Weniger ist mehr!

Neues Alarmmanagement-Konzept bei Ineos Styrenics

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08.10.2013 Die Bedienkonsole schreit „Alarm!“ – und keinen kümmert´s: Je komplexer verfahrenstechnische Abläufe werden und je umfassender entsprechende Anlagen automatisiert sind, desto mehr wächst die Zahl der Alarme, mit denen die Anlagenfahrer in der Leitwarte umgehen müssen. Doch nicht jeder Alarm ist sinnvoll oder hilfreich. Wie sich dieser Alarmdschungel lichten lässt, zeigt das Beispiel einer Polymer-Produktionsanlage der Ineos Styrenics GmbH in Marl.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Je komplexer verfahrenstechnische Abläufe werden und je umfassender entsprechende Anlagen automatisiert sind, desto mehr wächst die Zahl der Alarme, mit denen Anlagenfahrer in der Leitwarte konfrontiert werden.
  • Die Alarmhäufigkeit in chemischen Produktionsbetrieben sollte einen Wert von einem Alarm pro Anlagenfahrer und zehn Minuten nicht überschreiten.
  • Bei Ineos Styrenics in Marl nutzt man das Consolidated Alarm Management System für Anzeige- und Bedienstationen im Leitsystem Centum VP, um die Alarmflut einzudämmen.

Schon mit verhältnismäßig einfachen Werkzeugen kann die Alarmflut in verfahrenstechnischen Anlagen wirksam eingedämmt werden. Das „Consolidated Alarm Management System für Anzeige- und Bedienstationen“ (CAMS für ABK), Bestandteil des Produktions- und Prozessleitsystems Centum VP von Yokogawa, ist ein solches Werkzeug. Mit seiner Hilfe ist es gelungen, innerhalb der letzten rund zwei Jahre das durchschnittliche Alarmaufkommen im Produktionsbetrieb für expandierbares Polystyrol (EPS) um rund zwei Drittel zu senken. Entsprechend den Empfehlungen der EEMUA 191 und der Namur (NA 102) sollte die Alarmhäufigkeit in chemischen Produktionsbetrieben einen Wert von einem Alarm pro Anlagenfahrer und zehn Minuten nicht überschreiten.

Alarmschauer in speziellen Prozessphasen vermeiden
Schon aus Gründen der Sicherheit und der Zuverlässigkeit war für das Management von Ineos die Senkung der Alarmrate ein Ziel mit hoher Priorität. Dieser hohe Stellenwert ist eine wichtige Voraussetzung für den zeitnahen Projekterfolg. Ebenso wichtig sind aber ausreichende Zeitkontingente bei den Mitarbeitern, ggf. auch externe Unterstützung, sowie leistungsfähige Software. Deshalb entschied sich Ineos zum Upgrade des zentralen Leitsystems auf Centum VP mit integriertem CAMS als Werkzeug für die Alarm- und Ereignis (A&E)-Überwachung, -Visualisierung und Archivierung. In der Folgezeit sollten so nach und nach auch weitere Teil- und Hilfsanlagen automatisiert werden, die bis dahin unter der Kontrolle anderer Automatisierungssysteme standen. Für viele dieser Fremdsysteme standen zunächst überhaupt keine A&E-Listen zur Verfügung.
Typisch für den EPS-Betrieb war vor allem das Auftreten von sogenannten „Alarmschauern“, also einer Häufung von Alarmen in speziellen Prozessphasen. „In diesen Situationen muss die Aufmerksamkeit der Anlagenfahrer deutlich höher sein, als es bei durchschnittlichen Alarmraten erforderlich ist“, erklärt Klaus Kleine Büning, EMR-Anlagenbetreuung und Projektleitung bei Ineos Styrenics in Marl. Das komplexe Batch-Verfahren zur Herstellung der rund einen Millimeter großen Polymer-Perlen, aus denen durch wärmeinduzierte Expansion wärmedämmende Platten zur Gebäudeisolierung sowie Verpackungsmaterialien entstehen, erfordert zahlreiche Sensoren und Aktoren in der Anlage – verbunden mit einem entsprechend hohen Alarmpotenzial. Insgesamt verwalten die Automatisierungssysteme und die Alarm- und Ereignis-Überwachung des Betriebs rund 10.000 E/A-Kanäle.

Überlegungen im Engineering führen zu neuem Alarmkonzept
2011 begann das Projekt in der Polymer-Aufarbeitung mit rund 500 E/A-Kanälen, für die im Zuge der Migration von einem Vorgänger-Leitsystem zusammen mit Experten von Yokogawa ein gänzlich neues Alarmkonzept entwickelt wurde. Basierend auf der EEMUA 191 wurden Alarmereignisse kontinuierlich analysiert und die mit Hilfe des Alarm Management Systems weiter optimiert. Besonders effektiv sind die durchgängige Risikobewertung und eine nachfolgende Priorisierung aller Ereignisse und Alarme. Deren Spektrum reicht von der rein informativen Statusmeldung bis hin zu kritischen Alarmen, die sofortige Maßnahmen erfordern, um Schaden abzuwenden.
„Alarme direkt beim Engineering richtig zu konfigurieren, ist sicher der Königsweg. Oft helfen schon relativ einfache Überlegungen dabei, die Alarmzahlen deutlich zu reduzieren“, sagt Kleine Büning. Ein Beispiel dafür betrifft zahlreiche Pumpen im Betrieb, die mit einem Trockenlaufschutz ausgerüstet wurden. Die dafür jeweils konfigurierten Alarme sind allerdings nur sinnvoll, wenn die Pumpe in Betrieb ist bzw. nach dem Start einige Sekunden Zeit hatte, um den geforderten Durchfluss zu bewirken. Ein anderes Beispiel verdeutlicht die Entstehung von Alarmschauern. Fällt eine Siebschleuder aus, mit der nach erfolgter Polymerisation die EPS-Perlen von der flüssigen Phase abgetrennt werden, dann resultieren zahlreiche Folgealarme, etwa Verriegelungs- sowie Durchflussalarme in umliegenden Apparaten.

Alarmmanagement für das Herzsstück
des Prozesses

Für den Anlagenfahrer lassen sich im Alarmmanagementsystem all diese Alarmereignisse in einer „Alarmfamilie“ zusammenfassen, vor der nur der am höchsten priorisierte Alarm tatsächlich angezeigt wird. Das lenkt die Aufmerksamkeit unmittelbar auf die Fehlerursache. Das Alarmaufkommen beim Anlagenfahrer sinkt dabei oft um bis zu 90 %. Auch das so genannte Shelving, also ein temporäres Ausblenden bestimmter Alarme mit automatischer Reaktivierung nach einer bestimmten Zeit, hat sich als hilfreich erwiesen, etwa während der Wartung von Anlagenteilen. Dafür bietet das System eine übersichtliche Bedienoberfläche, auf der Alarme zum Beispiel unterschiedlich sortiert, gefiltert und rollenbasiert angezeigt werden können. Auch können bei Bedarf unmittelbar Detailinformationen und gegebenenfalls Handlungsempfehlungen abgerufen werden.
Ab Mitte des Jahres 2012 trat das CAMS-Projekt in Marl in eine neue Phase. Nun sollte das Alarmmanagement für das Herzstück des Prozesses – die Polymerisation und deren Vorbereitung – nach den Vorgaben der EEMUA 191 überarbeitet werden. Nachdem die Experten des Automatisierungspartners zunächst grundlegende, konzeptionelle Aufgaben erledigt hatten, wurde dafür ein innovativer Weg beschritten. Anfang 2013 begann Christian Meyer im Rahmen des FH-Studiengangs Elektro- und Informationstechnik mit seiner von Yokogawa gesponserten Masterarbeit zur Optimierung des Alarmmanagements in der EPS-Anlage. Meyer, der sich auch verfahrenstechnisches Know-how angeeignet hat, untersucht das Alarmaufkommen und erarbeitet im Team mit dem EMR-Fachmann Kleine Büning sowie dem Betriebsingenieur, einem Chemieingenieur, und dem Betriebsleiter, geeignete Lösungen. Bei Bedarf sitzen auch Experten des Leitsystemherstellers mit am Tisch. „Das ist für uns eine echte ‚win-win-win‘-Situation“, erklärt Kleine Büning: „Herr Meyer kann sich mit einer Arbeit mit hohem Praxisbezug qualifizieren, das Betriebsteam wird zeitlich enorm entlastet und Yokogawa kann eine kompetente, hochwertige und dennoch kostengünstige Lösung bieten.“
Detaillierte Einsichten in die Querbeziehungen zwischen Prozess- und Alarmgeschehen erhält Christian Meyer zum Beispiel aus einer Auftragung der Gesamt-Alarmhäufigkeit in Abhängigkeit von den Prozessphasen. In Bild 2 ist dies für die Polymerisation dargestellt. Speziell beim Einfahren der Vorpolymerisation und während des Abkühlens nach der Nachpolymerisation traten vor der Optimierung deutliche Alarmspitzen auf.
Inzwischen ist das neue Alarmkonzept für rund 90 % der mit dem Centum-System automatisierten Anlagenteile implementiert. Das Alarmaufkommen entspricht bereits jetzt der Vorgabe von einem Alarm je Anlagenfahrer in 10 min.

Zur Anwendung
Batch-Produktion bei Ineos Styrenics

Die Anlage der Ineos Styrenics in Marl mit einer Kapazität von rund 100.000 Jahrestonnen EPS verfügt über zwei Aufarbeitungsstraßen und erzeugt in 100-m3-Reaktoren je Batch etwa 40 t Polymer. Dazu werden Styrol und Wasser getrennt mit Additiven versetzt und dann unter genau kontrollierten Bedingungen vermischt, wobei sich die gewünschte Partikelgröße in der Suspension einstellt. Beim Erwärmen startet die Polymerisation, was zunächst zu gelartigen Perlen führt. In diese lässt man Pentan unter Druck eindiffundieren und polymerisiert dann bei höherer Temperatur fertig, wobei harte Polymerkügelchen entstehen. Nach dem Abkühlen werden diese in einer Siebschleuder abgetrennt, im Schaufeltrockner entwässert, fraktioniert, gesiebt und schließlich in einem Mischer oberflächlich beschichtet.

Mehr Informationen zum Alarmmanagement-System Cams finden Sie hier.

Aufgrund der gesunkenen Nachfrage in der europäischen Bauwirtschaft sowie gestiegenen Betriebskosten der EPS-Anlage, die unter anderem durch die kürzliche Schließung des Styrol-Monomer und Polystyrol-Einheiten an Marl entstehen, hat Ineos Ende Juni beschlossen, die EPS-Produktion in Marl zum Jahresende einzustellen. 

Mehr Infos dazu finden Sie hier.
Heftausgabe: Oktober 2013

Über den Autor

Dr. Thomas Schmidt ist Inhaber des Redaktionsbüros für Wirtschaft, Wissenschaft und Technik
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