Projektübersicht:
In diesem herausfordernden Projekt haben wir die Steuerung und Regelung einer Deodorierungsanlage neu konzipiert. Ziel war es, die Lebensdauer der Adsorber zu verlängern und gleichzeitig sicherzustellen, dass der Schwefelgehalt des Gases nach DVGW G260 eingehalten wird. Da die Adsorber so gut wie den gesamten Schwefel dem Gas entnehmen, war der Grenzwert immer im guten Bereich, jedoch wurden die Adsorber unnötig schnell beladen, dies sollte geändert werden. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde ein Bypass eingebaut, der es ermöglicht, einen Teil des Gasflusses an den Adsorbern vorbeizuleiten und so deren Lebensdauer zu schonen.
Herausforderungen und Ziele:
- Problemstellung: Die Deodorierungsanlage muss in der Lage sein, den Gasstrom so zu steuern, dass der Schwefelgehalt konstant unter dem vorgegebenen Grenzwert bleibt. Dabei kommt es auf die präzise Steuerung des Gasflusses und die richtige Verteilung des Gasstroms über die Adsorber an.
- Neue Anforderungen: Der Umbau der Anlage umfasste die Einführung eines Bypassventils, das einen Teil des Gasstroms an den Adsorbern vorbeiführen kann. Dies sollte dazu beitragen, die Betriebsdauer der Adsorber zu verlängern und den Betriebsaufwand zu verringern.
- Ziel der neuen Regelung: Die Regelung sollte so gestaltet werden, dass sie flexibel auf Änderungen im Gasfluss und Schwefelgehalt reagiert und gleichzeitig den gewünschten Mengensollwert an Gas über die Anlage leitet – primär durch einen Adsorber und dem Bypassventil. Wenn nötig, sollte ein zusätzlicher Adsorber zur Regulierung des Gasdurchflusses aktiviert werden.
Unsere Lösung:
- Neues Steuer- und Regelungskonzept:
- Verhältnismäßige Regelung: Die Regelung wurde so entwickelt, dass der Gasstrom dynamisch zwischen zwei Adsorbern und dem Bypass aufgeteilt wird, abhängig vom gewünschten Durchfluss und den durch die Gaschromatographen gemessenen Werten am Anlageneingang und Adsorberausgang.
- Flexibilität und Anpassungsfähigkeit: Die Regelung reagiert auf verschiedene Einflüsse wie den maximal zulässigen Gasdurchfluss durch die Adsorber sowie Änderungen der Messwerte durch die Gaschromatographen, insbesondere wenn ein Adsorber kurz vor einem Schwefeldurchbruch steht.
- Automatische Aktivierung des zweiten Adsorbers: Sollte der Gasdurchfluss oder die Schwefelkonzentration eine bestimmte Schwelle überschreiten, wird automatisch der zweite Adsorber aktiviert, um die Last auf den Adsorbern zu verteilen und so den gewünschten Gasdurchfluss in vorgegebener Qualität sicherzustellen.
- Erweiterung der Anbindung der Gaschromatographen:
- Kontinuierliche Messung des Schwefelgehalts: An verschiedenen Messpunkten der Anlage wurden Gaschromatographen installiert, die den Schwefelgehalt im Gasstrom messen und als Eingabewerte für die Regelung dienen.
- Implementierung der neuen Messtechnik und Steuerungstechnik:
- Ventile und Steuerungen: Neue Ventile und Steuermodule wurden in die Anlage integriert, um die dynamische Steuerung des Gasstroms zu ermöglichen und die Verhältnisse zwischen den Adsorbern und dem Bypass flexibel anzupassen.
- Simulation des neuen Systems: Das neue Steuerungs- und Regelungskonzept wurde zunächst in einer simulierten Anlage präsentiert und auf seine Funktionsfähigkeit getestet. Dies ermöglichte eine präzise Feinabstimmung und Identifikation von möglichen Schwachstellen vor der tatsächlichen Inbetriebnahme.
Umsetzung und Inbetriebnahme:
- Simulation und Test: Die vollständige Simulation des neuen Systems ermöglichte es, alle möglichen Betriebszustände durchzuspielen und das Verhalten des Gasstroms, der Adsorber und des Bypassventils unter verschiedenen Bedingungen zu testen. Dies half, das Regelkonzept zu verfeinern und eventuelle Fehlerquellen im Vorfeld zu identifizieren.
- Inbetriebnahme: Nach erfolgreichem Testlauf in der Simulation wurde die neue Steuer- und Regeltechnik in die reale Anlage integriert. Alle Messtechnik und Ventile wurden installiert und funktionierten gemäß den Simulationsergebnissen.
- Überwachung und Feinabstimmung: Nach der Inbetriebnahme wurde das System kontinuierlich überwacht und gegebenenfalls feinjustiert, um die Effizienz und die genaue Einhaltung des Grenzwerts für den Schwefelgehalt sicherzustellen.
Ergebnisse und Vorteile:
- Verlängerte Lebensdauer der Adsorber: Die Möglichkeit, den Gasstrom gezielt durch den Bypass zu leiten, hat dazu beigetragen, die Adsorber zu entlasten und deren Lebensdauer signifikant zu verlängern. Dies führt zu einer geringeren Notwendigkeit für Wartungsarbeiten.
- Optimierte Gasregelung: Die neue Regelung sorgt dafür, dass der Gasdurchfluss in Echtzeit optimal auf die aktuellen Bedingungen angepasst wird. Das bedeutet, dass der Schwefelgehalt stets im gewünschten Bereich bleibt, auch wenn sich der Gasstrom oder die Betriebskonditionen ändern.
- Flexibilität und Skalierbarkeit: Das System reagiert nicht nur flexibel auf unterschiedliche Lastszenarien, sondern bietet auch Zukunftssicherheit. Sollte die Anlage in Zukunft mehr Gas verarbeiten müssen, kann das Konzept problemlos skaliert und an die neuen Anforderungen angepasst werden.
Fazit:
Durch die neu konzipierte Steuerungs- und Regeltechnik sowie die Implementierung des Bypasssystems konnten wir die Lebensdauer der Adsorber verlängern und den Schwefelgehalt des Gases zuverlässig unter den Grenzwert halten. Das Projekt hat nicht nur das System effizienter und flexibler gemacht, sondern auch gezeigt, wie wichtig eine präzise und dynamische Regelung in komplexen industriellen Prozessen ist.
Erfolgreiche Umsetzung durch spezialisiertes Know-How: Wir sind stolz auf die erfolgreiche Umsetzung dieses Projekts und freuen uns darauf, auch in Zukunft weiterhin Lösungen zu entwickeln, die sowohl technisch anspruchsvoll als auch wirtschaftlich vorteilhaft sind.