01.07.2013, 14:46 Uhr | 0 |

Technik oft zu alt Steuerungselektronik in Raffinierien und auf Bohrinseln oft 25 Jahre alt

Viele Steuerungssysteme in Raffinerien und auf Bohrinseln sind weit über 25 Jahre alt. Der Wechsel auf moderne Systeme geht nur schleppend voran. Man wartet, bis eine Komponente versagt und tauscht diese dann aus, ohne die gesamte Elektronik zu modernisieren. Gründe dafür sind bislang die Kosten, das Umstellungsrisiko und die geforderte Betriebssicherheit der bestehenden Anlagen. Doch neue Anwendungen und neue Technologien könnten dazu führen, dass sich die Situation schon bald ändert.

Siri-Plattform im dänischen Teil der Nordsee
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Die Steuerungstechnik auf Bohrinseln und in Raffinierien ist oft schon 25 Jahre alt. Im Bild die Technik der 1999 in Betrieb gegangenen Siri-Bohrinsel der Dong Energy rund 220 Kilometer vor der dänischen Nordseeküste.

Foto: Dong Energy

Die Herzstücke von großen petrochemischen Anlagen, wie Raffinerien, Düngemittelwerken oder Bohrinseln, sind "Distributed Control Systems" (DCS). Diese Steuereinrichtungen kontrollieren den Prozessablauf der gesamten Anlage. Alle Messwerte laufen darin zusammen und werden dann in PID-Reglern ausgewertet. Von hier aus gehen dann die neuen Stellwerte an die Komponenten zur Steuerung von Ventilen, Pumpen, Heizelementen und ähnlichem.

DCS kam 1975 als eigenständige Steuerungstechnologie auf den Markt – und noch immer sind viele Systeme der ersten Jahre im Einsatz. "Sie laufen und laufen und laufen – und im Gegensatz zu anderen Prozesseinrichtungen folgen sie nicht den normalen Betriebszeit-Diagrammen für eine optimale Systemnutzung, auf denen sich der richtige Ersatzzeitpunkt ablesen lässt", sagte Dick Hill, Vizepräsident bei der ARC-Advisory-Gruppe in einem Gespräch mit den VDI nachrichten. Das liegt unter anderem daran, dass man im Problemfall nur einzelne Komponenten austauscht, beispielsweise eine Stromversorgung oder ein Display – niemals aber die ganze Einheit modernisiert wird.

Systeme werden nur zögerlich erneuert

Selbst die Anbindung von modernen Steuerungsservern lässt sich meistens durch eine Modifizierung von bestehenden Schnittstellen erreichen. "Die Anlageningenieure haben einen schweren Stand gegenüber den Finanzchefs, wenn sie eine Aufrüstung begründen sollen – mit Maintenance-Kosten ist das nicht zu schaffen", so Hill weiter. Er schätzt, dass es ein Marktvolumen von 65 Mrd. $ im Bereich der Modernisierung von überalterter Steuerungselektronik gibt. Dieses Marktvolumen hat sich seit Jahren kaum verändert, denn es werden zwar jedes Jahr Systeme ausgetauscht, aber dafür steigt die Überalterung im selben Umfang wieder an.

Auch Sicherheitsaspekte liefern bislang keine ausreichenden Gründe für eine Systemerneuerung. "Selbst die vielen neuen Auflagen, die in jüngster Zeit erlassen wurden, können durch Anpassungen von den bestehenden Systemen erbracht werden", erklärte Hill weiter.

Hinzu kommt das Risiko einer Aufrüstung. Laut einer ACR-Studie berichten viele Systemingenieure davon, dass der Austausch dieser Herzstücke viel erfahrenes und hochqualifiziertes Personal erfordert. Generell gibt es dabei zwei verschiedene Vorgehensweisen. Entweder "alles auf einmal" (Cold-Cutover) oder scheibchenweise (Hot-Cutover). Im ersten Fall wird die gesamte Anlage für die Zeit der Systemumstellung heruntergefahren, im zweiten Fall wird immer nur jeweils ein Steuerkreis ausgetauscht.

Komplette Erneuerung der Steuerungstechnik hat Risiken

Die Wahl der Methode hängt von der jeweiligen Anlage ab. Raffinerien werden heutzutage öfter komplett abgeschaltet. Hier macht es Sinn, einen solchen Zeitraum für einen Cold-Cutover zu nutzen. Doch obwohl die gesamte Anlage für diesen Zweck komplett zur Verfügung steht, gilt die Methode als weitaus risikoreicher als der Hot-Cutover. "Nachdem die neuen Systeme installiert sind, hilft beim Hochfahren nur noch beten", weiß Hill. Dieses Mega-Risiko reduziert sich deutlich, wenn immer nur ein Kreis nach dem anderen ausgetauscht wird. Dafür aber kann sich der gesamte Umstellungszeitraum über viele Monate hinziehen. Trotzdem stuft Hill diese Vorgehensweise als "Best Practice" ein.

Dass trotz der schwierigen Begründungen weiterhin viele Systeme ausgetauscht werden, liegt vor allem an der modernen Informationstechnologie. "Das Bedienungspersonal bekommt jetzt Tablet-Computer, damit diese vor Ort an den Systemen immer auf die aktuellen Informationen und Bedienungsanleitungen zugreifen können, die Anlagen werden mit vielen neuen Sensoren ausgestattet, mit denen sich die Prozesse weiter verbessern lassen, es gibt zunehmend Maschine-zu-Maschine-Kommunikation – M2M – und immer mehr Kreise hängen direkt am Internet.

"Das alles erfordert eine komplett neue Analyse- und Darstellungsebene und in diesem Zusammenhang wird dann auch gleich die zentrale Steuerung mit ausgetauscht", berichtete Hill. Doch er weiß auch, dass es keinen kausalen Zusammenhang zwischen den neuen Anwendungen und der Notwendigkeit einer neuen Steuereinheit gibt. "Die Ingenieure nutzen die Gunst der Stunde für einen Allround-Upgrade", ist seine Einschätzung.

In Zukunft aber scheint sich die Situation mit den Ersatzinvestitionen zu verbessern. So sollen schon bald umfangreiche Systemerweiterungen und notwendige Erneuerungen zur Routine werden. Es gibt immer mehr Unternehmen, die mittels mathematischer und statistischer Methoden den ,höchstwahrscheinlichen' Ausfallzeitpunkt von Motherboards und anderen wichtigen Komponenten vorhersagen wollen. Diese sogenannten "Predictive Maintenance Analytics" haben sich bereits in vielen anderen Branchen, wie Luftfahrt, Fahrzeugindustrie und Energieerzeugung bewährt und könnten auch bei den chemischen Großanlagen eine wichtige Rolle zur Verbesserung der Betriebssicherheit einnehmen.

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Von Harald Weiss | Präsentiert von VDI Logo
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