Erdgas: Gefahr erkannt, Gefahr gebannt

Der weltweit steigende Energiebedarf hat dazu geführt, dass die Suche nach alternativen Energiequellen auch die abgelegensten Orte des Globus erfasst hat. Der verbreitetste Weg für den Transport von Erdgas von der Quelle zum Endverbraucher sind Pipelines. Um den Transport zu optimieren, wird die Technik des Verflüssigens genutzt, in dem das Erdgas auf -162 °C herunter gekühlt wird. Auf diese Weise wird das Volumen im Vergleich zum Gaszustand um das rund 600-fache reduziert. Der chemische Aufbau von Erdgas enthält komplexe Verunreinigungen wie CO2, H2S, CO und andere giftige Gase, die den Verflüssigungsprozess behindern können. So kann beispielsweise CO2 auf der Wandleroberfläche festfrieren, die Leitungen verstopfen und damit die Effizienz der Anlage deutlich reduzieren. Deshalb ist es nötig, das CO2 vor dem Verflüssigungsprozess zu extrahieren. Dies geschieht, um den Verflüssigungsprozess beherrschen zu können, aber auch, um die benötigten Produkteigenschaften des verflüssigten Erdgases einhalten zu können. Nur so lässt sich die verwendete Prozessausrüstung ebenso wie die gesamte Anlage vor Korrosion schützen.

Es gibt eine ganze Reihe von Prozessen zur Entfernung von CO2 aus Erdgas. Diese beinhalten chemische Lösemittel, physikalische Lösemittel und Absorptionsprozesse ebenso wie gemischte Lösemittel bzw. die physikalische Trennung. Dabei haben all diese Prozesse zur Gasaufbereitung eine Gemeinsamkeit. Sie benötigen ein sehr ausgefeiltes System zur Automatisierung und Prozesssteuerung. Die meisten dieser Systeme sind mit einer redundant ausgelegten, sehr komplexen Prozesssteuerung ausgestattet. Diese nutzt industrielle Kommunikationsnetzwerke und Feldbussysteme, um hunderte von analogen und digitalen Ein- und Ausgängen für die Messtechnik und Stellantriebe zu verdrahten, die den gesamten Prozess überwachen und steuern. Diese Anwendungen befinden sich im Normalfall in einer für elektronisches Steuerungsequipment sehr gefährlichen Umgebung. Vor allem weil bei der Verflüssigung und Rückvergasung und der gleichzeitigen Lichtbogenbildung von Schaltgeräten innerhalb des Schaltschranks eine hohe Explosionsgefahr herrscht. Diesen Umgebungsbereich bezeichnet man als Class 1, Division 2, Hazardous Location.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, um Automatisierungssteuerungssysteme in explosionsgefährdeten Umgebungen zu errichten. In der Vergangenheit wurden vor allem Nema-7-Ex-sichere Gehäuse verwendet, um darin die Steuerungstechnik zu installieren. Diese Gehäuse sind so konstruiert, dass sie jegliche Lichtbogen- oder Flammenbildung durch Fehler einzelner Komponenten innerhalb des Schaltschranks an die Prozessumgebung verhindern. Heutzutage ist ein Nema-4/4X-Schaltschrank in den meisten Fällen mit einem Luftreinigungssystem ausgestattet. Dieses System tauscht die Luft innerhalb des Schaltschranks im Zuge des Reinigungsvorganges durch Frischluft aus und sorgt so für eine möglichst niedrige Konzentration der gefährlichen Gase. So wird verhindert, dass z.B. ein elektrisches Relais, ein Schalter, eine Sicherung oder ein Schutzschalter durch einen Lichtbogen eine Explosion auslösen könnten. Als Ersatz für diese beiden Möglichkeiten bietet E-T-A eine gesamte Produktlinie elektronischer Schutzschalter an, die für die Anwendungen in Zone 2 prädestiniert sind. Diese Halbleitertechnologie ist eine sehr interessante Alternative, um DC 24-V-Komponenten in gefährlichen Umgebungen zu schützen. Denn solange alle elektronischen Steuereinheiten eine Zulassung für Zone 2 haben, sind die Nema-7-Gehäuse bzw. das Reinigungssystem nicht mehr notwendig.

E-T-A konnte diese elektronischen Schutzschalter zusammen mit einem führenden Systemanbieter von Erdgasverflüssigungssystemen sehr erfolgreich in einer entsprechenden Anwendung einsetzen. Warum hat sich der Kunde für diese Löung entschieden? Zum einen ging es um die Notwendigkeit, die einzelnen Feldgeräte vor Überlast und Kurzschluss zu schützen. Zudem sollte gerade in Zone 2 gewährleistet sein, dass auch eine individuelle Abschaltung möglich ist. Durch die Nutzung von fernsteuerbaren, elektronischen Überstromschutzgeräten hat dieser Anbieter von Erdgasverflüssigungsystemen eine sehr zuverlässige Absicherung gewählt. Vor allem im Zusammenhang mit DC 24-V-Schaltnetzteilen, denn die elektronischen Schutzschalter sind in der Lage, innerhalb von 200 ms eine Überlast und auch einen Kurzschluss zu erkennen. Und da die Komponente auch über eine Strombegrenzungsfunktion verfügt, begrenzt sie den Strom auf das 1,8-fache des Nennstroms und schaltet nach 3 s zuverlässig den Strom zwischen Netzteil und Last ab. Im Falle von Überlast und Kurzschluss sorgt das Gerät durch einen Schalter auf der Vorderseite für eine selektive Abschaltung des Lastkreises. Weitere Modelle verfügen über eine Reset-Fernsteuerung, mit deren Hilfe eine SPS den Stromkreis abschalten kann. Durch eine derartige selektive Absicherung lässt sich das Einbrechen der DC 24-V-Ausgangsspannung des Netzteils und damit ein kompletter Anlagenstillstand wegen einer einzigen defekten Komponente wirkungsvoll verhindern.

Der ESX10-T hat eine Zulassung nach UL 1604, Class 1, Division 2 (C1D2), die den Einsatz in einer Anwendung mit einem C1D2-Schaltnetzteil, Ein- und Ausgangsmodulen, Terminalblocks und Schaltelementen erlaubt. Da alle diese Komponenten nach C1D2 zugelassen sind, benötigt diese Anwendung kein Reinigungssystem mehr. Da das System in einem Standard Nema-4X-Doppeltürschaltschrank untergebracht werden konnte, ließen sich deutlich Zeit und Kosten sparen. Diese Einsparungen betrafen den gesamten Produktzyklus, von der Designphase bis zur elektrischen Abnahme durch den Kunden. Zudem braucht der Endkunde kein Reinigungssystem zu warten und die dazugehörigen Ausgangsalarme in der SPS nicht mehr überwachen.

Das Basisgerät des ESX10-T ist für eine optische Kontrolle mit einer Rot-Grün-LED auf der Vorderseite ausgestattet. Dies erleichtert eine Fehlersuche bei hunderten von Feldgeräten. Andere Modelle verfügen zudem über verschiedene Meldeausgänge für die SPS oder für die Warnlampe direkt auf dem Schaltschrank. Schließlich erlaubt die Statusanzeige auf dem Gerät eine sehr schnelle Fehlererkennung. Dieses Konzept erlaubte es dem Kunden, alle Anforderungen des Explosionsschutzes in Zone 2 und der individuellen Absicherung aller Messumformer und Ventile zu gewährleisten.

Halle 11, Stand B62

Online-Info www.cav.de/0410439