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Anlagenüberwachung

Überwachung von Rohrbegleitheizungen erhöht Verfügbarkeit und reduziert Kosten

| Autor/ Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thilo Glas / Jörg Kempf

In prozesstechnischen Anlagen ist es unerlässlich, dass Rohrleitungssysteme im Winter beheizt werden. Ansonsten würden die in ihnen transportierten Flüssigkeiten entweder zähflüssig werden oder sogar komplett einfrieren. Basieren die Flüssigkeiten auf Wasser, können die Rohre platzen. Eine individuell an die jeweiligen Bedürfnisse älterer Anlagen anpassbare Überwachungslösung schafft Abhilfe.

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Fällt im Winter eine Rohrbegleitheizung aus, steht der gesamte Betrieb – und der Schaden ist immens.
Fällt im Winter eine Rohrbegleitheizung aus, steht der gesamte Betrieb – und der Schaden ist immens.
(Bild: ©zorandim75 - stock.adobe.com)

Je nördlicher sich eine Prozessanlage befindet, desto größere Bedeutung kommt der Rohrbegleitheizung zu. Sie schützt die in den Rohren beförderten Stoffe vor dem Einfrieren. Gleiches gilt aber auch für die heißen Regionen der Erde. So muss in Asien das in den Leitungen transportierte Rohöl erhitzt werden, damit es eine pumpbare Viskosität erlangt und nicht zähflüssig wird. Fällt eine Rohrbegleitheizung aus, steht in der Regel der gesamte Betrieb, was zu erheblichen finanziellen Einbußen führt.

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Umso schlimmer, dass die Heizungen in älteren Anlagen oft gar nicht kontrolliert werden. Sie sind lediglich über einen Leitungsschutzschalter an das Netz angeschlossen und werden im Herbst ein- und im nächsten Frühjahr wieder ausgeschaltet. Dabei kann es durchaus vorkommen, dass das Abstellen vergessen wird. Ist die Heizung unter diesen Rahmenbedingungen defekt, bleibt dies aufgrund fehlender Überwachungseinrichtungen unbemerkt und wird erst dann erkannt, wenn das zu befördernde Medium nicht am Bestimmungsort ankommt. Ein solches Szenario lässt sich beispielsweise durch die Überwachung des Stroms der Heizung vermeiden. Auf diese Weise sind ein Leitungsbruch, Kurzschluss oder Isolationsfehler feststellbar.

Überwachung des Stroms der Heizung via Feldbussystem ...

Der für eine derartige Überprüfung notwendige Strommessumformer kann direkt oder über einen Stromwandler in den Stromkreis integriert werden. Ein direktes Messen ist z.B. mit den Geräten der Produktfamilie MACX MCR von Phoenix Contact bis 5 A möglich. Wird ein passender Stromwandler – etwa aus der PACT-Baureihe – verwendet, lassen sich Messungen bis in den kA-Bereich durchführen. Der Messumformer wandelt den Strom der Heizung in ein analoges 4…20-mA-Signal um, das von der Steuerungstechnik aufgenommen werden kann. So wäre ein direkter Anschluss an das jeweils genutzte Leitsystem denkbar, lässt sich jedoch wegen der meist großen in der Anlage zu überbrückenden Distanzen nicht einfach realisieren.

Ist bereits ein Feldbussystem wie Profibus, Profinet oder Modbus TCP im Feld verlegt worden, können die Signale über eine Remote-I/O-Station angebunden werden. Dazu reicht ein kleiner Schaltkasten aus, in dem sich der für das entsprechende Feldbussystem taugliche Buskoppler mit den angereihten analogen Eingangsmodulen für die 4…20-mA-Signale befindet.

… oder via sicherer industrieller Funklösung

Häufig stellt sich die Ausgangslage anders dar, da die Verlegung von Signalleitungen im Feld oft mit hohen Kosten einhergeht. Als Alternative bietet sich deshalb eine gesicherte Funkverbindung an. Zu diesem Zweck stehen mehrere Technologien zur Verfügung. Wenn von der drahtlosen Datenübertragung die Rede ist, denken viele Anwender zuerst an die WLAN-Kommunikation. Für diese Funktechnologie ist eine große Anzahl verschiedener Hardware-Produkte erhältlich. Allerdings lassen sich per WLAN nur Entfernungen von rund 100 Metern überwinden.

Als eine gute Alternative erweist sich hier die Technologie Trusted Wireless 2.0, die speziell für Industrieanwendungen entwickelt wurde. Wird im 2,4-GHz-Frequenzband übertragen, sind Reichweiten von fünf Kilometern zwischen zwei Teilnehmern überbrückbar. Im 868-MHz-Band lassen sich sogar Distanzen über 32 Kilometer überwinden. Zudem ist mit der Produktfamilie Radioline ein komplettes I/O-System verfügbar, das direkt an das Sendemodul gekoppelt werden kann. Neben dem FHSS-Frequenzsprungverfahren sorgt eine optionale AES-Verschlüsselung mit 128 Bit für den sicheren Datenaustausch.

Wird das auf der Trusted Wireless-Technologie basierende Radioline-I/O-System nun mit einem Strommessumformer kombiniert, lässt sich der Strom der Rohrbegleitheizung auf einfache Weise überwachen. Zur Installation des Radioline-Sendemoduls, der analogen Eingangskarten und des Strommessumformers MACX MCR genügt ein kleiner Schaltkasten. Durch die Anzahl der Eingangskarten passt sich die Lösung optimal an die jeweilige Applikation an und erfasst alle lokalen Stränge des Heizsystems. Das Radioline-System wird z.B. via Modbus RTU an das Leitsystem angebunden, wo die Werte anschaulich visualisiert werden können. Zur Integration anderer Feldbussysteme – wie Profibus – stehen Schnittstellen-Umsetzer bereit.

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