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Ausgewählte Ausgabe: 03-2017 Ansicht: Modernes Layout
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Anlagenmodernisierung im XXL-Format

Der Fluidik-Experte Bürkert konzipierte im Auftrag des Textilchemie-Konzerns Huntsman am deutschen Standort Langweid eine optimale und maßgeschneiderte Schaltschrankplattform für die pneumatische Automatisierung der prozesstechnischen Anlagen.


Am Huntsman-Standort in Langweid am Lech arbeiten etwa 230 Mitarbeiter, die auf 25 Produktionslinien über 300 verschiedene Ausrüstungschemikalien für Bekleidung, Heimtextilien, tech- nische Textilien und den digitalen Textildruck herstellen. Ausrüstungschemikalien verleihen den Textilien eine Vielzahl gewünschter Eigenschaften. So verlängern sie die Haltbarkeit, verleihen den Textilien bessere Form- und Waschbeständigkeit, verbessern den Tragekomfort oder sorgen für Feuerbeständigkeit sowie Schmutz- und Ölabweisung, um nur eine kleine Auswahl zu nennen.
Eine Produktionsstätte dieser Größenordnung erfordert natürlich umfassende und regelmäßige Wartung. Vor allem die Sicherheitstechnik steht dabei in der chemischen Industrie im Mittelpunkt, wo viel mit entzündlichen und explosionsgefährlichen Stoffen gearbeitet wird. Die Wartung erfolgt bei Huntsman anlagenweise, abhängig von den jeweiligen Revisionsintervallen. Das heißt, einzelne Anlagen wie Reaktoren, Tanks oder Druckbehälter werden zur Wartung außer Betrieb genommen und dann ggf. auch technisch auf den neusten Stand gebracht. Da die Produktion von Spezialchemikalien im Batch-Betrieb erfolgt, kann eine Revision immer zwischen zwei Chargen eingeplant werden.

Anlagentechnik auf dem neusten Stand

KAP-Bürkert-1-BU

Bild 1
Im Schaltschrank hat Bürkert auf der oberen Schaltschrankzeile alle pneumatischen Standardsignale zusammengefasst. Zusätzlich befinden sich digitale und analoge Baugruppen auf der ET200iSP-Anschaltung von Siemens.

KAP-Bürkert-2-BU

Bild 2
Auf der unteren Zeile wurden sechs pneumatische Segmente gebildet, die jeweils über ein separates Sicherheitsventil vom Typ 6518 pneumatisch versorgt werden.

Vor gut einem Jahr wurde eine Anlage, auf der 30 verschiedene Produkte hergestellt werden, modernisiert und mit einem neuen emaillierten Kessel ausgestattet. Dabei wurde auch gleich veraltete Steuerungstechnik ausgetauscht und das Prozessleitsystem Emerson-„DeltaV“ eingeführt. Die SPS-Ebene wurde von der Firma Wago ausgestattet. Mit der Aufgabe eine dezentrale Lösung zur Ansteuerung der Prozessventile zu konzipieren und die alten Schützsteuerungen abzulösen, wurden die Fluidik-Experten von Bürkert beauftragt. Bürkert liefert bereits seit vielen Jahren Ventile der verschiedensten Bauarten und Typen an Huntsman in Langweid. Die ältesten Komponenten sind bereits seit den Anfängen im Jahr 1982 im Einsatz: Hubankerventile der Typen 0312 und 0641. Bereits beim Bau des Standortes wurden die Produktionsanlagen mit zentralen Magnetventilschränken ausgerüstet, wobei die komplette Magnetventilserie Typ 532 Ex zum Einsatz kam. 2004 wurden vier neue Anlagen mit eigensicheren Bürkert-Magnetventilschränken und dem Ventiltyp 6524 Ex i ausgerüstet. Seit diesem Zeitraum kommen außerdem Bürkert-Stellungsregler vom Typ 8635 Ex i zum Einsatz.

Fehler- und eigensicher unter einem Dach

Für die pneumatische Modernisierung der Kesselanlage im vergangenen Jahr kam eine komplett vormontierte, anschlussfertige und ATEX-zertifizierte Schaltschrank-Systemlösung für die Feldautomation zum Einsatz. Die Zulassung zur Errichtung in Ex-Zone 1 und die direkte Anbindung an den neuen Leitrechner über Profibus waren wesentliche Voraussetzungen für die Vergabe des Auftrags.
Der eingesetzte Schaltschranktyp 8616 hat eine eigene Systemzulassung für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen der Zone 1. Die Systemzulassung PTB 13 ATEX 1010 X für den Schaltschrank entspricht der Schutzart Ex e (Gehäuse mit Schutzart erhöhte Sicherheit). Sämtliche notwendige Zertifizierungen und Baumusterprüfbescheinigungen liefert Bürkert gleich mit. Der Kesselraum der Produktionsanlage liegt in der Zone 1, der Rest der Batch-Anlage in der Zone 2.
Im Schaltschrank wird das Remote I/O-System ET200iSP von Siemens eingesetzt. Es ist für den Einsatz in Zone 1 zugelassen und hat eine wichtige Besonderheit: Innerhalb einer Schaltschrankinstallation ist die Integration von fehlersicheren und eigensicheren Signalen möglich, die Baugruppen können also auf einer Station gemischt werden, was eine deutliche Ersparnis an Platz und vor allem Installationsaufwand bedeutet. Der Verkabelungsaufwand ist denkbar gering, da nur die Stromversorgung und Profibuskabel angeschlossen werden müssen. Die Kompaktlösung schickt die Signale von der Magnetventilansteuerung über die Ventilinseln in Zone 1 mittels Profibusansteuerung direkt ins Leit-system DeltaV. Weitere steuerungstechnische Funktionen können über eigensichere digitale und analoge I/Os mit Hilfe der ET200iSP von Siemens kompakt und dezentral innerhalb eines einzigen Schrankes im Ex-Bereich abgewickelt werden. Durch die extrem hohe pneumatische Kanaldichte im Schrank entsteht viel elektrische Verlustleistung auf geringem Raum, die zu einer hohen Eigenerwärmung im Schaltschrank führt. Dieses Problem lösten die Systemexperten von Bürkert durch geschickte Auswahl und Anordnung aller Komponenten.
Im Schaltschrank für Huntsman hat Bürkert auf der oberen Zeile alle „normalen“ pneumatischen Signale zusammengefasst. Zusätzlich finden sich ET200iSP-Karten für digitale und analoge Ein- und Ausgangssignale. Unterschiedliche Ventilfunktionen, zum Beispiel 3/2-Wege und 5/2-Wege, sind auf einer Station gemischt. Alle Signale sind eigensicher und ein Druckschalter überwacht die Zuluft.
Auf der unteren Zeile wurden sechs pneumatische Segmente gebildet, die alle über jeweils ein Sicherheitsventil vom Typ 6518 pneumatisch versorgt im Notfall sicher abgeschaltet werden können. Der Typ 6518 erfüllt die Anforderung für SIL 2. Die Blöcke können somit über ein externes 24 V-Signal abgeschaltet werden. Gleichzeitig wird die Luftversorgung des Ventilblocks Typ 8640 mit den Sicherheitsventilen und den nachgeschalteten Segmenten auf der Ventilinsel Typ 8650 per Druckschalter überwacht.

Hot-Swap ohne Stillstand

Alle Signalein- und -ausgänge der ET200iSP und alle Ventile im Schaltschrank sind eigensicher und erlauben dadurch die Durchführung von Arbeiten und Wartungsmaßnahmen bei laufendem Betrieb und unter ATEX-Bedingungen. Diese hohe Verfügbarkeit wird durch die in den Ventilgrundblock integrierte pneumatische P-Absperrung ergänzt. Das bedeutet: Zusätzlich zum elektrischen Hot-Swap kann auch ein pneumatischer Hot-Swap durchgeführt werden.

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Autoren

 Heiko Kurtz

Field Segment Management, Bürkert
Bürkert GmbH & Co. KG
Christian-Bürkert-Str. 13–17
74653 Ingelfingen
Tel.: 0 79 40/10-0
Fax: 0 79 40/10-91 204
E-Mail: info@buerkert.de
www.buerkert.de

Rückschlagventile

Zusätzliche Prozesssicherheit integriert

Optionale Rückschlagventile in den Bürkert-Ventilinseln vom Typ 8650 sorgen für höhere Prozesssicherheit. Sollte es zu einem Störfall in einer Anlage kommen, schalten alle Aktoren gleichzeitig ab, sodass deren Abluft über den gemeinsamen R-Kanal der Ventilinsel entlüftet werden muss. Hierbei kann sich ein Staudruck im Ventilblock aufbauen, da die Entlüftung nicht schnell genug abläuft. Dieser Staudruck kann im ungünstigsten Fall bewirken, dass Ventile unbeabsichtigt geschaltet werden. Das kann schwerwiegende Auswirkungen auf den Prozess und die Sicherheit der Anlage haben. Durch die Integration von Rückschlagventilen in den Grundmodulen der Bürkert-Ventilinsel werden solche Fehler von Beginn an ausgeschlossen.

Die „Hot-Swap“-Funktion

Deutlich weniger Anlagenstillstände

Der Aufbau der Bürkert-Ventilinsel Typ 8650 ermöglicht den schnellen Wechsel von Ventilen und Elektronikmodulen im laufenden Betrieb, also unter Spannung und unter Druck. Die integrierte P-Kanalabsperrung verschließt dabei selbsttätig den Druckkanal unter dem Ventil und öffnet ihn wieder, sobald das neue Ventil aufgeschraubt ist. Durch diesen pneumatischen Hot-Swap kann erstmals bei einer Ventilinsel der volle Vorteil der eigensicheren Ventiltechnik genutzt werden, da die übrigen Ventile normal weiterarbeiten können. Das war bisher so nicht möglich. Unterstützt wird der Ventilwechsel durch die einfache Handhabung der Komponenten.