Referentie

Waakt oog voor reparatie

  • 2/21/2025

    • WAGO automatiseert de bewaking van hogetemperatuurreactoren

     In het kader van de decarbonisatie van de Synthesegasinstallatie in Stade heeft Air Liquide een "on-the-klok"-bewaking van een nieuwe reactor geïmplementeerd. Op deze wijze kan het continue proces zonder onnodige storingen worden doorlopen. De combinatie van thermische camera, WAGO IoT Gateway en naadloze integratie in het procesbesturingssysteem zorgt ervoor dat afwijkingen vroegtijdig herkend en toestandsgericht onderhoud mogelijk is.

    Sinds de introductie van de CO2- emissiehandel in de Europese Unie en in Duitsland zijn in veel bedrijven in de grondstoffenindustrie concrete plannen gestart om lopende processen zodanig te optimaliseren dat in de toekomst minder dure certificaten aangeschaft hoeven te worden. Deze reactie was een politieke wens. Toch zijn er bedrijven die duurzaamheid al lange tijd in hun bedrijfsstrategie verankerd hebben en in de klimaatbescherming investeren. Net als bij Air Liquide, in Stade.

    Investering in de toekomst

    Succesvolle onderhandelingen over langlopende leveringscontracten leidden in Stade, een van de grootste chemische productielocaties in Nedersaksen, tot een grondige modernisering van bestaande installaties. Industriële gasspecialist Air Liquide investeerde hier vorig jaar bijna 40 miljoen euro. Het doel van het project was de productie van synthesegas efficiënter en milieuvriendelijker te maken. Snel kwam naast de modernisering van twee luchtscheidingsinstallaties ook het gedeeltelijke oxidatiesysteem (POx) in beeld. Vroeger werd de in de reactor naast waterstof en koolmonoxide ontstane CO2 in de omgeving geloosd. De energie-efficiëntie van de installatie wordt hierdoor met ongeveer 15 % verhoogd. Tegelijkertijd daalt de CO2-uitstoot met ongeveer 15.000 ton/jaar. Dit komt overeen met 80 % van de directe CO2-emissies van de Air Liquide-vestiging.

    Air Liquide is erg trots op deze innovatie, die een positieve invloed heeft op het milieu. "Bijzonder indrukwekkend was de 16 meter hoge nieuwe reactor voor onze gedeeltelijke oxidatie-installatie. Deze weegt 58 ton en heeft levertijden van meer dan een jaar. Hem als hart van onze installatie in de toekomst tegen een ongeplande uitval beschermen, stond hoog op onze prioriteitenlijst", aldus Hendrik Gollek. Hij is projectengineer voor het cluster Central Europe in Düsseldorf op het gebied van automatisering en heeft het project samen met het technische team Nord van Air Liquide uitgevoerd.

    Der große Vorteil an dem WAGO und TTS-System ist, dass es wie ein Frühwarnsystem arbeitet. Schadensereignisse im Reaktor sind eher schleichend; so haben wir die Möglichkeit, den Kunden rechtzeitig zu informieren. Er kann seine Produktion darauf einstellen und wir können geplant herunterfahren, reparieren und schnell weiter betreiben.

    Hendrik Gollek, Project Engineer Cluster Central Europe Düsseldorf, Air Liquide

    Betrouwbare uitspraken gezocht

    Vanwege de extreme reactieomstandigheden van ongeveer 30 bar en meer dan 1000 °C is de reactor binnenin met vuursteentjes ontmanteld. Om de onvermijdelijke schade aan dit metselwerk in de loop der tijd te herkennen, zijn slechts weinig technische mogelijkheden beschikbaar. Alle zijn duur, leveren onduidelijke resultaten op, of beide. Air Liquide zocht dus naar een methode die een betrouwbare uitspraak kon doen over de toestand, zonder de reactor voor inspecties "op verdenking" of volgens een strak tijdschema stil te hoeven leggen.

    Startprocessen na een stilstand zijn inefficiënt en duur. Om dit te vermijden, stelden de experts bij Air Liquide een vroegtijdige herkenning van gevaren met behulp van industriële thermische camera's voor. Prometheus werd geselecteerd door TTS Automation, dat temperatuurafwijkingen herkent en baseert op de combinatie met intelligente besturingstechniek van WAGO zoals de PFC200 uit de serie 750. Het systeem herkent thermische afwijkingen onafhankelijk van andere omgevingsomstandigheden.

    Het nieuwe systeem waarschuwt lang voordat de buitenste metalen mantel gaat gloeien. In een dergelijk geval schakelt Air Liquide het proces gecontroleerd in. De reactor spoelen en de binnenste beschermlaag herstellen. Dankzij de techniek van WAGO hoeft het proces niet onnodig voor controledoeleinden gestopt te worden, maar alleen als er sprake is van een defect. Het tweede voordeel is dat vroegtijdig kan worden ingegrepen, dus bij kleine of incidentele beschadigingen. Een compleet nieuwe contour van de container zou maanden in beslag nemen. Kleine defecten worden binnen enkele dagen hersteld. Als de buitenmantel beschadigd wordt, is een nieuwe reactor nodig. In dat geval zou de installatie gedurende een aanzienlijk langere periode stilliggen, met alle bijbehorende kosten en productieverliezen.

    Naadloze integratie in het automatiseringslandschap

    Een cruciaal punt om te kiezen voor de combinatie van camerasysteem en besturing van WAGO was voor de ingenieurs van Air Liquide de duurzaamheid van de oplossing. "Voor ons was het belangrijk om het meetsysteem niet als standalone oplossing te gebruiken, maar geïntegreerd in ons Yokogawa-procesbesturingssysteem. Dit minimaliseert het handmatige werk met alle nadelen, zoals tijd en storingsgevoeligheid", aldus Gollek. Voor een volledige controle zijn twee keer drie camera's, radiaal om de reactor gerangschikt en een camera die van bovenaf naar de tank kijkt, voldoende. Deze zeven in de bovenste, hete helft van de reactor geïnstalleerde camera's laten in het beheersysteem alle relevante informatie zien: maximale en minimale waarden, onderverdeeld in sectoren. Samen werden vaste alarmwaarden gedefinieerd die alleen waarschuwen als deze over- of onderschreden worden.

    De camerasoftware draait op de WAGO IoT Box. Er is geen vertaler nodig en er hoeven geen contacten overgedragen of bedradingen uitgevoerd te worden. De Gateway spreekt dezelfde taal als onze camera. Een belangrijk argument voor de integratie met de WAGO IoT Box was de interface met het beheersysteem. "Het naadloos integreren van dergelijke apparaten in de productie van de procesindustrie is onze specialiteit. Met behulp van onze oplossingen kan Air Liquide alle camerafuncties gebruiken en de ruwe gegevens verwerken. Bovendien zorgen het beheer en de berekening van de afwijkende gegevens op PLC-niveau voor minder belasting van het systeem, en kunnen de exploitanten direct vanuit het beheersysteem met de camera-elektronica communiceren", licht Wolfgang Laufmann, Business Developer Smart Factory bij WAGO, toe.

    Tegelijkertijd zijn interfaces in iedere installatie een belangrijk onderwerp. "Het maakt hier eigenlijk niet uit wat van de gebruiker wordt gevraagd, of Modbus TCP, OPC UA, MQTT, remote protocol of een andere interface om op een scada- en/of cloudsysteem te kunnen aansluiten. Onze gereedschapskist is groot en elke speciale oplossing hebben we tot dusverre onopgewonden en snel kunnen realiseren", aldus Laufmann. Het voordeel van een relatief geringe inspanning bij de bekabeling is hier perfect op afgestemd. Camera's, gateway en procesbesturingssysteem worden niet via de normale veldinstrumentatie met eventueel extra verdelers verbonden, maar via dunne optische kabels. Bij Air Liquide in Stade waren geen steigerbouw en de installatie van veldverdelers nodig. "Dat is een kostenefficiënte installatie die WAGO ons hier biedt", bevestigt Gollek.

    "Maar nu ben ik blij dat zoveel interne en externe experts in de nieuwe installatie veel tonnen CO2 hebben bespaard en we met de bewakingscamera en de IoT Box van WAGO een vereenvoudiging op het gebied van onderhoud hebben geïnstalleerd. In het beste geval produceren we tot de volgende grote revisie over vijf jaar", lacht Gollek.