Filterüberwachung „wireless“
  • Die zustandsbezogene Überwachung von Prozessgasfiltern erfordert eine kontinuierliche Differenzdruckmessung.
  • Um die zum Teil an unzugänglichen Stellen notwendigen Messungen durchzuführen, die zum Teil an unzugänglichen Stellen liegen, wurden bei Ineos in Dormagen batteriebetriebene Differenzdruck-Messumformer installiert, die ihre Messdaten drahtlos an das Leitsystem übermitteln.
  • Durch den Einsatz dieser Geräte ist nun eine zustandsbezogene Wartung der Filteranlagen möglich, Stillstände werden vermieden.
  • Die Messumformer arbeiten in einem „Smart Wireless Netz“ und finden automatisch einen effizienten Kommunikationspfad zu ihrem Gateway.

Ineos stellt in Dormagen Polyethylen für eine breite Palette von Produkten wie Rohre, Verpackungen, Filme und Beschichtungen her. Versandfertige Polyethylen-Pellets werden in einen Luftstrom zum Silospeicher der Anlage geblasen. Die Transportluft wird am Anfang gefiltert, um jeder Verunreinigung des Endprodukts vorzubeugen. Mit der Zeit setzen sich diese Filter allerdings zu und verlieren an Leistung, was wiederum die Produktqualität beeinträchtigt. Eine präventive Wartungsroutine hätte bedeutet, dass auch Filter gewartet werden, die keine Reinigung benötigen oder dass sich Filter zwischen zwei Reinigungszyklen zusetzen können.

Für die Reinigung verblockter Filter ist es notwendig, dass der Betreiber die Gebläse abschaltet. Dies wirkt sich jedoch negativ auf den Prozess aus. Und wenn eine Filterblockade an einem Wochenende auftritt, steigen die Wartungskosten. Um dies zu vermeiden, beschloss man bei Ineos, die Filter nach der Philosophie der vorausschauenden Instandhaltung zu überwachen und bereits dann zu reinigen, bevor sie vollständig verblocken und inneffektiv werden. Durch eine enge Überwachung des Filter-Zustandes kann das Wartungsteam die Reinigung planen und so die Kosten und Produktionsunterbrechungen gering halten.
Der Zustand des Filters kann mit Differenzdruck-Messgeräten online überwacht werden. Allerdings war es nicht möglich, die erforderlichen Messpunkte über Kabel mit dem Leitsystem zu verbinden. Denn: Die Kabel hätten dazu in Bereichen installiert werden müssen, die sehr schwer zu erreichen sind – die Kosten für eine verkabelte Lösung wären dadurch unverhältnismäßig hoch geworden. „Die Unzugänglichkeit der Filter und die hohen Kosten der Verkabelung haben uns davon abgehalten, die Online-Überwachungsmessstellen so zu installieren, wie wir es ursprünglich wollten“ erläutert Frank Mehlkopf, Wartungsingenieur bei Ineos Köln GmbH.
Außerdem sollte die Anlagen-Ausfallzeit bei einer Umrüstung der Filteranlage bzw. der Installation der Differenzdruckmessgeräte möglichst gering sein. So wurde die kabellose Lösung zu einer attraktiven Option. Ineos untersuchte verschiedene kabellose Technologien und fand heraus, dass eine Punkt-zu-Punkt-Lösung nicht die erforderliche Zuverlässigkeit der Datenübertragung oder die Stabilität bieten konnte. Die Messumformer sind in einer Umgebung angebracht, die dicht mit Rohren und anderen Komponenten aus Metall bestückt ist, die Interferenzen verursachen. Darüber hinaus existieren in der Anlage viele bewegliche Gegenstände, die in einer Punkt-zu-Punkt-Verbindung einen zeitweiligen Signalverlust verursachen können.
Die Entscheidung fiel schließlich auf die Smart-Wireless-Technologie von Emerson, die sich zum Zeitpunkt der Auswahl bereits in einer ganzen Reihe von Projekten bewährt hatte. Das Verfahren wurde in enger Zusammenarbeit zwischen dem Gerätehersteller und dem Anwender BP entwickelt. Dazu Tasos Anastasiou, Projektmanager für kabellose Technologien bei BP Refinery Technologies: „Als BP und Emerson begannen, die Möglichkeiten neuer, kabelloser Technologien zu untersuchen, um zusätzliche Messpunkte in unsere Raffinerie einzubringen, standen wir vor großen Herausforderungen. Das viele Metall in unserer Anlage ist nicht gerade ideal für die Nutzung kabelloser Technologien.“
Gelöst wurde diese Problemstellung durch den Einsatz sich selbst organisierender Netze. Die Geräte in einem solchen Netz finden automatisch einen effizienten Kommunikationspfad zu ihrem Gateway. Im Gegensatz dazu erfordern traditionelle kabellose Punkt-zu-Punkt- Kommunikationsnetze einen erheblichen Aufwand zur Anlagenüberprüfung, das daraus resultierende Netz erfordert oft dreimal so viele Infrastruktur-Knoten wie ein selbst organisierendes Netz.
Ralf Küper, Produktspezialist Wireless bei Emerson Process Management in Haan erklärt: „Die Marktfreigabe der Smart-Wireless-Lösung ist das Resultat einer sehr erfolgreichen Zusammenarbeit zwischen BP und Emerson, bei der wir gegenseitig technisches Wissen und betriebliches Know-how ausgetauscht haben. So konnten wir eine sehr innovative Lösung entwickeln, die Geschäftsergebnisse verbessern kann.“ Tasos Anastasiou: „Informationen aus der Anlage, die wir vorher nicht zu vertretbaren Kosten erhalten konnten, sind jetzt einfach verfügbar.“ Ineos vertraute darauf, dass der Gerätehersteller ein zuverlässiges kabelloses Netzwerk liefert, das bereits bei einer Anzahl anderer Projekte erfolgreich gearbeitet hat. Ende 2007 installierte Ineos acht Rosemount 3051S Differenzdruck-Messumformer als Teil eines Smart-Wireless-Netzes. Über ein Emerson 1420 Gateway übertragen die Messumformer die Druckdaten an das Leitsystem des Betreibers. Dort wird der Zustand der Filter kontinuierlich überwacht.
„Die Smart-Wireless-Technologie ist für uns so einfach zu nutzen, dass wir es zurzeit an acht Filtern in unserem Versand testen,“ erklärt Mehlkopf. „Einer der Haupt-Vorteile dieser Lösung ist, dass wir das Netzwerk problemlos erweitern können. Wir können zusätzliche Messumformer in das vorhandene kabellose Netz einbinden, ohne neue Gateways installieren zu müssen. Und diese Messumformer müssen nicht einmal einen direkten, freien Weg zum Gateway haben, denn die anderen Messumformer leiten die Daten weiter.“

„Wir haben festgestellt, dass Smart-Wireless ganz einfach zu installieren und in Betrieb zu nehmen ist,“ sagt Klaus Dieter Kleinert, Ingenieur bei Ineos in Köln. „Wir werden diese Technologie für zukünftige Projekte im Vergleich zu unseren bisherigen Installations-Standards in Betracht ziehen.“ Das Smart-Wireless-Netzwerk ist seit mehr als einem Jahr ohne Probleme in Betrieb. Sobald die Vibrationsüberwachung verfügbar ist, soll das drahtlose Netzwerk erweitert werden. Die neuen kabellosen Vibrationssensoren sollen dann dazu eingesetzt werden, die Gebläse zu überwachen. Sie dienen ebenfalls dazu, von der reaktiven zur aktiven Instandhaltung zu kommen. Zur Verwaltung der neuen Smart-Wireless Geräte wird die Instandhaltungs-Software AMS Suite eingesetzt. Dadurch wird das Betriebspersonal in die Lage versetzt, die Geräte zu konfigurieren, Diagnose durchzuführen und Alarme und Meldungen zu überwachen.

 

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