Immer einen Schritt voraus

Armaturen/Dichtungen Immer einen Schritt voraus

08.02.2007Redakteur: Redaktion PROCESS

Das Thema Diagnosefähigkeit nimmt weiter einen breiten Raum bei den Stellarmaturen ein – dies ist die Bilanz einer PROCESS-Umfrage unter Herstellern. Daneben rücken jedoch auch andere Themen wie die Anwendung bei hohen Temperaturen oder unter Hygienebedingungen in den Vordergrund. Für die Wettbewerbsfähigkeit ist jedoch eine Eigenschaft entscheidend: nur mit ideenreichen Produkten ist ein echter Wettbewerbsvorteil möglich.

Anbieter zum Thema

GEMÜ Gebrüder Müller Apparatebau GmbH & Co. KG

HIMA Paul Hildebrandt GmbH

BOLZ INTEC GmbH

MIT Moderne Industrie Technik GmbH

ARCA Regler GmbH

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Die Anforderungen an Stellarmaturen wachsen stetig. Sei es durch äußere Bedingungen, wie die Harmonisierung der europäischen Normung (z.B. TA Luft oder Atex), oder infolge neuer Ansprüche seitens der Anwender, wie die präventive Verschleißdiagnose und eine erhöhte Lebensdauer. Folgerichtig steht bei den teilnehmenden Herstellern unserer begleitenden Umfrage zur Marktübersicht „Stellarmaturen für die Prozessautomatisierung“ (siehe S. 48/49) der Ausbau der Diagnoseelemente sowohl von Ventil als auch von Antrieb ganz oben auf der To-do-Liste.

Da die Diagnose der Stellarmatur für viele Anwender nach wie vor als Schlüsselelement in der Instandhaltung gilt, bieten die Hersteller verschiedenste Diagnosemöglichkeiten an. Die Konzepte hierzu sind unterschiedlich ausgeprägt: Sie reichen von einer zyklusabhängigen Wartungsempfehlung (Weka) über Positions- oder Ist-Wert-Abfragen (müller co-ax) oder Verschleißzähler, welche die Häufigkeit der Armaturenbewegung detektieren (Mettler Toledo), bis hin zum umfassenden Ventildiagnosetool wie Trovis von Samson. Relativ jung ist Bar-vacotrol, ein Valve-Control-System, das sieben Systemkomponenten (Antrieb und verschiedene Positioner bzw. Stellgeräte) umfasst.

Siemens bietet verschiedenste Abfragen, wie den Partial Stroke Test, pneumatische Leckage, Reibung und Blockade der Armatur sowie Anbackungen und Verschleiß am Ventilsitz und -kegel oder die Haftreibung der Stopfbuchse. Ein Hubzähler und ein dreistufiges Meldekonzept nach Namur, Meldungen im Vor-Ort-Display und in der Warte sowie Trends und Histogramme ergänzen den Diagnosekomplex.

Schubert&Salzer setzt auf AS-i und hat dies in die Baureihe seiner neuen digitalen Stellungsregler 8049 integriert. Damit wird der nach eigenen Angaben weltweit erste digitale AS-i-Stellungsregler für die Ansteuerung von pneumatischen Regelventilen präsentiert. Über das zweiadrige AS-i-Kabel lassen sich die Regelventile mit Stellungsregler an den Master anschließen. Das AS-i-Kabel dient sowohl der Energieversorgung wie auch der gleichzeitigen Datenkommunikation. AS-i erlaubt den Einsatz von Ferndiagnose-Tools zur Abfrage des Gerätestatus am Regelventil und etwaiger Fehlermeldungen. So ist auch eine Diagnose über das Internet möglich.

Nicht immer hilft jedoch ein Diagnosekonzept weiter. Immer wieder kommt es vor, dass der Bediener falsch handelt. Beispiele aus unserer Umfrage waren etwa das schlichte Nicht-Beachten der Betriebsanleitung oder eine falsche Auslegung der Armaturen. Aber auch das Diagnose-Tool an sich birgt Tücken, etwa wenn die Diagnoseinformationen ignoriert, die Daten nur unzureichend verarbeitetet oder auf Grund unzureichender Schulung falsch interpretiert werden.

Qualität und Innovation schlagen Preisdumping

Bei der Kaufentscheidung zählen für die meisten Anwender Qualität und Liefertreue sowie die Kosten. Allerdings ist zunehmend auch die Kompetenz bei Problemlösungen und die Produktinnovation entscheidend. Aus diesem Grund fühlen sich die Teilnehmer unserer Umfrage dem Konkurrenzdruck aus Asien durchaus gewachsen. Sie überzeugen mit Innovation oder ideenreichen Produkten für Nischen, etwa Komponenten für hohe Temperaturen oder hygienegerechte Armaturen.

Beispielhaft soll hier die hermetisch dichte Spindelabdichtung von Arca Regler genannt werden, die hinsichtlich des Einsatzbereiches einer herkömmlichen Membranabdichtung überlegen ist. Das Herzstück der Optiseal-Spindelabdichtung ist dabei eine Doppel-Ringmembran, die mit einer neutralen Flüssigkeit hydraulisch abgestützt wird. Diese Abstützung übernimmt den statischen Druck des Mediums und entlastet damit die Membran. Gegenüber einer Faltenbalgabdichtung bietet Optiseal den Vorteil der Sterilisierbarkeit sowie der Resistenz gegenüber polymerisierenden Medien.

Seit Juni 2006 ist das Gemü-Membranventildichtsystem EHEDG zertifziert. Um eine gute und totraumarme Abdichtung zu erreichen ist das Gesamtsystem aus Ventilkörper, Membran und Antrieb zu betrachten. Beim Antrieb müssen insbesondere der jeweilige Hub und das Druckstück, an dem die Membran befestigt ist - und die genau zur Membran passen sollten -, betrachtet werden. Auch die Befestigung der Membran am Druckstück ist wichtig. Gemü verwendet bis auf Membrangröße 8 (Einknüpfung) ausschließlich die Befestigung über einen Gewindepin. Im Gegensatz zum Bajonettverschluss wird hier in jeder Schaltsituation eine gut verteilte Kraftübertragung vom Druckstück auf die Membran sowie ein sicherer Kontakt der beiden Komponenten gewährleistet. Für eine gute Abdichtung nach außen sind alle Ventilkörper mit einer definierten Dichtwulst versehen. Der Totraum im Ringspalt zwischen Membran und Ventilkörper reduziert sich erheblich.

Speziell für die Zertifizierung durch die EHEDG wurde die Form des Druckstücks noch einmal verbessert. Ventilkörper und Membran sind geometrisch so ausgelegt, dass eine falsche Montage der Membran ausgeschlossen werden kann. Durch die sorgfältige Abstimmung aller Komponenten zueinander wurden die Lebensdauer und die Schaltwechselzahl erheblich verbessert. In Abfüllprozessen in der Getränkeindustrie werden je nach Medium und Anwendung mittlerweile über zehn Millionen Schaltwechsel erreicht.

Das Hygiene-Stellventil 6020 von Schubert & Salzer Control Systems ist ein selbstentleerendes Eckventil und wird aus porenfreiem Edelstahl-Vollmaterial gefertigt. Die Oberflächegüte - feingedreht, poliert, feinpoliert oder elektropoliert - wird an die Prozessanforderung angepasst. Das Aspetik-Stellventil 6021 hat eine völlig glatte Membran für eine sichere Trennung von Prozessraum und Kolbenstange. Das Ventil mit dieser Spindelabdichtung ist nicht nur EHEDG-zertifiziert, sondern bietet vor allem einen großen Stellhub von 16 mm und damit höchste Regelgüte unter Hygienebedingungen.

Schnelle Reaktion bei großen Antrieben

Aber auch von anderen Branchen gibt es Erfolgreiches zu berichten. So erfordern große Ventile pneumatische Antriebe mit großer Stellkraft. Die Positionierung des Ventils wird durch einen Stellungsregler bewirkt, der für die notwendige Be- oder Entlüftung des Antriebes sorgt. Die Luftlieferung eines typischen Stellungsreglers ist überfordert, wenn mit großen Antrieben (Membranflächen 1400 bis 2800 cm2) schnelle Änderungen der Stellung erreicht werden sollen.

In solchen Fällen wird ein Volumenverstärker (Booster) vom Stellungsregler angesteuert, der ein Vielfaches der Luftlieferung eines Stellungsreglers erreicht. Leider neigt diese Kombination bei kleinen Stellsignaländerungen zu Überschwingungen.

Um dennoch eine exakte Positionierung in kurzer Zeit über den gesamten Hubbereich eines Stellventils zu erreichen, hat Samson eine Kombination aus Stellungsregler und mehreren parallel und in Reihe geschalteten Volumenverstärkern mit unterschiedlichen Luftlieferungen entwickelt, die diese Anforderung bestens erfüllt. So lassen sich Schließ- und Öffnungszeiten über den gesamten Stellbereich erreichen, die kleiner als zwei Sekunden sind. Anwendung findet diese Schaltung zum Beispiel bei Verdichter-Bypass-Ventilen (Antisurge valves) oder aber bei petrochemischen Adsorptionsprozessen in sogenannten Fließbett-Adsorbern.

Ein Beispiel von MIT zeigt, dass sich die enge Zusammenarbeit mit dem Endanwender lohnt. Für einen Kunden aus dem Großanlagenbau optimierte das Unternehmen einen 3-Wege-Flanschkugelhahn. Bisher wurden dort handelsübliche Edelstahl-Armaturen, für den Anwendungsfall überdimensioniert, zu hohen Kosten eingesetzt. Dank der neuen Flanschkugelhähne der Baureihe EFC75/ EFD75 (max. Nennweite von DN 50) ist der Einsatz nun signifikant günstiger als vergleichbare Spezialarmaturen. Ausgangsprodukt für die intelligente Lösung war ein Standard-3-Wege-Muffenkugelhahn. Über passgenau angeschweißte Flansche wird dieser zu dem benötigten hochwertigen Flanschkugelhahn veredelt. Auf Grund des geringeren Materialeinsatzes und der effizienten Fertigung werden eine Gewichtsreduktion sowie deutliche Kostenvorteile generiert.

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