Zustandsüberwachung von Anlagenkomponenten und der Anlage mit Prozessmesstechnik und -automatisierung

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1 Zustandsüberwachung von Anlagenkomponenten und der Anlage mit Prozessmesstechnik und -automatisierung Fachtagung "Prozessmesstechnik an Biogasanlagen, 25. und 26. März 2014 in Leipzig siemens.com/answers Aufbau einer landwirtschaftlichen Biogasanlage Seite 2

2 Verfahrentechnische Darstellung mit Messtechnik Seite 3 Typische Meßtechniken in Biogasanlagen Temperatur Temperatur im Fermenter Durchfluß Gülleeintragsmessung Grenzstand Überfüllsicherung Druck Gasspeicher Gasanalyse Rohbiogas Füllstand Vorgrube Seite 4

3 Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit durch wartungsarme Messtechnik Beispielapplikationen Berührungslose Messung des Fermenterinhaltes der Radarsensor misst den Füllstand durch das Dach und den Gasspeicher hindurch. Verschmutzung des Sensors mit Spülmöglichkeit und elektronischer Überwachung des Verschmutzungsgrades Vorher Spülanschluß Nachher Seite 5 hoch Überwachung der Komponenten hoch Anlagenverwaltung Performance Monitoring Kundenvorteil Automation-Komponenten DCS, Network, Anlagen- Komponenten Prozess Einzelne Teile Eigendiagnose Statusinformation Alarme Standardisierte nutzbare KPIs Kundenwissen Prozess-Services niedrig Aufwand und Komplexität hoch Seite 6

4 Einfachere Komponentenüberwachung mit Leittechnik-Engineering Bibliotheken Grafische Projektierung Automatisch generiert! Funktionsplan Selektion Seite 7 Visualisierungsbeispiel mit SIMATIC PCS 7 Übersicht Biogas-Anlage Übersichtsbereich Arbeitsbereich Tastenbereich Seite 8

5 SIMATIC PCS 7 Maintenance Übersicht SIMATIC S7-400 und PROFIBUS Netzwerk Diagnose-Symbol der Komponente Status und Auswahl der unterlagerten Hierarchie ET 200M Station Übersichtsbereiche: PCs Netzwerk Automatisierung Mechanische Komponenten Hierarchische Struktur: Anlagen-Übersicht Übersicht aller Controller Controller (mit Sub-Hierarchie) PROFIBUS Teilnehmer PROFIBUS DP Station Intelligente Feld-Geräte Bedienbilder für intelligente Geräte PROFIBUS Teilnehmer Seite 9 SIMATIC PCS 7 Maintenance Statusüberwachung mechanischer Komponenten Statusüberwachung mechanischer Komponenten: Ventile, Motoren, Pumpen, Wärmeaustauscher etc. Diagnose durch clevere und intelligente Kombination sowie Interpretation der gemessenen Werte. Beispiel einer Diagnose Schaltspielzähler Betriebsstundenzähler Service-Intervalle Gradienten-Überwachung Qualitätswerte Statusüberwachung Logiküberwachung Wirkungsgrad Seite 10

6 Beispiel Statusüberwachung mit PumpMon Anlagenperformance-Verbesserung, Energiesparen und prädiktive Instandhaltung: Erkennen von schlechter Performance und Instandhaltungsbedarf einer Pumpe mit großem Effizienzverlust Ein-/Ausgangwerte des PumpMon (Kreiselpumpe) Druck Arbeitspunkt Durchfluss PumpMon Abweichung Leistung Effizienzverlust durch ungünstigen Betriebspunkt Effizienzverlust durch Verschleiß Kennlinie Kavitation - Reserve Leistungskennlinie Temperatur Seite 11 Zustandsanzeige auch im Symbol und Faceplate mit Advanced Process Library Wartungsanforderung bevor der Fehler auftritt durch diagnosefähige Feldgeräte, z. B. Capacitive Level Switch Pointec CLS300 Abnutzungsgrenze Zustandsanzeigen Wirkungsgradkennlinie Abnutzungsreserve Wertstatus gut Wertstatus Wartungsanforderung Wertstatus unsicher prozessbedingt Wertstatus unsicher gerätebedingt Wertstatus simuliert Wertstatus schlecht prozessbedingt Wertstatus schlecht gerätebedingt Verkrustung Gut t Rest einstellbar einstellbar Wartungsanforderung Wartungsbedarf Wartungsalarm t act t failure Betriebsstunden Seite 12

7 Erfassen der Energien z. B. für Zustandsüberwachung von Anlagenkomponenten Identify/Messen PCS 7 Controller PROFIBUS SENTRON 3WL Leistungsschalter SENTRON PAC3200 Multifunktions- Messgerät SINAMICS Motor-Management SIMOCODE pro Motor- Management ET200S Motorstarter PROFIBUS PA Elektrische Energien über Leistungsschalter, Multifunktionsmessgeräte, Motor-Management-Systeme, Motor-Starter,... Nicht-elektrische Energien über Feldgeräte (0/ ma, HART, Profibus PA, FF) Seite 13 Anlagenüberwachung mit PCS 7 Advanced Process Graphics Übersichtliche Darstellung der wichtigsten Kenngrößen und schnelles erfassen von Abweichungen Beispiele für neue Visualisierungsobjekte Beispiel Anlagenübersichtsbild Spinnendiagram zur KPI-Darstellung Profildarstellung bzw. Mustererkennung Seite 14

8 Referenzbeispiele aus der Region Seite 15 Referenzbeispiele aus der Region Biogasanlage Karsdorf Lieferumfang: Steuerung, Messtechnik, Schalttechnik, Getriebemotoren und Frequenzumrichter Steuerung mit Bedienen und Beobachten: SIMATIC S7-300, SIMATIC HMI IPC/WinCC Planung/Realisierung: Biogas AG Baujahr: 2011 Leistung: 600 kw Einsatzstoff: Nachwachsende Rohstoffe Messtechnik: Füllstand, Grenzstand, Durchfluss, Temperatur, Druck, Wägetechnik Schalttechnik: SIRIUS Frequenzumrichter: SINAMICS G120 Getriebemotoren Seite 16

9 Biogasanlage Südleder Lieferumfang: Steuerung, Messtechnik, Schalttechnik und Frequenzumrichter Steuerungstyp: Prozessleitsystem PCS7 mit Alarm Management System ACC für SMS- und Sprachausgabe Planung/Realisierung: Rehau Energy Solutions Baujahr: 2013 Leistung: kw Einsatzstoff: Organische Gerbereiabfälle Messtechnik: Füllstand, Füllstand, Grenzstand, Durchfluss, Temperatur, Druck, Gasanalyse Schalttechnik: SIRIUS Frequenzumrichter: SINAMICS G120 Seite 17 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Volker Hirsch Siemens AG - I IA AS PA CHEM 3 Siemensallee Karlsruhe, Germany Tel: mailto:volker.hirsch@siemens.com Uwe Scheller Siemens AG - RC-DE I S OST TC IA 1 1 Schützenstr Leipzig, Deutschland Tel: mailto:uwe.scheller@siemens.com siemens.de/biogas Seite 18