Keine selbstgebastelten Lösungen mehr

Für Armaturen mit Stellantrieben sind die Statusinformationen leicht zugänglich. Es ist aber genauso wichtig, diese Informationen über manuell betätigte Armaturen zu erhalten. Daher besteht der Bedarf an Lösungen, die die offene und geschlossene Position manuell betätigter Armaturen zuverlässig an die Messwarte übermitteln. Für Kugelhähne und Klappen ist eine große Bandbreite an Endschalterboxen erhältlich, die bei Spindelarmaturen jedoch nicht verwendet werden können. Unter den gängigsten Lösungsansätzen zu Endlagenmeldungen bei Spindelarmaturen finden sich nach einer Marktstudie von Netherlocks Safety Systems:

Insbesondere die Eigenkonstruktionen scheinen sehr weit verbreitet zu sein. Um die Position der Spindel zu ermitteln, werden selbstgebaute Halterungen auf die Armatur montiert und ein Näherungs- oder Endschalter an dieser Halterung befestigt. Diese Vorrichtungen scheinen auf den ersten Blick eine preisgünstige Lösung darzustellen. Sie werden oft von den Firmen selbst oder von Armaturenlieferanten auf Kundenanfrage hergestellt.

Eines der wichtigsten Ergebnisse der Marktrecherche ist jedoch, dass die Prozessindustrie weltweit Probleme beim Einbau von Endlagenmeldern mit solchen selbstgebauten Halterungen hat. Insbesondere verstellte Schalter werden als Nachteil gesehen. Da eine korrekte Position der Schalter nicht garantiert werden kann, kann man dem Schaltsignal ebenfalls nicht zu 100 % vertrauen und somit sind die gelieferten Informationen unzuverlässig. Zudem sind die verwendeten Sensoren in der Regel nicht gekapselt und daher Umwelteinflüssen ausgesetzt. Die Nachforschungen von Netherlocks zeigen deutlich, dass die Zuverlässigkeit von Endlagenmeldungen mittels eigen konstruierter Halterungen dem Standard nicht genügt.

Als sich das Unternehmen nach den wichtigsten Eigenschaften für Lösungen von Endlagenmeldungen erkundigte, nannten Endverbraucher vor allem ein zuverlässiges Signal bei offener und geschlossener Stellung. Anderen Aspekten, wie Haltbarkeit und Leistungsfähigkeit unter jeglichen Klimabedingungen wurde ebenfalls eine hohe Wichtigkeit beigemessen, genauso wie intergrierter Sensor und Vibrationsfestigkeit. In der Verfahrensindustrie werden dennoch hauptsächlich selbst gebaute Lösungen für die Endlagenmeldung verwendet. Diese als qualitativ minderwertig geltende Vorrichtungen müssen oft neu eingestellt werden, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Ein entscheidendes Fazit aus der Marktstudie von Netherlocks ist eindeutig der Bedarf an zuverlässigen und universal einsetzbaren Positionsanzeigern (valve position indicators, VPIs) für Spindelarmaturen.

Netherlocks bietet spezielle VPIs, die die Herausforderung der Anwender, zuverlässige Signale von ihren handbetätigten Spindelarmaturen zu erhalten, lösen. Sie verwenden einen speziell angefertigten Zählmechanismus, der die Endlagen der Armatur ermittelt, indem er die Anzahl der Handradumdrehungen zwischen der Offen- und Geschlossenstellung zählt. Der Zähler und die Sensoren sind von einem Gehäuse mit hoher IP-Schutzklasse umschlossen, das entweder mit einer universellen oder einer individuell angefertigten Halterung an der Armatur montiert wird. Die Sensoren sind somit vor Witterungseinflüssen und auch Fremdeinwirkungen geschützt. Dies verlängert deutlich deren Lebensdauer und reduziert die Notwendigkeit eines Nachstellens der Endlagen. Die Kommunikation erfolgt in erster Linie kabelgebunden. Es besteht aber auch die Möglichkeit einer kabellosen Datenübertragung.

Der VPI misst also nicht den Hub der Spindel, sondern zählt die Zahl der Handradumdrehungen, um zu ermitteln, ob eine Armatur ihre Endlage erreicht hat. Der integrierte Sensor oder Schalter wird erst dann betätigt, wenn der Zählmechanismus den vollen Endanschlag erreicht hat. Ein derartiger Zählmechanismus kann mit sehr hoher Präzision eingestellt werden. Im Gegensatz dazu ist die Messung des Spindelhubs mit einem Näherungsschalter immer mit einer relativ großen Toleranz verbunden.

Natürlich ist der Anschaffungspreis eines VPIs höher als die Kosten der Teile einer selbst gebauten Lösung mit Halterung, aber die Gesamtbetriebskosten sind deutlich niedriger. Wenn man die Anschaffungskosten einer Lösung mit Halterung ermittelt, sollte man nicht nur die Kosten der Teile berücksichtigen. Oft werden unverhältnismäßig hohe Ressourcen dafür aufgewendet, ein individuelles Design zu entwickeln, das außerhalb der Kernkompetenz des Unternehmens liegt. Beim Einbau müssen eventuell Schweißarbeiten durchgeführt werden, die teuer sind und zwingend eine Heißarbeitsgenehmigung erfordern. Auch die Instandhaltungskosten sind in der Regel sehr hoch. Dies ist eine Konsequenz der Verwendung ungeeigneter Materialien, der Tatsache, dass die Sensoren Umwelteinflüssen ausgesetzt sind und dass ein Neueinstellen aufgrund von äußeren mechanischen Einflüssen erforderlich ist. Obwohl schwer zu berechnen, sollten zudem die Kosten für Fehlsignale oder Geräteausfall mit berücksichtigt werden.

Eine bekannte spanische Ölraffinerie betreibt ihr eigenes Tanklager zur Zwischenlagerung von Kraftstoffen. In der Anlage in Bilbao werden in getrennten Tanks verschiedene Produkte gelagert. In der Vergangenheit war die falsche Stellung von Armaturen die Ursache dafür, dass ein Tanker mit dem falschen Produkt beladen wurde. Der Fehler wurde erst bemerkt, nachdem der Tanker den Hafen verlassen hatte. Der Tanker musste zur Anlage zurückkehren, entleert, gesäubert und wiederbefüllt werden.

Da das Unternehmen ähnliche Fehler in der Zukunft vermeiden wollte, wandte es sich an das Unternehmen Netherlocks um seine 1100 handbetätigten Armaturen zu sichern. Eine Lösung wäre gewesen, jedes einzelne Ventil mit einem Stellantrieb zu versehen. Stellantriebe können so programmiert werden, dass Fehlstellungen ausgeschlossen sind. Darüber hinaus zeigen sie die Armaturenstellung genau an. Jedoch erforderten die Unternehmensrichtlinien in vielen Fällen, dass die Armaturen händisch betätigt werden. Hinzu kommt, dass die Kosten für den Einbau von 1100 Stellantrieben extrem hoch gewesen wären.

Nach einer Testphase von zwei Jahren, während der mehrere Alternativen getestet wurden, zeigte sich, dass der VPI von Netherlocks der zuverlässigste Positionsanzeiger ist. Durch die Verwendung des VPIs anstelle von Stellantrieben für jede handbetätigte Armatur sparte das Unternehmen 75 % der Investitionskosten. Durch den Einsatz der VPIs kann man nun die Position aller Armaturen von der Messwarte aus sehen, bevor sie mit dem Be- oder Entladen beginnen. Kurz nach der Inbetriebnahme alarmierte die Lösung den Betreiber über eine inkorrekte Ausrichtung des Leitungsweges, worauf der Ladevorgang unverzüglich abgebrochen wurde. Somit konnten beträchtliche Kosten und Ausfallzeiten vermieden werden.

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