrund steht und auch weitergeht, stehen wir bei der digitalen Technik trotz vieler technischen Neuerungen in den letzten Jahren erst noch am Anfang bzw. sind mittendrin. Die Anwender setzen heute auf optimierte Prozessführung, daher stellen sie an die Feldgeräte immer höhere Anforderungen an die Funktionalität und bei Service und Wartung, um auch die Life Cycle Costs zu reduzieren. Dabei fangen sie erst in letzter Zeit an, die digitale Technik für diese Zwecke richtig zu nutzen. Das führt natürlich zu neuen Ideen und bedeutet sicherlich weitere Entwicklungen bei der Diagnose und der Funktion der Anbaugeräte. Neue Möglichkeiten werden auch Wireless-Lösungen bringen. Automatisierte Auf/Zu-Ventile sind ein weiterer Treiber für neue digitale Anbaugeräte, die auf deren Aufgabe zugeschnitten sind. Die Stellgeräte-Hauptfunktion, nämlich die Stellungsregelung, wird auch immer anspruchsvoller und gleichzeitig die Ventile immer größer. Hier sind leichter einstell- und wartbare Konzepte notwendig. Zuverlässigkeit und Sicherheit erfordern auch noch mehr Wissen hinsichtlich Grenzzuständen wie Kavitation, Flashing, Feststoffbelastung etc., sodass auch hier weiter Forschung betrieben werden muss.

Kiesbauer: Durch eigene Baukastenerweiterungen bei Hubventilen und sinnvolle Ergänzungen mit Tochterunternehmen vor allem im Drehstellgerätebereich haben wir unser Portfolio erheblich erweitert und können vom ½“-Mikroventil bis zur dreifach exzentrischen 60“-Stellklappe komplett anbieten. Aber ein Main Valve Vendor sollte auch in der Lage sein, komplette Stellgeräte über alle Typenarten hinweg zu liefern. Die gemeinsame Klammer aller Ventiltypen bei Samson sind heute die intelligenten Anbaugeräte wie z. B. digitale Stellungsregler. Und eines ist noch wichtig: Die smarten Stellgeräte müssen auch richtig in verschiedenste Leitsysteme integriert werden, heute per EDDL oder FDT/DTM.

Kiesbauer: Aus Herstellersicht für Stellventile wird Wireless natürlich ein wichtiges Schwerpunktthema sein. Außerdem wird es neue Funktionen und Möglichkeiten bei den Anbaugeräten geben. Dementsprechend präsentieren wir neue Typen intelligenter Anbaugeräte, auch schon in Wireless-Ausführung. Aber auch Weiterentwicklungen bei der Ventiltechnik.

Ventiltechnik von Samson

Achema 2009