Clevere Lösung für Förderbänder

Kurz vor Einfahrt mit dem ICE in den Frankfurter Hauptbahnhof fällt der Blick fast unwillkürlich auf das gewaltige Heizwerk, das zwischen Bahnhof und Main liegt. Dabei irritieren die modernen Lofts direkt am Wasser nur kurz. Steinkohle und schicke Büro- und Wohnräume scheinen an diesem Standort kein Widerspruch zu sein. \“Natürlich muss ein Heizkraftwerk mitten in der Stadt besonderen Anforderungen genügen. Kondensatschwaden aus Kühltürmen wird man hier nicht sehen. Diese könnten sich im Winter an den Oberleitungen der Züge niederschlagen\“, erklärt Jörn Cordel, Gruppenleiter in der Kraftwerksinstandhaltung Leittechnik am Standort Heizkraftwerk West und verantwortlich für die Instandhaltung der gesamten Prozessleitechnik. Ansonsten lässt man sich von der Stadtnähe und der beengten Lage nicht weiter beeindrucken. Zum einen war das Heizkraftwerk als erstes hier – vor mehr als 100 Jahren gehörte es zu den modernsten seiner Art und noch heute sind die alten Turbinenhallen intakt. Zum anderen ist die Nähe zu den umliegenden Gebäuden von Vorteil. Die Abwärme, die bei der Stromerzeugung mit Steinkohle erzeugt wird, landet im 42km langen Fernwärmenetz. Zusammen mit zwei weiteren Heizkraftwerken der Mainova entsteht so ein effektives Netz, welches ein Großteil der Frankfurter Innenstadt, die Universitätsklinik mit 48 Gebäuden, die Messe und Teile des Flughafens mit Fernwärme versorgt. Retrofit für die Automatisierung Um für zukünftige Anforderungen gerüstet zu sein und weiterhin eine zuverlässige Versorgung zu garantieren, wurde im Rahmen eines Retrofits die gesamte Automatisierung der Blöcke 2 und 3 modernisiert. Diese erbringen bis zu 69MW elektrische bzw. 105MW thermische Leistung. \“Dabei wurde nicht nur das Prozessleitsystem ausgetauscht, auch die Messtechnik wurde grundlegend überdacht\“, so Herr Cordel. Insbesondere bei der Füllstandsmesstechnik gab es viel zu tun. In den meisten Messanwendungen herrschten noch elektromechanische Komponenten vor, die anfällig gegenüber Staub und Schmutz und dementsprechend wartungsintensiv waren. Dadurch kam es immer wieder zu unzuverlässigen oder ungenauen Messungen. \“Zum Teil war die Wartung wirklich mühsam\“, erinnert sich Cordel. In Silos wurde etwa der Füllstand über elektromechanische Lotsysteme gemessen. \“War etwas daran defekt, mussten wir mit Werkzeug und Ersatzteilen auf das Dach der Silos. Häufig mussten wir zunächst die schweren Drehstrommotoren mühsam demontieren, damit man den Fehler fand\“, beschreibt Cordel den damaligen Alltag des Instandhaltungsteams. Auch die Messgenauigkeit ließ zu wünschen übrig. Nicht nur einmal zeigten die Messungen ein volles Silos an, obwohl lediglich eine Produktbrücke detektiert wurde und das Silo leer war. Noch ärgerlicher war es, wenn die Messbänder abrissen und im Kohlebunker landeten und anschließend die Förderanlagen blockierten. Mit dem Automatisierungsretrofit wurde nun konsequent auf zuverlässige und vor allem berührungslose Füllstandmessgeräte von Vega gesetzt. Zuverlässigkeit ist oberstes Gebot Versorgungssicherheit der Kunden ist oberstes Gebot. Das fängt mit dem sicheren Nachschub der Kohle an. Die Steinkohle wird direkt über den Anleger am Main oder per Bahn zum Kraftwerk gebracht. Spitzenlasten werden durch die Gasturbine in Block 4 abgefangen. Sie kann im Bedarfsfall innerhalb weniger Minuten hochgefahren werden und eine elektrische Leistung von 99MW zur Verfügung stellen. Nicht zuletzt gilt dieser Anspruch auf Sicherheit auch für die eingesetzte Messtechnik. \“Für uns ist Zuverlässigkeit das entscheidende Kriterium bei der Auswahl der Komponenten. Bei Problemen im Kraftwerk lässt sich Strom überall einkaufen, mit Wärme oder Dampf funktioniert das nicht\“, macht Cordel deutlich. Sehr einfache Bedienung Vega war damals ein echter Newcomer für die zentrale Instandhaltung. Zwar gab es schon vereinzelte Geräte des Schiltacher Unternehmens im Betrieb, mit dem Retrofit kam jedoch der breite Umschwung. Viele Messgeräte, in erster Linie Radarmessgeräte, wurden seitdem für ganz unterschiedliche Aufgaben installiert. Die Entscheidung für Vega fiel neben der hohen Zuverlässigkeit und dem guten Preis-Leistungsverhältnis vor allem wegen der einfachen überzeugenden Bedienbarkeit. \“Obwohl wir wirklich keine Erfahrung mit den Vega-Geräten hatten, war die Bedienung sehr einfach\“, so Cordel. Dahinter steht das seit mehreren Jahren eingeführte Plics-Konzept. Dabei wird jedes Messgerät nach Eingang der Bestellung aus vorgefertigten Einzelkomponenten zusammengestellt. So erhält jeder Anwender ein Messgerät, das optimal auf die individuellen Applikationsbedingungen abgestimmt ist. Jedes Plics-Gerät besteht aus mehreren Modulen: Der Sensor wird über einen Prozessanschluss mit einem Gehäuse aus Kunststoff, Aluminium oder Edelstahl verbunden. Darin wird das Elektronikmodul untergebracht. Das Anzeige- und Bedienmodul Plicscom wird darüber platziert, sodass es nach dem Aufschrauben des Deckels direkt zugänglich ist. Damit kann jeder, der einmal ein Plics-Messgerät bedient hat, auch alle anderen Plics-Geräte bedienen. Eine interessante Lösung ist auch die abgesetzte Anzeige. Das Anzeige- und Bedienmodul kann bis zu 25m vom Sensor abgesetzt werden. Damit stehen die Informationen dort zur Verfügung wo man sie braucht und auch vernünftig ablesen kann – und von dieser Position ist auch eine einfache Bedienung möglich. \“Die Programmierung ist wirklich einfach und dies macht sich in der täglichen Praxis bemerkbar\“, so Cordel, der gleichzeitig anmerkt, dass die meisten Geräte seit ihrer Installation zuverlässig laufen und eigentlich keinerlei Wartung benötigen. Im Falle eines Falles und wenn dieser auch nur alle paar Jahre mal auftritt, muss sich das Wartungspersonal nicht weiter in die Bedienung hineinarbeiten. \“Wir haben Messgeräte von über 30 Herstellern im Werk, die Zahl der Software-Updates ist fast unüberschaubar. Umso mehr schätzt man, dass sich Vega über ein einheitliches Bedienungskonzept Gedanken gemacht hat\“, ergänzt Cordel. Bereits die Neuinstallation, die im Übrigen vom Prozessleitsystemhersteller vorgenommen wurde, war denkbar einfach. Überall im Kraftwerk zu Hause Die Füllstandmesstechnik hat ganz unterschiedliche Einsatzschwerpunkte im Heizkraftwerk. Allen Messstellen gemeinsam ist, dass sie sich mitten im Prozess befinden und dort die Weichen für eine reibungslosen Ablauf im Kraftwerk stellen. Außerdem entschieden sich die Frankfurter in den meisten Fällen für die externe Anzeige. \“Im Alltag ist dies extrem arbeitserleichternd, da lohnt es sich nicht zu sparen\“, begründet Cordel kurz und knapp die Entscheidung. Charakteristisch für das Kraftwerk ist, dass es keine Restprodukte gibt. So wird beispielsweise die Asche weiter an ein Unternehmen verkauft, das Straßenbeläge herstellt. Dank der hohen Qualität kann die Asche aber auch als Beimischung für Beton genutzt werden. Hier ist jedoch eine Just-in-time-Lieferung nötig, da die Betonteile insbesondere bei Hochhäusern in einem Stück gegossen werden. Das Wissen um die genaue Menge im Silo ist daher unumgänglich. Zu den wichtigsten Einsatzorten gehört daher die Füllstandmessung in den sechs Silos, die zwischen 25 und 40m hoch sind (Bild 3). In den Silos lagert unter anderem der ungelöschte Kalk für die REA-Anlage, Asche, die Kohle und Restprodukte (ein Gemisch aus Asche und REA-Produkt). Das am schwersten zu messende Produkt ist Kalk, da es sich hierbei um ein extrem feines und brückenbildendes Pulver handelt. Der Vegapuls 68 mit Hornantenne misst jedoch auch schwierige Produkte. Durch die optimierte Radartechnologie kann der Sensor noch Signale auswerten, die um den Faktor 1.000 kleiner sind als bei herkömmlichen Radargeräten. Diese hohe Empfindlichkeit ermöglicht auch bei Produkten mit schlechten Reflexionseigenschaften zuverlässige Ergebnisse. Früher wurden Brücken im Silo nicht richtig angezeigt. Heute sieht das Instandhaltungsteam auf einem Blick am Echo, wie der Zustand im Silo ist. \“Nicht nur Kalk, auch die Asche oder die Kohle sind sehr staubig und fein und somit schlecht zu messen\“, beschreibt Cordel die Produkte weiter. Staub, Anbackungen, Feuchte, aber auch der Einsatz im Ex-Bereich gehören zum Alltag. Zur Sicherheit wurde zudem an die Geräte ein Spülanschluss montiert. \“Den haben wir bisher allerdings noch kein einziges Mal einsetzen müssen\“, hält Cordel fest. Die Messgeräte erfüllen trotz der Ablagerungen zuverlässig ihre Aufgaben. Ein ganz anderes Betätigungsfeld ist die Überwachung der Rechen und Siebanlagen. Der angrenzende Main versorgt das Kraftwerk mit Kühlwasser. Dieses muss vor dem Einsatz gereinigt werden. Messgeräte messen den Füllstand vor und nach den Rechen sowie den Siebanlagen und setzen – wenn nötig – automatisch eine Reinigung in Gang. Siebanlagen, Mittel- und Grobrechen wurden vorher mit Einperldruckmessungen überwacht. Von dieser pneumatischen und wartungsintensiven Messung hat sich Mainova ebenfalls verabschiedet und setzt in diesem Bereich fast ausschließlich auf die Radarmesstechnik mit Vegapuls 61. Vereinzelt lassen die tiefen Kellergebäude den Einsatz dieser Geräte nicht zu, in diesen Fällen kommen Brunnensonden zum Einsatz. Doch dies sind die Ausnahmen, betont Cordel. \“Ich würde in diesem Bereich immer die berührungslose Radarmesstechnik bevorzugen.\“ Aber die Geräte von Vega sind auch mitten im Prozess zu finden. Eine Messung findet sich beispielsweise in der Nassentschlackung. Hier werden die unverbrauchten Schlackereste über einen Kettenförderer in die Loren gefördert. Darunter verläuft ein Wasserbad, dessen Füllstand überwacht wird. Ein anderes Messgerät nach dem Prinzip der geführten Mikrowelle misst im Vorwärmer das Kondensat direkt an der Turbine. Andere Vega-Messgeräte werden zur Überwachung von Hydraulikölbehältern oder im Slop-Öltank eingesetzt. Fazit