Aspekte der Anlagenoptimierung aus der Sicht des TÜV SÜD

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1 Aspekte der Anlagenoptimierung aus der Sicht des TÜV SÜD Forum Anlagenoptimierung, Dresden, Dr. Gerd Streubel 1

2 TÜV SÜD: Servicepakete Bau von Anlagen Bauüberwachung und Qualitätssicherung Auslegung und Berechnung Energiekonzepte Wirtschaftliche Instandhaltungskonzepte Konzepte zur Risikominimierung für Umwelt, Sachgüter, Personal und Bevölkerung Emissions- und Immissionsmessungen und überwachung

3 TÜV SÜD: Servicepakete Betrieb von Anlagen Management und Durchführung aller erforderlichen Prüfungen Optimierung der technischen und organisatorischen Prozesse Optimierung von Instandhaltungs- und Prüfkonzepten Lebensdauerbewertung und -monitoring Schadensbewertungen, -analysen und -prävention Energie- und Stoffstrommanagement Technisches Risiko- und Zuverlässigkeitsmanagement Technisches Audit Umweltberatung und -gutachten Beratung zu Managementsystemen Schulung

4 Aspekte der Anlagenoptimierung Auslegung/Design (Sicherheit, Verfügbarkeit) für Investition bzw. bestehende Anlage Energie- und Stoffströme, Verfahren und Prozessführung Ablauforganisation/Logistik/Lagerhaltung Instandhaltung ganzheitliches Anlagenmanagement mit Betriebsführungssystem (IT-Systeme)

5 Ausrichtung auf Betriebskosten senken Instandhaltungskosten senken Verfügbarkeit optimieren Gesetzliche Vorgaben einhalten Risiken proaktiv steuern Risiko Aufwand Ziel: Aufwand/Nutzen-Verhältnis optimieren

6 Auslegung und Berechnung Produkte Analytische Berechnungsverfahren nach Regelwerk und Stand von W&T Finite-Elemente Berechnungen Rohrleitungsberechnungen Strömungssimulationen und Druckstoßberechnungen (CFD=Computational Fluid Dynamics) Wärme- und Stoffstromberechnungen Messtechnische Bauteiluntersuchungen

7 Auslegung und Berechnung Projekt Danieli / Corus (Niederlande) Detail Engineering für das komplette Rohrleitungssystem zur Chemikalienversorgung Kompetenz im anzuwendenden Regelwerk (BS 7159) und werkstoffseitig (GFK mit PP und PVDF Beschichtung, PP) As-built Bewertung, Halterungsoptimierungen und ad-hoc Lösungen vor Ort Verbindung mit TÜV-Qualitätssicherung vor Ort

8 Auslegung und Berechnung Projekt IGS Gersthofen Standsicherheitsnachweis für eine Kolonne Nachweis auf der Grundlage einschlägiger Normen Flexible, eigenständige Ermittlung der wirkenden Rohrleitungsschnittlasten Bewertung vorhandener Fehlstellen im Bodenbereich

9 Auslegung und Berechnung Kunde / Projekt SVZ Schwarze Pumpe Instandsetzungsoptimierung der 12 Festbettdruckvergaser durch Finite Elemente Analyse nach dem Wanddickenunterschreitungen festgestellt wurden die Böden der Druckvergaser konnten durch örtliche Auftragsschweißungen instand gesetzt werden der ursprünglich geplante Komplettaustausch der Böden war nicht erforderlich. Zitat Bei der Ertüchtigung unserer Festbettdruckvergaser haben wir durch die Zusammenarbeit mit TÜV SÜD auf dem Gebiet der Festigkeitsberechnungen Instandhaltungskosten gespart und die Reparaturzeit wesentlich verkürzt. Dr. Thomas Porsche, Leiter Technik SVZ Schwarze Pumpe Bild: Vattenfall Gruppe

10 Rohrleitungsberechnungen - Störfallanalyse Schadensanalyse Kompensator und Behälterstutzen der Formalinanlage Kunde: KRONOSPAN GmbH, Lampertswalde Störfallanalyse Auswirkung des fehlerhaften Schaltens des Absperrventil durch Druckstoßsimulation Einfluss der Begleitheizung Statische und dynamische Festigkeitsanalyse, Bewertung und Optimierung vom Halterungskonzept Nachweis der anforderungsgerechten Konstruktion von Halterungen und der Stahlbaukonstruktionen (unter Zugrundelegung der spezifizierten Lasten) Optimierung des Halterungskonzeptes Ermittlung von Schnittlasten Behälterstutzen : menschlichem - Analyse und Bewertung der Betriebsprozesse und des Einflusses von Verhalten - Verfügbarkeitserhöhung - Senkung der Reparaturkosten - Minderung der Unfallgefahr

11 Auslegung und Berechnung Kunde/Projekt Kablitz & Mitthof GmbH/Thermodynamische Umlaufberechnung Ausweisung des thermodynamischen Einflusses der Umbaumaßnahme Simulation der Änderung der Brennstoffzusammensetzung Variation des Verschmutzungsgrades der Heizflächen im Feuerungsraum thermodynamische Bewertung der geplanten Umbaumaßnahme

12 Auslegung und Berechnung Projekt SCA Optimierung Rauchgaskanal Optimierung der Abscheideleistung bereits im Rauchgaskanal Erkenntnisgewinn und Bewertung des Istzustandes durch Visualisierung und Quantifizierung des Strömungszustandes Variantenberechnungen zur Ermittlung eines optimierten Designs Erhöhung der Abscheideleistung vor den Zyklonen und Erfüllung gesetzlicher Vorgaben ohne große Umbaumaßnahmen

13 Energiekonzepte Produkte Definition der Projektzielstellung Ermittlung des Energiebedarfs Auswahl möglicher Energieträger Auswahl der Anlagenkomponenten Ermittlung der Kosten, Kostenentwicklung Wirtschaftlichkeitsbetrachtung Variantenvergleich Begleitung der Realisierung

14 Energiekonzepte Kunde/Projekt Deutsche Solar AG/Energiekonzept für Erweiterung Energiekonzept hinsichtlich wirtschaftlicher und sicherheitsrelevanter Aspekte neutrale und ganzheitliche Betrachtung der zu erwartenden Investitionsund Betriebskosten nach Prioritäten des Unternehmens optimierter Anlagenbetrieb Optimierung des Energieeinsatzes und Minimierung der Kosten

15 Konzepte zur Risikominimierung Produkte FMEA (Failure Mode and Effect Analysis) PRA/PHA (Preliminary Hazard und Risk Analysis) QRA (Quantitative Risk Analysis) Ausbreitungsberechnungen und Maßnahmenplanung

16 Konzepte zur Risikominimierung Projekt DVFG CTS (Container/Tank/Sattelschlepper) Umfüllung Reduzierung des Aufwandes für Genehmigungsverfahren / Generelle Anforderungen an Standorten / Nachweis akzeptablen Risikos Fault-Tree und Event Tree Analysen Darstellung wesentlicher Barrieren Vergleich verschiedener Lösungsvarianten

17 Konzepte zur Risikominimierung Projekt ABB/Lummus Polypropylen-Anlage Einstufung nach DOWs Fire and Explosion Index Pragmatische und komponentenspezifische Ermittlung des Gefährdungspotenzials Ableitung von Gegenmaßnahmen

18 Konzepte zur Risikominimierung Projekt Gutachten zum Weiterbetrieb eines Flüssiggaslagers Gutachten zur Darstellung möglicher Sicherheitsrisiken beim Weiterbetrieb eines bestehenden Flüssigaslager in der Nähe einer vielbefahrenen Bundesstraße Ermittlung maximaler Ausströmraten an realistischen Leckquerschnitten Ausbreitungssimulationen unter Berücksichtigung realer Randbedingungen (Wind, Bebauung, etc.) Bestimmung der Gefährdungen (Unterfeuerung, Verteilung des zündfähiger Gemische) Ableitung sinnvoller Gegenmaßnahmen (Leistung der Ringduschen, Zäune, etc.)

19 Konzepte zur Risikominimierung Kunde/Projekt Deutsche Solar AG/Silicium-Öfen Entwicklung von Sicherheitskonzepten für verschiedene Ofentypen Erstellung der erforderlichen Gefährdungsanalysen Reduzierung des Havarierisikos durch Design-Änderungen und Festlegung von Anforderungen an Infrastruktur Bewertung des Restrisikos der einzelnen Einflussfaktoren Ableitung von zusätzlichen Schutzmaßnahmen Ableitung von Anforderungen für die Entwicklung neuer Ofentypen

20 Management und Durchführung aller erforderlichen Prüfungen Produkte Durchführung und Begutachtung manueller zfp (Ultraschall-, Wirbelstrom-, Magentpulver-, Farbeindring,- und Sichtprüfungen) Durchführung und Begutachtung von Durchstrahlungsprüfungen Begutachtung mechanisierter zfp-verfahren Ergebnisbewertung und Prüfaufsicht Stufe 3 nach DIN EN 473 Erstellung von Sonderprüfkonzepten Management/Koordination von zfp-maßnahmen Betriebsbegleitende Messungen (Spannungen, Schwingungen, Akkustik, Analysen, etc.) Intelligente Molchsysteme

21 Management und Durchführung aller erforderlichen Prüfungen Projekt Anlagendiagnose mittels Schwingungsanalyse Schadenfrüherkennung an rotierenden Maschinen und Maschinenteilen Untersuchung transienter Vorgänge an Rohrleitungssystemen, Druckbehältern und Armaturen Untersuchung instationärer Vorgänge beim An- und Abfahren von Anlagen Messungen ohne Stillstandszeiten schnell und mit geringem Aufwand Schadenfrüherkennung macht Reparaturen planbar neutrale und objektive Prüfung

22 Management und Durchführung aller erforderlichen Prüfungen Projekt Dichtheitsprüfung radioaktiver Strahlenquellen Durchführung von Sachverständigenprüfung nach 66 Abs 4 StrlSchV Beratung des Strahlenschutzverantwortlichen bzw. Strahlenschutzbeauftragten Bestätigung der technischen Sicherheit und Einhaltung des Strahlenschutzes Fachgerechte Erfüllung von behördlichen Forderungen oder Genehmigungsauflagen

23 Optimierung von Instandhaltungs- und Prüfkonzepten Produkte RAM (Reliability/Availability/Maintainability) Analysen RoiM (Risiko-Orientierte Instandhaltung) LCC (Life-Cycle Costs) Bewertungen

24 Optimierung von Instandhaltungs- und Prüfkonzepten Kunde/Projekt BASF/Hilfsdampfbereitstellung Optimale Instandhaltungsstrategie für eine geänderte Betriebsweise Aufteilung und Analyse des bestehenden Systems Ermittlung der Zuverlässigkeitskenngrößen Variantenberechnungen Einbeziehung der Ersatzteilhaltung Auswahl des optimalen Systems

25 Optimierung von Instandhaltungs- und Prüfkonzepten Kunde/Projekt OMV/Rohöldestillation Risiko-Orientierte Bewertung des technischen Equipments der Rohöldestillationsanlage Systematische und bereichsügergreifende Betrachtungsweise Konsequentes Ranking der betrachteten Komponenten Notwendigkeit der Änderung von Vorgehensweisen bei den Prüfungen (z.b. Rohrleitungen) approx 30% negligible CoF approx 33% low/negligible Risk of 1000 investigated Reduzierung bzw. bewußtes Steuern von Maßnahmen (z.b. Armaturenprogramm)

26 Optimierung von Instandhaltungs- und Prüfkonzepten Kunde/Projekt OMV/Tanklager Ermittlung technisch sinnvoller und nachvollziehbarer Prüfmaßnahmen im Bereich akzeptierter Grenzen für ausgewählte Flachbodentanks Systematische, nachvollziehbare und abgestimmte Vorgehensweise zur Ermittlung optimaler Prüffristen und umfänge Konkrete Maßnahmenfestlegung Online-Überblicksdarstellung aller Tanke Planungssicherheit

27 Optimierung von Instandhaltungs- und Prüfkonzepten Kunde/Projekt Invista/PET-Anlage Risiko-Orientierte Bewertung zur Festlegung unterbrechungsfreier Betriebsintervalle Systematische, nachvollziehbare und abgestimmte Vorgehensweise zur Ermittlung optimaler Prüffristen und umfänge Konkrete Maßnahmenfestlegung Online-Überblicksdarstellung Planungssicherheit Entfall des 5-jährigen betriebsunterbrechenden Shut-Downs 27

28 Optimierung von Instandhaltungs- und Prüfkonzepten Projekt Fernwärmeversorgung Risiko-orientierte Bewertung von Faltenrohrbögen im Fernwärmenetz um langfristige Planungssicherheit für Instandhaltungsbudget zu erreichen Moderation eines systematischen Ansatzes für komplexe Fragestellung neben Betrachtung möglicher Schadensmechanismen Berücksichtigung der Schadenskonsequenzen (Kosten, Image, Versorgungssicherheit) kostengünstiges Verfahren Wirtschaftlichkeit des FW-Netzes sichern durch Vermeidung ungeplanter Kosten

29 Lebensdauerbewertung und -monitoring Produkte Ist-Aufnahmen Fitness for Service Bewertungen nach API 579, BS 7910, etc. Fehlstellenbewertung mit Hilfe numerischer und bruchmechanischer Methoden - Korrosionsbewertung (Bewertung allgemeiner, lokaler und örtlicher Wanddickenunterschreitungen) - Restlebensdauervorhersagen - Leck-vor-Bruch Aussagen - Rissfortschrittsbetrachtungen - Ermittlung zulässiger Zyklenzahlen Festlegung von optimalen zfp oder betriebsbegleitenden Prüfprogrammen Öl- und Schmierstoffanalysen 29

30 Lebensdauerbewertung und -monitoring Projekt Synthesegas-Tanks Bewertung der Auswirkung von Fehlstellen (Rissanzeigen) auf die Lebensdauer unterschiedlicher Baugrößen / Optimierungsvorschläge Ursachenklärung für den aufgetretenden Fehler Bewertung der Fehler auf Kritikalität Bestimmung der Zyklenzahlen bis zum kritischen Durchriss Optimierungsvorschlag 30

31 Lebensdauerbewertung und -monitoring Projekt Petronas (MY) Entscheidungsfindung über den Weiterbetrieb einer Rohrleitung nach einem Störfall Ist-Aufnahme vor Ort (durch SIRIM) Bewertung der aufgefunden Fehlstellen (Ovalitäten, Querschnittsreduktionen, Erhöhung des Beanspruchungszustandes, Rissanzeige) Sanierungsempfehlungen Vorschlag für begleitende Maßnahmen für eine zeitlich bedingten Weiterbetrieb 31

32 Lebensdauerbewertung und -monitoring

33 Lebensdauerbewertung und -monitoring Projekt Pumpengetriebe Zustandsbewertung und Ölwechselintervalle Analyse auf Verschleißteile Vorgabe der Wechselintervalle Anteil von Staub und die Werte für Eisen sind geringfügig höher als üblich, aber nicht kritisch. Es ist keine außergewöhnliche Öloxidation und kein temperatur- oder alterungsbedingter Abbau der Öladditive feststellbar.tan und Viskosität sind nahezu unverändert. Ölwechselverlängerung auf Bh ist realistisch. 33 aktuelle Werte ergeben ein max. Wartungsintervall von Betriebsstunden

34 Schadensbewertungen, -analysen und -prävention Produkte Ist-Aufnahmen (Schadensdokumentation) Wasser- und Korrosionschemie Fraktographische Untersuchungen (Bruchflächenuntersuchungen) Rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen Metallographische Untersuchungen an Proben und Bauteilen Chemische Analysen metallischer Werkstoffe Berechnungen Experimentelle Festigkeitsuntersuchungen

35 Schadensbewertungen, -analysen und -prävention Projekt Quench Cooler Nachweisführung zur Schadensursache Variation der Temperaturen im Bereich des Rohrbodens unter Berücksichtigung äußerer Belastungen und Innendruck Bewertung der Fahrweise während des Emergency Shut-Downs Ermittlung der thermohydraulischen Randbedingungen Transiente Analyse des Beanspruchungszustandes Erklärung der Schadensursache

36 Energie- und Stoffstrommanagement Produkte Unterstützung bei Projektauswahl / Projektziel Erhebung der erforderlichen Daten Ermittlung von Einsparpotentialen und Maßnahmen zu deren Erschließung Auswahl geeigneter Software für das ESSM Implementierung des ESSM in Zusammenarbeit mit dem Kunden Systempflege, Anpassung an veränderte Betriebsbedingungen Erhöhung der Effizienz und Wirtschaftlichkeit Ihres Unternehmens Einsparung von Energie und Materialien, Vermeidung von Abfällen Erhöhung der Transparenz von Prozessabläufen, Prozessoptimierung Motivation der Mitarbeiter zur Kostensenkung Erfüllung gesetzlicher Auflagen und der Klimaschutzvorgaben Unterstützung von Umweltmanagementsystemen, Umwelterklärung

37 Energie- und Stoffstrommanagement Kunde n Dow Olefinverbund GmbH Datenprüfung und Datenverifizierung Zertifizierung des CO 2 -Monitoring-Systems Durchführung von Audits zur Verifizierung der Monitoring- Berichte Gesicherte behördliche Akzeptanz der Gutachten Rechtzeitiges Agieren auf dem Emissionsmarkt

38 Energie- und Stoffstrommanagement Projekt Optimierung der Energie- und Stoffströme hinsichtlich effizienten Einsatz und Begrenzung der Umweltauswirkungen Modellierung der Energie- und Stoffströme mittels geeigneter Software und Implementierung beim Kunden Einsparung von Energie und Materialien, Vermeidung von Abfällen Erhöhung der Transparenz von Prozessabläufen, Prozessoptimierung Motivation der Mitarbeiter zur Kostensenkung

39 Energie- und Stoffstrommanagement Projekt Komplexe Energieberatung Prozessanalyse (Betriebsprozesse Anlagenzustände hinsichtlich Energieeinsatz und Einsparpotential) Einbeziehung der Infrastruktur und Gebäude unter Berücksichtigung der Wechselwirkung mit den Produktionsanlagen Komplexe Betrachtung des effizienten Energieeinsatzes im Unternehmen durch interdisziplinäres Expertenteam strukturiertes und transparentes Vorgehen unter Einbeziehung des Kunden individuell zugeschnittene Lösungen zur Erschließung vorhandener Einsparpotentiale und Reduzierung der Energiekosten

40 Technisches Risiko- und Zuverlässigkeitsmanagement Projekt n Mustergefährdungsbeurteilung nach 3 BetrSichV Ermittlung und Bewertung der Gefährdungen von komplexen Anlagen am Beispiel eines BHKW / Heizhauses der Fernwärmeversorgung Ableitung und Begründung der Inspektions- und Arbeitssicherheitsmaßnahmen Umsetzung gesetzlicher Anforderungen systematischer Check der Wahrnehmung der eigenen Betreiberverantwortung Dokumentation der Einschätzung und abgeleiteten Maßnahmen Erfüllung eines wesentlichen Bausteins des TSM Vermeidung von Organisationsverschulden

41 Technisches Risiko- und Zuverlässigkeitsmanagement Kunde Verbundnetz Gas AG (VNG) Risikovergleich bemannter - unbemannter Betrieb Ermittlung und Bewertung zusätzlicher Risiken für teilweise unbesetzten Betrieb Bewertung der Wirksamkeit des Sicherheitskonzeptes Beurteilung menschlicher Handlungsweisen sowie Abschätzung menschlichen Fehlverhaltens Schlussfolgerungen für Leitzentrale quantitative Einordnung der Konsequenzen aus der Betriebsänderung Überwachung PLS Rundgang OTA Information Problembehandlung Sicherheits- Leckerkennung durch Externe durch Operator armatur in Leitwarte OE RO EO OH SA Erfolg Erfolg SICHER Erfolg NICHT BEHERRSCHT NICHT BEHERRSCHT Erfolg SICHER LECKAGE BB Erfolg Erfolg NICHT BEHERRSCHT NICHT BEHERRSCHT Erfolg SICHER Erfolg Erfolg NICHT BEHERRSCHT NICHT BEHERRSCHT NICHT BEHERRSCHT

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