Neue Drehantriebe für Armaturen

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02.02.2011 Seit 1986 gebaut, sind die ex-geschützten Drehantriebe der ersten Generation des Müllheimer Herstellers Auma in der Prozessindustrie längst zum Klassiker geworden. Bei der nun vorgestellten zweiten Generation haben die Konstrukteure insbesondere steigende Anforderungen im Blick: Modularität und Erweiterbarkeit sollen die Geräte fit für künftige Anforderungen des Asset Managements, die Feldbus- und Wireless-Kommunikation sowie die zustandsbezogene Wartung machen.

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Stellantriebe sind in prozesstechnischen Anlagen eine der wichtigsten Schnittstellen zwischen der Welt der Mechanik und der Welt der Automatisierungssysteme. Während auf der Hardwareseite der Armatur und des Stellantriebs Langlebigkeit – oft über den ganzen Lebenszyklus einer Anlage – gefordert wird, lassen sich die künftigen Anforderungen an die Steuerungs- und Regelungsseite über einen Zeitraum von zehn bis zwanzig Jahren kaum abschätzen. Die Lösung dieses Zielkonflikts stand bei der Entwicklung der Generation.2-Antriebe des Antriebsspezialisten Auma im Vordergrund.

Im vergangenen Jahr vorgestellt und im Herbst um eine Variante für den explosionsgefährdeten Bereich ergänzt, werden die Antriebe modular aus standardisierten Komponenten aufgebaut. „Bei der Konstruktion haben wir insbesondere darauf geachtet, dass spätere Anpassungen möglich sind“, erklärt Peter Malus, für Drehantriebe zuständiger Produktmanager bei Auma. Und obwohl die neuen Drehantriebe kompatibel zur Vorgängerversion sind, setzt der Hersteller bei der Generation .2 auf eine komplett neue Konstruktion.
Zu den Merkmalen gehören ein erweiterter Temperaturbereich (-60 bis 70°C), eine einfache Bedienung mit Hilfe eines Grafik-Displays sowie ein verbesserter Korrosionsschutz. Die neue Beschichtung ist hoch korrosionsbeständig und hat gleichzeitig eine hohe mechanische Widerstandsfähigkeit. Die Ausführung für Regelbetrieb verfügt über einen erweiterten Drehzahlbereich und verbesserte Regelgenauigkeit. Die integrierte Antriebssteuerung ist mit einer Bluetooth-Schnittstelle ausgestattet. Alle Einstellungen am Gerät können, alternativ zur Einstellung über Display und Drucktaster am Antrieb, drahtlos per Laptop oder PDA vorgenommen werden.

Wireless Hart wird unterstützt

Neuland betritt der Hersteller bei der Unterstützung von Wireless-Protokollen: „Bei der Drahtlos-Kommunikation sind zwar noch einige Fragen offfen, aber wir sehen hier einen Vorsprung für Wireless Hart“, erläutert Werner Längin, Produktmanager Feldbussysteme bei Auma. Der Feldbusspezialist sieht insbesondere für weit verteilte Anlagen wie z.B. Tanklager Potenzial für die Funkkommunikation (siehe Interview).

Künftige Anforderungen sehen die Produktmanager vor allem durch den Trend zur Gerätediagnose und zum Asset Management begründet. „Bislang wird hier noch wenig umgesetzt, aber mit zusätzlichen Sensoren in den Antrieben und neuen Diagnosefunktionen sind wir für diese künftigen Anforderungen gerüstet“, erläutert Peter Malus.
Möglich werden diese Diagnosefunktionen durch integrierte Drehmoment-, Temperatur- und Vibrationssensoren. Dadurch entsteht ein aussagekräftiges Zustandsbild des Antriebs. Beispielsweise lassen sich zu beliebigen Zeitpunkten Drehmomentkurven aufnehmen und speichern. Die Antriebsmeldungen können nach der Namur-Empfehlung NE 107 klassifiziert und in Asset Management-Systeme integriert werden.

Aber auch die Handhabung der Antriebe wurde verbessert: So ist der Anschluss an die Armatur einfacher geworden und auch spezielle Kundenanforderungen wie z.B. die Abtriebsform AF, die für die Temperaturkompensation eingesetzt wird, ist durch den modularen Aufbau sehr einfach möglich. Malus: „Früher waren dazu Sonderlösungen notwendig und der Umbau auf der Baustelle war recht kompliziert. Dies ist jetzt sehr einfach mit dem modularen Baukastensystem realisierbar.“

CT: Was waren die Gründe für die Entwicklung der neuen Drehantriebe?

Malus: Ein wichtiger Grund waren die stetig steigenden Anforderungen in den Prozessindustrien – insbesondere in den Kraftwerken und der Öl- und Gasindustrie. Um spätere Anpassungen und neue Funktionen realisieren zu können, benötigten wir einen modular aufgebauten Drehantrieb. Uns ging es auch darum, der Variantenvielfalt zu begegnen. Modular auf Standardkomponenten aufbauende Antriebe haben in der Fertigung große Vorteile. Schließlich bauen wir jährlich über 90.000 Drehantriebe.

CT: Armaturen und Stellantriebe sind zum Teil Jahrzehnte lang in der Anlage im Einsatz. Wie verhält es sich mit der „Abwärtskompatibilität“?

Malus: Die Antriebe der Generation .2 sind mit den Vorgängermodellen, die wir seit 1986 fertigen, kompatibel und können auch mit den vorhandenen Steuerungen kombiniert werden.

CT: Welche zukünftigen Anforderungen sehen Sie für den Einsatz von Drehantrieben?

Malus: Neben einer verbesserten Handhabung und dem vereinfachten Anschluss an die Armatur wollten wir vor allem künftige Diagnoseanforderungen unterstützen. Dazu verfügen die Antriebe über zusätzliche Sensoren für Drehmoment, Temperatur und Vibrationen. Auf Basis dieser Sensorinformationen können Maßnahmen ergriffen werden, bevor es zu einem Stillstand kommt. Hier sehen wir zwei unterschiedliche Trends: Während es im Kraftwerksbereich vor allem auf die Verfügbarkeit ankommt, legen Anwender in der Öl- und Gasindustrie großen Wert auf die Kommunikationsfunktionen sowie das Display und den Aspekt „Non Intrusive“. Gerade die Anwender in der Petroindustrie fordern häufig Hightech. Die Chemie dagegen liegt irgendwo dazwischen: Deren Anforderungen liegen oft im Spannungsfeld zwischen Verfügbarkeit, Hightech und „Einfachheit“.
Längin: Oft geht es in den Anwendungen der Öl- und Gasindustrie auf Grund der großen Entfernungen in den Anlagen darum, die Verdrahtungskosten zu verringern. Asset Management spielt hier eine etwas geringere Rolle; bei Ausfall eines Antriebes, z.B. aufgrund einer fehlenden Spannungsversorgung greift man vor Ort auf das Handrad zurück.

CT: Mit der Ankündigung, Wireless zu unterstützen, müssen Sie sich vergleichsweise früh auf eine Funktechnik festlegen.

Längin: Bei der drahtlosen Kommunikation sind noch einige Fragen offen. Aber wir sehen aktuell einen Vorsprung für Wireless Hart, weshalb wir diese Art der Kommunikation näher betrachten. Wir glauben nicht, dass die Funktechnik vollständig die Verdrahtung ersetzen wird. Das wird eine Nischenapplikation, beispielsweise für mobile Anwendungen und weit entfernte Anlagenteile, bleiben.

CT: Über Asset Management wird schon lange diskutiert. Sehen Sie hier einen Durchbruch in Sicht?

Längin: Viele Feldgerätehersteller bieten die dafür notwendigen Funktionen mittels EDD bzw. DTM in ihren Geräten bereits an. Bislang wird dies für „echtes“ Asset Management noch wenig genutzt. Doch wir sehen, dass das Interesse an Asset Management wächst und haben die Voraussetzungen dafür mit unseren neuen Antrieben geschaffen.
Malus: In der Praxis sehen wir nach wie vor das Organisationsproblem. Die Anlagenfahrer sind mit der Vielzahl der verfügbaren Informationen oft überfordert.
Längin: Der erste Schritt muss darin bestehen, dass die Feldgerätediagnose geräteübergreifend z.B. nach den Namur Empfehlungen vereinheitlicht wird, damit diese Technik von den Anlagenfahrern akzeptiert wird. Dazu kommt, dass viele Leitsysteme einen automatischen Zugriff auf die speziellen Diagnoseinformationen der Antriebe noch nicht unterstützen. Wir brauchen die enge Zusammenarbeit von Armaturen-, Antriebs- und Leitsystemhersteller sowie Betreibern, um dem Asset Management zum Durchbruch zu verhelfen.

CT: Wo oder von wem sollten die Diagnoseinformationen Ihrer Meinung nach interpretiert werden?

Längin: Die Interpretation muss von den Geräten selbst erfolgen. Es hilft wenig, wenn im Alltag nur ein Spezialist vom Gerätehersteller die verfügbaren Diagnoseinformationen beurteilen kann. Hier brauchen wir zusätzlich das Wissen der Betreiber und der Armaturenhersteller, dieses muss in Expertensystemen zusammengefasst werden. Das Potenzial solcher Expertensysteme wäre sehr groß.

CT: Armaturenantriebe spielen häufig auch in Sicherheitsfunktionen eine wichtige Rolle. Welche Trends beobachten Sie beim Thema SIL?

Malus: Wir beobachten, dass funktionale Sicherheit und Informationen für die SIL-Bewertung verstärkt verlangt werden. Und hier haben die Anwender inzwischen Know-how aufgebaut: Es werden längst nicht mehr nur SIL-Zertifikate gefordert, sondern detailliert Kennzahlen nachgefragt und ein Nachweis der Betriebsbewährtheit verlangt. Dabei geht es nicht immer nur um den Einsatz in Sicherheitsfunktionen – SIL ist inzwischen auch zu einem Qualitätskriterium geworden, wenn es um hohe Verfügbarkeitsanforderungen geht.[AS]

Heftausgabe: Februar 2011

Über den Autor

Armin Scheuermann
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