Dichtungstechnologie 4.0 Dichtung und Denker: So wird die Pipeline smart

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Den Infrastrukturen zur Förderung der Energieträger kommt angesichts der aktuellen Entwicklungen große Bedeutung zu. Es gilt, die Verfügbarkeit von Öl- und Gas-Pipelines zu maximieren und Ausfallzeiten zu reduzieren. Mit der Einführung einer smarten Technologie zur digitalisierten Überwachung ist nun ein zukunftsweisender Schritt erfolgt.

Energieträger wie Öl und Gas werden über hunderte oder tausende Kilometer in Pipelines transportiert – durch zahlreiche Pumpstationen hindurch, die die Fortbewegung der Rohstoffe in den Leitungen erst ermöglichen. Damit dies konstant und zuverlässig funktioniert, ist die Wartung und Instandhaltung der Anlagen unerlässlich. In der Praxis stellt das jedoch eine Herausforderung dar: Die Distanzen zwischen den Pumpstationen, die häufig unbemannt und schwer zugänglich sind, führen bei Servicearbeiten zu erheblichen Aufwänden. Die Idee, Anlagen aus der Ferne zu überwachen, Servicebedarf vorherzusehen und Einsätze gezielt planen und bündeln zu können, liegt daher nahe.

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Mit Hand und Fuß: Sind Dichtungen unterschätzte Nachhaltigkeits-Champions?

Während das digitale und standortunabhängige Monitoring von Pumpen seit einigen Jahren möglich ist, erfordert die Überwachung der Dichtungen bisher noch aufwändige regelmäßige Präsenzprüfungen. In einer zunehmend digitalisierten Welt ein nicht mehr zeitgemäßes Vorgehen, findet EagleBurgmann. In einem Pilotprojekt mit einem führenden nordamerikanischen Energieinfrastrukturunternehmen wurde nun die erste EagleBurgmann-Smart-Seal-Lösung in Betrieb genommen und damit der erfolgreiche Auftakt zum Einsatz digitaler Dichtungstechnologien geschaffen.

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Alles im Blick in der Pumpstation

Ziel des Kunden war es, die Betriebsabläufe in unbemannten Pumpstationen einer Pipeline für verdünntes Rohöl zu optimieren und unvorhergesehene Ausfälle zu verhindern. Die Betriebsbedingungen der eingesetzten Dichtungen sollten kontinuierlich gemessen und analysiert werden, um mögliche Fehlerquellen frühzeitig aufzudecken oder zu beheben.

Insbesondere sollten die Gleitteiltemperaturen und der Stopfbuchsraumdruck überwacht werden, um Optimierungspotenzial zur Vermeidung von Dichtungsschäden und zur Erhöhung der MTBR (Mean Time Between Repair) der Produkte zu identifizieren. Zur Reduzierung der Aufwände sollte zudem die Möglichkeit eines standortunabhängigen Monitorings eingerichtet werden. Dadurch können die Zugriffe auf die Messdaten von jedem Ort erfolgen und die Anzahl der Vorort-Serviceeinsätze auf ein Minimum beschränkt werden. Über alle Monitor­ing- und Digitalisierungswünsche hinaus war die Er­füllung der hohen Betriebsanforderungen durch das Dichtungsdesign die grundlegende Maßgabe. Sowohl Dichtungen als auch Sensoren müssen den extremen Betriebsbedingungen durch die Anwendung sowie den Umgebungsbedingungen standhalten. Idealerweise sollten auch bestehende Dichtungen mit der Sensoren-Messlösung nachrüstbar sein und die Datenübertragung unabhängig von der Dichtung funktionieren.

In der Praxis bewährte Dichtungstechnologie

Bereits in früheren Projekten hatten Qualität und Zuverlässigkeit der EagleBurgmann-Dichtungen überzeugt. Die Anforderungen konnten die Experten für Dichtungstechnologie mit der neu entwickelten Smart-Seal-Lösung nun ein weiteres Mal in vollem Umfang gerecht werden. Für einen ersten Testlauf installierte der Kunde vier Einzel-Hochdruckdichtungen mit entsprechender Erweiterung um das EB Smart Seal Monitoring Kit. Bei den Dichtungen handelt es sich um eine Sonderanfertigung auf Basis der SH-Baureihe, die für extreme Anforderungen ausgelegt ist und sich in zahlreichen Pipeline-Anwendungen bewährt hat. Die kundenspezifische Dichtungslösung ist für Wellendurchmesser von 140 mm bis 155 mm ausgelegt und hält bei Bedarf einem Druck von bis zu 100 bar dynamisch stand.

Die Erweiterung um das EB Smart Seal Monitoring Kit als digitale Lösung für Condition Monitoring ermöglicht die zuverlässige, kontinuierliche Erfassung und Übertragung von Dichtungsdaten an eine jederzeit und allerorts abrufbare Online-Applikation und bildet damit die Grundlage für ein intelligentes Zustandsüberwachungs- und Instandhaltungskonzept. In den Dichtungen verbaute Druck- und Temperatursensoren zeichnen Daten auf und übertragen diese an einen externen Transmitter, welcher sie kabellos an ein Gateway sendet. Die Systemarchitektur wird mittels der drahtlosen Sensornetzwerktechnologie Wireless HART umgesetzt, die den heutigen IT-Branchenstandard darstellt und mit sämtlichen Explosionsschutzzulassungen (z. B. Atex, CSA, UL, IECEx) verfügbar ist. Die Edge beherbergt die notwendige Hardware für das benötigte IoT-Gateway, über welches die Daten per Mobilfunkstandard LTE an die myEagleBurgmann-Cloud übermittelt werden. Der Zugriff auf die Daten erfolgt über die EB-Smart-Product-Applikation, in der Messwerte und Analysen grafisch visualisiert und übersichtlich aufbereitet in einer ansprechenden Benutzeroberfläche zur Verfügung gestellt werden.

So kommt die Fluidik in die Cloud

Dank des cloudbasierten Speichers ist der Zugriff bei vorhandener Mobilfunkverbindung zu jedem Zeitpunkt und von jedem Ort aus möglich. Die Cloud-Lösung entspricht den Vorgaben der ISO 27001 und erfüllt sämtliche Anforderungen an Datenschutz und -sicherheit. Bis zu einem Jahr werden die erfassten Daten in der
myEagleBurgmann-Cloud gespeichert. Daraus ergibt sich eine umfassende Datenhistorie, die Vergleichsanalysen erlaubt und aus welcher detaillierte Erkenntnisse über die Auswirkungen unterschiedlicher Betriebsbedingungen auf die Dichtungsleistung abgeleitet werden können.

Die Downloadfunktion bietet die Möglichkeit, die zu einem bestimmten Zeitpunkt vorhandenen Daten auch lokal zu speichern. In der cloudbasierten Anwendung myEagleBurgmann ist mit myProducts eine zusätzliche Applikation integriert, in der Zeichnungen, Betriebsanleitungen, Zertifikate, Reparaturreporte und andere Unterlagen zur jeweiligen Dichtung abgelegt werden können. Die Verfügbarkeit sämtlicher relevanter Dokumente bietet dem Kunden einen einfachen Überblick und unterstützt im Wartungsmanagement.

Die Installation und Inbetriebnahme der Smart-Seals im Pilotprojekt verlief erfolgreich: „Die Installation der digitalisierten Dichtungen haben wir im Zuge eines regulär geplanten Austauschs in einer Pumpstation vorgenommen“, erklärt Florian Wasensteiner, Service Engineer IoT bei EagleBurgmann. „Bei der ersten Integration muss die Infrastruktur für die Sensorik und die Gateway-Kommunikation neu aufgebaut werden, wofür unser Support bestens ausgebildet ist. Notwendige Dichtungswechsel zu einem späteren Zeitpunkt können nach wie vor durch den Kunden selbst oder eines unserer Servicecenter durchgeführt werden.“ Die integrierten Sensoren liefern bereits zuverlässig hochwertige Daten an die Cloud, die der EagleBurgmann-Support regelmäßig mit dem Betreiber gemeinsam auswertet.

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Mehr als dicht: Dichtungsexperte mit Lust auf Zukunft

Auf Wunsch können Kunden die Auswertungen künftig auch eigenständig vornehmen. Zwar ist die Nachrüstung bestehender Dichtungen mit dem EB Smart Seal Monitoring Kit grundsätzlich bei sehr vielen Modellen möglich, jedoch handelt es sich dabei jeweils um Sonderanfertigungen, die entsprechenden Engineering-Aufwand bedeuten. Für zukünftige Anwendungen wird daher bereits eine eigenständige neue Dichtungsbaureihe entwickelt, die den Zugang zu digitalen Monitor­ing-Lösungen in großer Bandbreite ermöglichen wird. „Darüber hinaus sind noch einige Weiterentwicklungen mehr geplant“, verrät Wasensteiner. „Beispielsweise nutzen wir unsere jahrelange Expertise bei Dichtungsauslegung, -design und -verifizierung, um Algorithmen zu entwickeln, die künftig automatisiert den Zustand der Dichtung beschreiben und Erkenntnisse zum Verhalten generieren können.“ (dst)

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