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Die Zukunft ist elektrisch

Lucien Joppen http://www.valve-world.net 2018-12-27 18:17:23
Willem van Rijs, Senior Automation Engineer bei Shell Global Solutions, hat Erfahrung mit automatischen Ventilen und ist seit 2014 für das anglo-niederländische Unternehmen tätig. Zuvor war er 38 Jahre beim Ventilhersteller Masoneilan tätig, bevor er zu den Endbenutzern der Branche wechselte .

Weniger komplex

In Shell besteht eine der Aufgaben von Van Rijs darin, die aktuellen und zukünftigen Erwartungen an die Hersteller von Ventilen und Antrieben zu kommunizieren. Laut Van Rijs wird die Zukunft der Ventile und Stellantriebe elektrisch und digital sein. "Diese strategische Entscheidung hat mehrere Gründe. Erstens sind pneumatische Stellantriebe komplexe Systeme, die schwer zu regulieren sind und auf Fremdparameter empfindlich reagieren können. Daher müssen diese Systeme sorgfältig überwacht und regelmäßig überprüft und gewartet werden.

In der Praxis erfordert dies häufig den Flug von OEM-Spezialisten - eine kostspielige Angelegenheit in Bezug auf die Arbeitszeit, aber auch in Bezug auf Ausfallzeiten. Wir sehen auch, dass die Anzahl der Experten, die für pneumatische Antriebssysteme zur Verfügung stehen, sinkt. Mit anderen Worten, es wird immer schwieriger und teurer, Experten auf diesem Gebiet einzustellen oder einzustellen. "Van Rijs erklärt, dass die elektrische Implementierung auch dazu beitragen kann, die Sicherheit und Effizienz zu verbessern und die Kosten in der Öl - und Gasindustrie zu senken.

digital

Elektrische Stellantriebe bieten auch mehr Möglichkeiten, in automatische Systeme eingebaut zu werden als pneumatische Stellantriebe. Van Rijs: "Mit der elektrischen Ansteuerung können Sie verschiedene Parameter wie Spannung, Strom, Frequenzen, Vibrationen usw. genauer überwachen. Diese Daten können mit anderen Daten für verschiedene Zwecke kombiniert werden, z. B. zur vorbeugenden Wartung. Pneumatisch, zum Beispiel ein ASCV, hat nur wenige zu überwachende Parameter, da er meistens "ruhend" ist. Das einzige Signal ist: "Ich bin hier".

Van Rijs nennt ASCV als ein aufschlussreiches Beispiel, weil es in diesem Bereich eine entscheidende Rolle spielt, indem es verhindert, dass der Kompressor ansteigt. "ASCVs gehören auch zu den komplexesten Systemen in unserem Betrieb. Sie werden jedoch selten aktiviert. Wenn dies jedoch erforderlich ist, müssen diese Systeme wie Reparatur- / Austauschkosten für Kompressoren funktionieren und die Ausfallzeiten sind hoch."

Riesige installierte Basis

ASCVs basieren normalerweise auf pneumatischem Antrieb. Van Rijs erklärt, dass dies eine bewährte Technologie ist, die sich seit Jahrzehnten bewährt hat. "Die weltweit installierte Basis für pneumatische ASCVs ist riesig und wird in den nächsten Jahrzehnten nicht verschwinden."

Der pneumatische Antrieb in dieser Anwendung hat jedoch seine Nachteile, von denen einer die Totzeit ist. Es dauert bis zu ein paar Sekunden, bis Sie den Druck dort angesammelt haben, wo nichts passiert. Mit dem elektrischen Antrieb, insbesondere dem in Zusammenarbeit mit Festo entwickelten Servoaktuator, erklärt Van Rijs, dass der ASCV schneller und präziser überwacht und verwendet werden kann. "Wie bereits erwähnt, erleichtert die elektrische Implementierung die Datenübertragung erheblich, wodurch das Konzept von Industrie 4.0 vereinfacht wird."

Aus der Box

Die grobe Idee eines digital-servogesteuerten elektrischen Ventils kam Van Rijs in den Sinn, als er eine Messe besuchte, die Roboter- und Mechatronik-Anwendungen beinhaltete. "Die Messe war nicht speziell auf die Öl- und Gasbranche ausgerichtet, aber mir war klar, dass einige der gezeigten Konzepte in unserem Unternehmen zum Einsatz kommen könnten. Die Servo-Aktuatoren haben das Potenzial, schneller zu arbeiten und eine kontrollierte Bewegung zu bieten sollte den Schutz von Kompressoren effektiver gestalten Idealerweise könnte das ASCV-Steuersystem Überspannungen auf der Grundlage relevanter Daten vorhersagen. "

Am Ende führte das Brainstorming von Van Rijs dazu, dass das ASCV-Patent von Festo ihn und den leitenden Maschineningenieur Alfred Kruijer von Shell als Erfinder aufstellte. Wie Festo erklärt (siehe Seite 73, 74 und 76), bestand die Herausforderung darin, einen Servoaktuator auf der Basis der vorhandenen Ausrüstung zu entwickeln, um das Konzept für den Markt zugänglicher zu machen. Die Idee war auch, die verschiedenen Prozessschritte (von Elektrizität über Druckluft bis hin zum Antrieb), die normalerweise mit pneumatischen Systemen verbunden sind, so weit wie möglich zu eliminieren. Durch die Reduzierung dieser Komplexität sollte ASCV einfacher zu bedienen und zu warten sein, was zu einer höheren Effizienz und längeren Lebensdauer führt, sagt Festo.


Willem van Rijs: "Standardisierung zum Beispiel im Design oder in
Kommunikationsprotokolle ist es notwendig, das Notwendige bereitzustellen
Grenzen, bietet aber noch Raum für Verbesserungen
und Innovation in der Lieferkette. "

Mechanisch ausfallsicher

Neben dem Servoaktuator ist die weitere Innovation des ASCV eine ausfallsichere mechanische Lösung, die die ASCV-Schutzfunktion für den Fall sichert, dass keine Stromversorgung verfügbar ist. Wie Van Rijs hervorhebt, hat ASCV zwei Rollen: Kontrolle und Schutz. Für diese letzte Funktion muss der ASCV an einer vordefinierten Position offen gehalten werden. Diese Position schützt den Kompressor, ohne die Sicherheit zu beeinträchtigen, und gibt dem Personal Zeit, einzugreifen, ohne den Betrieb zu unterbrechen.

Laut Van Rijs ist das ausfallsichere mechanische System so konzipiert, dass es die Rolle von Magnetspulen erfüllt, die bei pneumatischen Antrieben verwendet werden. Mit der fehlersicheren mechanischen Einheit wird die elektromagnetische Energie dazu verwendet, eine Feder in einer erregten Position zu halten. Im Notfall wird die elektromagnetische Energie deaktiviert, die Federenergie wird freigegeben und der Stellantrieb bewegt sich in die Standardposition. Da das mechanische Sicherheitspatent immer noch anhängig ist, kann Van Rijs zu diesem Zeitpunkt keine genauen Details preisgeben.

Feldexperimente

Basierend auf einem Demomodell wurden zwei Prototypen von Servoventilen entwickelt und gebaut. Shell beabsichtigt, im ersten und zweiten Quartal 2019 in den Niederlanden Feldtests mit ihnen durchzuführen. Van Rijs sagt, dass noch keine endgültige Entscheidung getroffen werden muss, aber der Teststandort wird sich höchstwahrscheinlich in einer vorhandenen Ressource befinden. "Wir suchen nach Bestätigung und Gewissheit, dass der servounterstützte ASCV wie in der Realität vorgesehen funktioniert und uns die Möglichkeit gibt, einige Aspekte der Konfiguration zu lernen und gegebenenfalls zu ändern." Alles in allem bin ich mit dem Ergebnis sehr zufrieden. "

Van Rijs ist auch optimistisch in Bezug auf die Integration des Servoaktuators in die Branche. "Wir haben mit mehreren ASCV-Anbietern Kontakt aufgenommen, und jeder hat Interesse an dieser Entwicklung bekundet. Es ist wichtig, dass neue Entwicklungen von der Industrie übernommen werden. Die Zusammenarbeit ist von grundlegender Bedeutung und kann nur die Akzeptanz beschleunigen und weitere Verbesserungen des Konzepts ermöglichen. Die gesamte Branche wird von effizienteren und kostengünstigeren Lösungen profitieren. Daher erfordert die Umsetzung neuer Konzepte Zeit, da die Arbeitsabläufe entwickelt und validiert werden müssen. Sie erfordert auch neue Fähigkeiten und Kompetenzen unserer Mitarbeiter. "


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