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Extrem zuverlässig unter extremen Bedingungen

Ob im Eis, in der Wüste oder auf hoher See – Komponenten in Pumpstationen zur Förderung von Öl und Gas müssen auch unter widrigsten Bedingungen jahrzehntelang durchhalten. WAGO hat sein I/O-System 750 XTR speziell dafür konzipiert.

Steuerungen von WAGO kommen nicht nur in vielen Bereichen der industriellen Automation und Prozesstechnik zum Einsatz, sondern auch in Pumpstationen aller Art. Diese werden beispielsweise zur Grundwasserabsenkung in der Bauindustrie und im Tagebau sowie in sämtlicher Versorgungsinfrastruktur für die industrielle Fertigung und die Verfahrenstechnik eingesetzt. Ein weiteres wichtiges und zugleich komplexes Anwendungsfeld sind Anlagen zur Öl- und Gasförderung auf der ganzen Welt – von Alaska über Russland bis Brasilien. Die WAGO-Automation übernimmt neben der Verarbeitung sämtlicher, relevanter Parameter, wie Druck, Temperatur und Durchfluss, auch die Steuerung der Pumpstation selbst und bietet gleichzeitig die Möglichkeit zur Anbindung an die Leitebene.

Ihre Vorteile auf einen Blick:

Grenzenlos automatisieren in extremen Umgebungen:

  • das WAGO-I/O-System 750 XTR vereinfacht die Wartung
  • reduziert Platzbedarf sowie Energie- und Wartungskosten
  • erhöht die Anlagenverfügbarkeit und die Investitionssicherheit
  • steigert die Produktivität

Zwischen Produktivität und Umweltschutz

Die Komponenten, die in den Pumpstationen zur Gewinnung von flüssigen und gasförmigen Rohstoffen verbaut werden, müssen den unterschiedlichsten Umweltbedingungen standhalten und gleichzeitig ein Höchstmaß an gesetzlichen Vorgaben verschiedener Länder erfüllen. Zusätzlich zu den strengen Vorgaben und Kontrollen der staatlichen Institutionen haben die Mineralölkonzerne strenge Richtlinien für die Auswahl, den Einsatz und den Betrieb der Komponenten und Aggregate in ihren Spezifikationen verankert. Neben der Anlagenverfügbarkeit und Produktivität betreffen die Anforderungen auch den Umwelt- und Ressourcenschutz.

Extrembedingungen in der Öl- und Gasförderung

Nicht nur politisch, sondern vor allem technisch ist die Öl- und Gasförderung ein spannendes Thema. Die Förderanlagen werden zwangsläufig in direkter Nähe zu Öl- und Gaslagerstätten errichtet. Diese Gebiete befinden sich häufig abseits der Zivilisation und sind selten besiedelt, da dort meist widrige Umweltbedingungen herrschen. Wo Menschen nicht leben wollen oder können, müssen sensible Elektronikkomponenten wie Steuerungen, Trennverstärker und auch Reihenklemmen extremen Witterungseinflüssen standhalten, denn eine hohe Anlagenverfügbarkeit ist für die milliardenschwere Öl- und Gasindustrie das A und O. Damit gilt es schon bei der Planung von Pumpenanlagen, die richtigen Entscheidungen für eine möglichst hohe Produktivität und den langlebigen Einsatz der Komponenten zu treffen – immerhin sollen die Anlagen mindestens zehn bis 30 Jahre unter widrigsten Bedingungen funktionstüchtig bleiben. Für Lieferanten ergeben sich daraus außergewöhnliche Anforderungen, die es bei der Entwicklung und Produktion von Komponenten zu beachten gilt.

Salzwasser beschleunigt den Verschleiß

Installationen auf hoher See, wie etwa Bohrinseln, sind extremen Witterungsbedingungen ausgesetzt. Während die Temperaturen sich sehr moderat im Bereich zwischen +5 und +30 °C bewegen, setzt die salzhaltige Luft den Komponenten stark zu. In kürzester Zeit entstehen Rost und andere Korrosionsschäden. Der äußeren Korrosion durch Salzwasser kann nur mit hochwertigen Komponenten aus Edelstahl begegnet werden. Weitaus problematischer und gleichzeitig schwieriger zu beherrschen ist die sogenannte innere Korrosion, denn der bei der Ölförderung auftretende Schwefelwasserstoff greift auch Edelstahl an. Solange das Fördergut in Bewegung ist, kommt es selten zu Problemen. Kritisch ist das Mediengemisch aus Gas, Öl, Wasser und Sand, wenn die Pumpe nicht in Betrieb ist und das Gemisch für einige Zeit in den Leitungen steht. Elektrokomponenten werden im Offshore-Bereich daher in speziellen Steuerkästen verbaut, um sie vor den äußeren Einflüssen so gut wie möglich zu schützen. Zudem werden die Installationsräume idealerweise mit einer Luftaufbereitung ausgestattet, welche die Luft entsalzt und die Temperatur auf einem konstanten Niveau hält. Dadurch wird die Lebensdauer zusätzlich erhöht.

Herausforderungen Hitze und Kälte

In Wüstenregionen sind Elektronikkomponenten sehr starken Temperaturschwankungen ausgesetzt. Während es an einigen Stellen in der Sahara oder der Rub-al-Khali-Wüste auf der arabischen Halbinsel tagsüber bis zu +60 °C werden, ist es dort nachts verhältnismäßig kalt. Temperaturdifferenzen von 40 °C innerhalb von 12 Stunden sind keine Seltenheit. Dabei können sich Schaltschränke im Außenbereich auf weit mehr als 60 °C erhitzen. Des Weiteren besteht die Gefahr, dass sich die Schaltschrankfilter durch Staub und Sand zusetzen können.

Von allen Extrembedingungen ist Kälte am leichtesten beherrschbar. Die größte Gefahr besteht darin, dass sich durch starke Temperaturschwankungen Kondenswasser auf Platinen bildet und diese zerstört. Zudem können Elektronikbauteile Schaden nehmen, wenn sie dauerhaft Minusgraden ausgesetzt werden. Dieser Problematik kann durch die Installation von Heizsystemen relativ einfach begegnet werden – sie sorgen für eine konstante Temperatur im Schaltschrankraum.

WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR meistert jede Herausforderung

Zu den Anforderungen, welche die Natur an Elektronikkomponenten in Pumpstationen stellt, kommen auch immer mehr gesetzliche Regelungen, die die Zertifizierung nach bestimmten Standards vorschreiben. Diese variieren von Land zu Land. Ebenso kann die Installationsumgebung, etwa auf Öltankern und Förderplattformen oder in klassischen Bohrtürmen, mitunter zu einer großen Herausforderung für Steuerungssysteme werden. Vibrationen, Temperaturschwankungen und viele weitere Faktoren sind hier ständige Begleiter.

Genau für diese extremen Bedingungen, die besonders in der Prozessindustrie und dem Bereich Marine herrschen, wurde das WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR entwickelt. Neben seiner extremen Temperaturbeständigkeit von -40 °C bis +70 °C ist das System resistent gegen Erschütterungen durch mechanische Kräfte. So ist es für Vibrationen bis 5g (50 m/s 2 ) sowie Schockfestigkeit bis 25g (250 m/s 2 ) ausgelegt und kann in Höhen bis 5.000 m eingesetzt werden. Die enorme Spannungsfestigkeit schützt die Elektronik des I/O-Systems vor Stoßspannungen aufgrund von Schalthandlungen und Blitzen bis 1,0 kV (24V-Module) und 5,0 kV (230V-Module).

Überzeugend auf ganzer Linie

Trotz zahlreicher Eigenschaften und robuster Bauweise kommt das 750 XTR ohne zusätzliche Schutzmaßnahmen gegen klimatische und mechanische Kräfte aus. Dadurch reduziert sich der Platzbedarf auf der Tragschiene. Die einzelnen Komponenten verfügen über bis zu 16 Kanäle auf nur 12 mm Breite. Gleichzeitig werden Energie- und Wartungskosten gesenkt und die Produktivität gesteigert. Die Steuerungen lassen sich gemäß IEC 61131-3 in der gewohnten CoDeSys-Umgebung programmieren. Damit ermöglicht das WAGO-I/O-SYSTEM 750 XTR außer Investitionssicherheit optimale Anlagenverfügbarkeit unter widrigen Bedingungen – und das über Jahre hinweg.

Text: Julia Grobe | WAGO

Foto: iSTOCK.com, WAGO

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