Sensoren an jeder Ecke

Autor Dr. Bernd Rademacher Redakteur, cav chemie anlagen verfahren

Die messtechnischen Komponenten einer modernen Prozessanlage lassen sich heutzutage in zwei Bereiche aufteilen: Entweder sind sie prozesskritisch oder geschäftskritisch. Während die prozesskritischen Geräte die Sicherheit und die Steuerung des Prozesses selbst ermöglichen, handelt es sich bei den geschäftskritischen Komponenten eher um Geräte, die beispielsweise zur Sicherheit des Standortes, der Zuverlässigkeit des Betriebes oder der Energieeffizienz einzelner Komponenten beitragen. Während jede bestehende Prozessanlage natürlich über alle prozesskritischen Messgeräte verfügt, fehlen oft in den Anlagen geschäftskritische Sensoren. Dies können beispielsweise Vibrationssensoren zur vorausschauenden Wartung einer wichtigen Pumpe oder Sensoren zur Korrosionsüberwachung an einem Wärmetauscher sein. Bis dato war das nachträgliche Anbringen solcher geschäftskritischer Sensoren entweder sehr kostspielig oder prozessbedingt ganz unmöglich. Doch dies hat sich mittlerweile grundlegend geändert: Mit Smart Wireless bietet Emerson Process Management eine standardisierte Technologie an, mit der sich bei niedrigen Bereitstellungskosten zuverlässige, berührungsfreie Installationen zu geringen Lebenszykluskosten realisieren lassen. Damit können Anlagenbetreiber schnell und einfach geschäftskritische Sensoren installieren und wichtige Zusatzinformationen aus der Anlage erhalten.

Passend zur Autostadt Stuttgart sagte Peter Zornio, Chief Strategic Officer von Emerson Process Management während des Global User Exchanges: „Eine gutes Beispiel, mit dem wir alle vertraut sind, ist die stetige Weiterentwicklung von Fahrzeugsensoren. Während diese Sensoren in der Vergangenheit häufig nur das Management der Motorleistung und die einfache Anzeige von Motorstörungen unterstützt haben, liefern sie heute präzise, aussagekräftige Informationen über alle Aspekte der Fahrzeugleistung – vom Reifendruck bis zum Kraftstoffverbrauch. Somit tragen Fahrzeugsensoren zur Erhöhung der Sicherheit und Wirtschaftlichkeit bei und liefern Diagnosedaten zur Vermeidung von Ausfällen.“

Schätzungen von Emerson zufolge wird der Handel mit geschäftskritischen Sensoren das Umsatzvolumen des derzeitigen Marktes für Messtechnik in Höhe von 11,7 Mrd. Euro in den nächsten 10 Jahren mehr als verdoppeln. Aufgrund der starken Expansion des Marktes erweitert das Unternehmen seinen Fokus über traditionelle Prozessleittechnik und sicherheitstechnische Systeme hinaus, um dem Interesse der Anwender an mehr Transparenz hinsichtlich des Anlagenzustandes zu entsprechen. Dazu stellte das Unternehmen in Stuttgart ein erweitertes Produktkonzept unter dem Namen „Allgegenwärtige Sensorik“ vor.

Allgegenwärtige Sensorik verfügt über das Potenzial, die Sicherheit des Standorts, die Zuverlässigkeit der Anlage und die Energieeffizienz in Branchen wie der Öl- und Gasproduktion, Raffinerien, Chemischen Industrie, Energiewirtschaft und im Bergbau zu verbessern. Durch die Verfügbarkeit neuer Software und eingebetteter intelligenter Sensoren wird die Interpretation und Verarbeitung der Sensordaten erleichtert. Aussagekräftige Informationen ermöglichen eine schnelle Reaktion auf potenzielle Probleme und geben einen besseren Einblick in den Prozess.

„Unsere Anwender benötigen aussagekräftige Informationen, die ihre Arbeit sicherer und vorhersehbarer machen und die ihre Kosten senken, Risiken mindern und Zeit sparen“, erläuterte Zornio in seinem Vortrag. „Diese Informationen gehen über die Messwarte und die Optimierung des Prozessbetriebs weit hinaus. Die Anlagenbetreiber benötigen Klarheit und Gewissheit, um geschäftskritische Entscheidungen unter Einbeziehung aller Aspekte ihrer Anlage treffen zu können. Hierfür ist ein umfassenderes Sensornetzwerk zwingend notwendig. Allgegenwärtige Sensorik bildet die Grundlage für diese Einblicke.“

Emerson sieht bereits eine starke Bereitschaft der Anwender, die Vorteile der Allgegenwärtigen Sensorik zu nutzen. So führt eine Ölaufbereitungsanlage in Osteuropa derzeit eine komplett kabellose Infrastruktur ein, um Energieverluste, Gerätekorrosion und sicherheitsrelevante Freisetzungen zuverlässiger erkennen zu können. Die Installation von 12 000 neuen Messgeräten im Rahmen dieses Projekts stellt eine Erweiterung der bestehenden Messpunkte um 60 % dar.

Wie Allgegenwärtige Sensorik funktionieren kann, zeigt das Beispiel Tanatex Chemicals, das Ralf Küper, Business Development Manager Wireless bei Emerson Process Management, auf dem Global User Exchange vorstellte. Das Unternehmen ist einer der führenden Hersteller von Spezialchemikalien, gehörte früher zum Bayer-Konzern und besitzt daher auf dem Leverkusener Chemiegelände ein vierstöckiges Produktionsgebäude. Tanatex versorgt seine rund 40 Produktionsreaktoren mit einem weit verzweigten Dampfnetz. 98 Kondensatableiter sorgen in diesem Netz für Sicherheit. Das Problem: Tanatex hatte in der Vergangenheit keinen permanenten Zugriff auf die Funktionsweise der Kondensatableiter. Üblicherweise werden diese einmal jährlich auf korrekte Funktionsweise überprüft. Dabei ist ein nicht richtig funktionierender Kondensatableiter gleich aus zwei Gründen problematisch: Zum einen kann es durch nicht abgeführtes Kondensat zu Korrosion und Wasserschlägen kommen, zum anderen stellt ein Kondensatableiter, der permanent Dampf abbläst, ein großes Energieleck dar, da der Dampfverlust mit dem Druck und der Rohrleitungsgröße exponentiell ansteigt. So beträgt der Dampfverlust bei einem Druck von 6 bar und und einem Rohrdurchmesser DN 25 rund 100 kg/h, bei 42 bar und DN 50 schon 1660 kg/h.

Um seine Kondensatableiter permanent überwachen zu können, rüstete Tanatex die Anlage mit drahtlosen Clamp-on-Akustikmessumformer Rosemount 708 bei laufendem Betrieb aus. Die einfach zu installierenden Geräte werden in der Nähe des Kondensatableiters angebracht und überwachen die korrekte Funktionsweise. Eine Software wertet die eingehenden Signale der Transmitter aus und stellt den Zustand der Kondensatableiter dar: Good, Cold, Blow Thru. Dabei spielt das Modell des Kondensatableiters keine Rolle. Bereits bei Inbetriebnahme wurde für 13 Kondensatableiter der Zustand Blow Thru ermittelt. Die Verlustkosten des Dampfsystems bei 6 bar Druck wurden auf rund 40 000 Euro berechnet. Damit liegt der ROI unter zwei Jahren. Aufgrund der positiven Erfahrung will Tanatex sein WirelessHart-Netzwerk mit zusätzlichen Messpunkten erweitern, um seine Anlage zu optimieren.

Die Idee der Allgegenwärtigen Sensorik resultierte aus Gesprächen mit den Anwendern. Durch die Kombination dieses Konzeptes mit Software und Algorithmen für die Interpretation und die Entscheidungsfindung erhalten die Anwender nun aussagekräftige Einblicke in Bereiche, wo dies bisher einfach nicht möglich war. Zu den Produkten von Emerson Process Management, die den Markt der Allgegenwärtigen Sensorik bedienen, gehören Ultraschallgeräte und Sensoren der kürzlich akquirierten Produktlinien NetSafety und Groveley, Detektionstechnologie zur Korrosion und Erosion von Roxar, Vibrationssensorik für rotierende Ausrüstung von CSI sowie die Rosemount-Wireless-Messumformer zur Überwachung von Kondensatabscheidern und anschraubbare Wireless-Oberflächentemperaturfühler. Diese waren auf der den Global User Exchange 2014 begleitenden Ausstellung zu sehen.

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