Komfort, wenn‘s eng wird

Relaismodule für Wasseraufbereitungsanlage sparen Platz im Schaltraum

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10.06.2013 Die Agro- und Industriechemikalienproduktion steht im wahrsten Sinne des Wortes unter Dampf. Beim Hersteller SKW Stickstoffwerke Piesteritz (Bild 1) wird dieser in der unternehmenseigenen Wasseraufbereitung in mehreren Verfahrensschritten gewonnen: Zunächst erfolgt die Entnahme des Wassers aus der nahegelegenen Elbe. Das Flusswasser wird dann in einer vorgelagerten Anlage gereinigt, also grobe Verschmutzungen werden entfernt. Das als Rohwasser bezeichnete vorgereinigte Wasser wird anschließend gefiltert und enthärtet.

Entscheider-Facts Für Betreiber und Planer

  • In der Anlage zur Wasseraufbereitung bei SKW Stickstoffwerke Piesteritz werden magnetventilgesteuerte Stelleinrichtungen eingesetzt, welche die Prozessmedien lenken.
  • Mit den eingesetzten Relaismodulen vom Typ PLC 2RSC-24DC/1 lassen sich die beiden Funktionen „Steuerung" und „Rückmeldung" platzsparend mit einem Gerät realisieren.

Hinter dem Begriff Enthärtung verbirgt sich das Beseitigen des gelösten Kalks aus dem Rohwasser, der ansonsten zu zerstörenden Ablagerungen in den Rohrleitungen führen könnte. Auf diese Weise entsteht das sogenannte Weichwasser.  
Aus dem Weichwasser wird entweder durch Demineralisierung oder Destillation das Destillat zur Dampferzeugung gewonnen. Demineralisierung steht für das Ersetzen der im Wasser gelösten Ionen durch Ionen gleicher Ladung eines anderen Stoffs. Dabei durchfließt das zu demineralisierende Medium einen Ionenaustauscher. Während dieses Vorgangs werden die auszutauschenden Ionen aus dem Wasser am Ionenaustauscher gebunden, der gleichzeitig die Austauschionen an das Wasser abgibt. Im Gegensatz dazu arbeitet die Destillation mit Verdampfung und Kondensation, um die unerwünschten Zusätze aus dem Weichwasser zu eliminieren.
Im ersten Schritt dieses Verfahrens wird das Ausgangsgemisch zum Sieden gebracht. Der entstehende Dampf kühlt in einem Kondensator wieder zu einer Flüssigkeit ab. Hierbei handelt es sich um einen mehrstufigen Prozess, bis der gewünschte Reinheitsgrad erzielt ist. Im letzten Schritt wandelt sich das Destillat durch Vollentsalzung zu einem Deionat. Zu diesem Zweck werden erneut Ionenaustauscher eingesetzt. Aus dem Deionat wird schließlich der Wasserdampf gewonnen, der zum Betreiben der Anlagen erforderlich ist.  
Der Wasserdampf findet in verschiedenen Applikationen Verwendung. Zum einen dient er als Energieträger für die Turbinen des Werks. Durch die Turbinen werden Pumpen, Verdichter und Gebläse im Bereich der Ammoniak- und Harnstoffproduktion angetrieben. Außerdem wird der Wasserdampf auch direkt im Prozess genutzt. Er kommt beispielsweise im Rahmen der Erdgasspaltung zur Aufteilung des Erdgases in Gasfraktionen zum Einsatz. Die Fraktionen fungieren dann in der Harnstoffproduktion als chemischer Rohstoff. Darüber hinaus verwenden die SKW Stickstoffwerke Piesteritz den Wasserdampf zum Heizen.

Übersichtliche Verdrahtung auf Ventilinseln
In der Anlage zur Wasseraufbereitung werden magnetventilgesteuerte Stelleinrichtungen eingesetzt, welche die Prozessmedien lenken. „Wir haben die Magnetventile zu sogenannten Ventilinseln zusammengefasst“, erläutert Norbert Reuter, Techniker Automatisierung in der Abteilung Ingenieurtechnik der SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH. „Die Ventilinseln werden von einem Block aus Relaismodulen vom Typ PLC-2RSC-24DC/1 von Phoenix Contact gesteuert, wobei ein Relaismodul immer einem Magnetventil zugeordnet ist.“ Das Relaismodul erfüllt zwei Aufgaben: Zum einen steuert eines der in dem Modul eingebauten Relais das Magnetventil. Dazu wird der elektrische Befehl „An“ oder „Aus“ in ein pneumatisches Signal „Luft an“ oder „Luft aus“ umgewandelt. Durch die pneumatische Steuerung fährt das Ventil auf oder zu. Über das zweite integrierte Relais geht die Rückmeldung des Ventils ein, die dessen Arbeitszustand angibt.  
Aufgrund der Nutzung der Relaismodule vom Typ PLC 2RSC-24DC/1 lassen sich die beiden Funktionen „Steuerung“ und „Rückmeldung“ platzsparend mit einem Gerät realisieren (Bild 2). „Das ist der Hauptgrund, weshalb wir uns für diese Komponente entschieden haben“, erklärt Norbert Reuter. „Denn der neue Schaltraum für die Steuerung der Wasseraufbereitung musste in einem vorhandenen Gebäude mit knapp bemessenem Platzangebot untergebracht werden. Ferner hat uns die übersichtliche Verdrahtung der Module überzeugt“. Die Übersichtlichkeit wird durch die Verwendung von Steckbrücken zur Potenzialverteilung erreicht. Diese werden in das PLC-Modul gesteckt, um gemeinsame Potenziale direkt zu verteilen. Dabei sind die Steckbrücken individuell ablängbar, so dass bis zu 80 Module mit gleichem Potenzial versorgt werden können.
Für andere Steuerungs-Applikationen sind Relais vom Typ PLC-RSC 24DC/21-21 AU oder PLC-RSC 24DC/21-21 im Einsatz – beispielsweise bei der Ein-/Auskopplung von Signalen zur Steuerung elektrischer Antriebe (Bild 3).

Doppelt so hohe Kanaldichte
Durch Nutzung der Relaismodule mit zwei integrierten Relais ergibt sich eine doppelt so hohe Kanaldichte wie bei herkömmlichen 6,2 Millimeter breiten Geräten. Dadurch steht auch für Applikationen mit beengten Platzverhältnissen eine komfortable Lösung zur Verfügung. Neben der vom Anwender gewählten Schraubanschluss-Technik sind die Relaismodule mit Zugfederanschluss oder Push-in-Technologie erhältlich.

Zur Technik
Magnetventile

Zur Steuerung der unternehmenseigenen Wasseraufbereitung nutzt SKW Stickstoffwerke Piesteritz auch Relaismodule vom Typ PLC-2RSC-24DC/1 von Phoenix Contact. Die nur 6,2 Millimeter schmalen Geräte enthalten zwei unabhängig ansteuerbare Relais, die jeweils einen Schließerkontakt im Ausgang zur Verfügung stellen. Im Vergleich zu herkömmlichen Modulen gleicher Baugröße wird dadurch eine doppelt so hohe Kanaldichte zur Verfügung gestellt. Die Eingangsspannung der Relaismodule beträgt 24 V DC bei einer maximalen Schaltspannung von 250 V AC und einem höchstmöglichen Laststrom von 3,5 A. Auf der Eingangsseite befinden sich zwei getrennte Pluspotenziale (A1.1 und A1.2), die für eine unabhängige Ansteuerung der Relais sorgen. Die beiden integrierten Relais verwenden dabei ein gemeinsames Minuspotenzial. Ausgangsseitig sind jeweils zwei unabhängige Schließerkontakte (14 und 24) sowie zwei Wurzelkontakte (13 und 23) vorhanden (Bild).

Zum Anwender
SKW Stickstoffwerke Piesteritz

Die in der Lutherstadt Wittenberg ansässige SKW Stickstoffwerke Piesteritz GmbH ist der größte Ammoniak- und Harnstoffproduzent Deutschlands. Über 800 Mitarbeiter stellen jährlich mehr als drei Millionen Tonnen der Grundstoffe für die Agro- und Industriechemie her. Das Portfolio des Unternehmens umfasst unter anderem Produkte für die Landwirtschaft, die den Bauern einen umweltverträglichen und wirtschaftlichen Ertrag sichern. Neben der Produktion von Chemikalien wird auch die Forschung vorangetrieben. 62 Mitarbeiter sind in der eigenen Forschungs- und Entwicklungsabteilung beschäftigt. Über 100 Patente stehen in Piesteritz zu Buche.

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Heftausgabe: Juni 2013
Dipl.-Ing. Sarah Pyritz, Mitarbeiterin im Bereich Produktmarketing Interface Digital, Phoenix Contact Electronics

Über den Autor

Dipl.-Ing. Sarah Pyritz, Mitarbeiterin im Bereich Produktmarketing Interface Digital, Phoenix Contact Electronics

Sarah Pyritz ist Mitarbeiterin im Bereich Produktmarketing Interface Digital, Phoenix Contact Electronics

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