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3 | 2012

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Technik &Management

Technik &Management Mess-/Leittechnik Damit Förderanlagen im Tagebau sicher arbeiten können, müssen permanent beträchtliche Wassermengen gehoben und abgeleitet werden. Zur Entwässerung der Lagerstätten im Lausitzer Bergbaurevier betreibt Vattenfall Europe Mining gut 2500 Filterbrunnen. Für einen effizienten Entwässerungsbetrieb realisierte das Bergbauunternehmen zusammen mit dem Automatisierer Bea Tdl aus Spremberg eine neue Anlagentechnik. Standardantriebslösungen mit modularen Steuerungen von Wago und neue Kommunikationstechnologien vereinfachen jetzt das Betreiben der Entwässerungsanlagen. Renate Klebe-Klingemann Aus denbis zu 180Meter tiefenFilterbrunnen heben Unterwassermotorpumpen das Grundwasser und führen es über ein großflächig vernetztes Wasserableitungssystem den Grubenwasserreinigungsanlagen (GWRA) zu. Um das Wasser innatürliche Gewässer einleitensowie als Brauchwasser für die Industrie oderals Trinkwasser aufbereiten zu können, sindbei derWasserbehandlung strenge Parameter zum Erreichen derWasserqualität einzuhalten. DieFilterbrunnen sind im Fördergebiet in Linienstruktur als Feld- und Randriegel angelegt. Durch den kontinuierlichen Kohleabbau schreitet der aktive TagebaubereichinAbbaurichtungvoran,sodass die Anlagentechnik immer wieder demontiert und erneut aufgebaut werdenmuss. Der Rück- und Wiederaufbau erforderte neben baulichen Maßnahmen auch erhebliche Programmierarbeitanden Automatisierungseinrichtungen. Um den Entwässerungsbetrieb zukünftig noch effizienter betreiben zu können, beschloss Vattenfall, die bestehende Anlagentechnik zu erneuern.An ihrer Stelle soll moderne Elektro- und Feldgerätetechnik sowie Steuerungsund Prozessleittechniktreten. Wasserhebung im LausitzerRevier Neues Anlagenkonzept vereinfacht Entwässerungsbetrieb Für die Energieversorgung, Steuerung und Überwachung von Pumpenaggregaten, Messstellen und Armaturenantrieben werden bereits seit Mitte der 1990er-Jahre erprobte und optimierte Standardbaugruppen wie Kompakt- Transformatoren-Stationen und Pumpensteuerschränke eingesetzt. Für eine Anlagenerneuerung sprachen jedoch die schwierigergewordene Beschaffung von Komponenten, zunehmende verschleißbedingte Ausfälle sowie die geplante Erhöhung der Brunnenanzahl. Im Vorfeldder Planungenwurde die bisherige Anlagenstruktur analysiert und ein zukunftsweisendes Anlagenkonzept erstellt. Eine durch Bea imAuftrag von Vattenfall erstellte Studie berücksichtigte dabei alle elektrotechnischen Anlagenteile von der Transformator-Sta- Gut 2500 dieser Filterbrunnen halten in den Lagerstätten im Lausitzer Bergbaurevier das Grundwasser vom Tagebaugebiet zurück. tion, den Schaltanlagen und Steuerschränken über die Sensorik und Feldgeräte bis hin zur Datenübertragung und Anwendungssoftware. Entwicklungsziele waren eine vereinfachte Bedienung, eine verbesserte Modularität und gute Kompatibilität zur bestehenden Anlage. Das technische Büro bei Vattenfall forderte vomneuen Anlagenkonzept den direkten Zugriff vom Leitstand bis zum Sensor auf der Basis von Ethernet-Technologien. Als Automatisierungskomponenten wählten die Verantwortlichen von Bea das Wago-I/O-System mit dem programmierbaren Ethernet-Controller 750–841 für die Pumpensteuerung und dem I/O-IPC 750–870 imRiegelsteuerschrank. Vorteil dieses System ist sein modularer Aufbau und die große Auswahl an Ein- und Ausgangsklemmen beispielsweise einer Analogeingangs- Schaltzentrale: ImRiegelsteuerschrank fungiert der I/O-IPC für das Datenmanagement mit den einzelnen Pumpensteuerungen, für den Informationsaustausch mit den Sensoren und Aktoren und dem Client Terminal. 44 UmweltMagazin März 2012

klemmen 4 bis 20mA mit HART-Protokoll sowie verschiedene Schnittstellenmodule. „Das I/O-System mit Ethernet-Controller undIPC erfülltviele dergeforderten Kriterien bereits von Hause aus. Durch seine Programmierbarkeit konnte aucheine Bluetooth-Kommunikation zurParametrierung derBetriebsdatensowie die Kommunikation mit intelligentenFeldgräteninCoDeSysrealisiertwerden“,erklärtArmin Noack, Projektleiter bei Bea. Der Anspruch andie modulare Gestaltung wurde invielen Anlagenteilen, von der Mittelspannungs- und Niederspannungsschaltanlage bis hin zur Hard- und Software im Automatisierungsteil erfüllt. So kann etwa, ausgehend von einer Kernkonfiguration, die Auf- und Abrüstbarkeit derSchaltanlagenund Steuerungen entsprechend den zu erwartenden Einsatzfällen erfolgen. „Mit modularen Komponenten, wie dem Wago-I/O-System, lassen sich zukunftsfähige Anlagenbauen, da sie Weiterentwicklungen zulassen und im Störungsfall schnell austauschbar sind“, sagt Henry Hanschke, Geschäftsfeldleiter Wassertechnik bei Bea. Komfortabel und feldtauglich bedienen Neben der Modularität spielt bei der neuen Anlage die einfache Bedienung eine wichtige Rolle. Dies lässt sich mit modernen Kommunikationsmethoden erreichen, wie derFDT-Technologie zur Kommunikation mit den Feldgeräten und Bluetooth zum drahtlosen Auslesen und Parametrieren von Betriebswerten. „Mit der CoDeSys-Programmierung konnte im Ethernet-Controller ein Device Type Manager geschaffen werden, der die Kommunikation mit intelligenten Feldgeräten über Ethernet möglich macht“, sagt Dr. Matthias Martin, Projektingenieur bei Bea. Der Datenaustausch zwischen Controller und MID erfolgt über das HART-Protokoll. „Damit ist der Einsatz magnetisch-induktiver Durchflussmengenmesser (MID) in 2-Leiter-Technik und einem entsprechend verringerten Montagaufwand und Überspannungsschutz möglich“, ergänzt Projektleiter Noack. Die drahtlose Kommunikation über Bluetooth und RPDA (Robuster digitaler Personal Assistent in Schutzart IP67) spart Zeit, da derZugriff aufdie Betriebswertevom Standort des Bedieners und ohne Öffnen von Schaltschranktüren möglich ist. Bilder (3): Wago Parametrieren statt programmieren Die Riegel- und Pumpensteuerungen sind als ein konfigurierendes Softwaresystem ausgelegt, wodurch sichdas Anlagenengineering vereinfacht. Bei Erstinbetriebnahme oder Anlagenänderung infolge Erweiterung oderRückbau können im System Pumpensteuerungen ergänzt, ersetzt oder entfernt werden, ohne dass programmiert werden muss. Alle Controller einschließlich IPC werden über ein einziges Engineering-Tool konfiguriert und haben einen integrierten Webserver, auf dem Geräte- und anwenderspezifische Html- Seiten abgespeichert werden können. Damit lässt sich jeder Controller am Client-Terminal mit Hilfe übersichtlicher Bedienoberflächen über das Netzwerk parametrierenund erfordertkeine Spezialkenntnissemehr. Sollte die Kommunikation zu den Steuerschränken oder zum Leitstand gestört sein, so laufen die Steuerungen autark weiter und derProzessbleibtvor Ortsteuerbar. Am Outdoor-PDA liest der Betreiber die Durchflussmenge ab, während erdas Ventil per Hand auf- oder zusteuert. Anlagenkonzept bewährt sich imFeld Nach dem sich die Pilotanlage in der Praxis bewährte hatte, haben die Verantwortlichen das neue Anlagenkonzept auf weitere Tagebaue des Reviers übertragen. So realisierteBea in denvergangenen Jahren weitere Anlagen mit insgesamt mehr als 600 Pumpen- und 30 Riegelsteuerschränken. Diese erfüllen unter Bergbaubedingungen den Anspruchaneine hohe Anlagenverfügbarkeit. „Im Ergebnis leistet die gemeinsame Entwicklung einenBeitrag für die Sicherstellung der hydrologischen Erfordernisse imTagebau“, sagt Prozessingenieur Jürgen Karas von Vattenfall Europe Mining und ergänzt: „Die erreichte Automatisierungslösung ist zumStandardbei Vattenfall geworden.“ Im Rahmen dieser Entwicklung entstand das Forum „NAG+“, das sich als eine Interessengemeinschaft der beteiligten Projektpartner versteht und sich mit weiteren Optimierungen und Systemerweiterungen der neuen Anlagengeneration befasst: Aktuell wirdder Einsatz des leistungsstarken Ethernet- Controllers 750–880 diskutiert. Renate Klebe-Klingemann, Wago Kontakttechnik GmbH, Minden, renate.klebe-klingemann@wago.com Warngeräte Überwachung von Anlagen &Gebäuden? Mit Ausrüstung von AFRISO! www.afriso.de/watchdog IFH/INTHERM Nürnberg, Halle 9, Stand401 +500 ACHEMA Frankfurt, Halle 11.1 Stand E3 UmweltMagazin März 2012 45

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