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E.ON Kraftwerk testet erfolgreich Füllstandmessung mit geführtem Radar

: Emerson


E.ON ist eine der weltweit größten Strom- und Gasunternehmen in Investorenhand. E.ON Schweden liefert Energie und zugehörige Dienstleistungen für etwa eine Millio-nen Kunden in Schweden.

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Das Kraftwerk des Unternehmens in Örebro, Schweden, wurde in den frühen 60er Jahren errichtet, es produziert Elektrizität und heißes Wasser für die Heizung des Bezirks. Es nutzt zwei große Kondensatoren, in denen etwa 100 bis 400 t/h Dampf bei einem Druck von 0,4 bar das Wasser aufheizt, das die Wärme für den Örbro Distrikt liefert. Im Zulauf der Turbine beträgt der Druck 135 bar.
Da die Kondensatoren des Örebro-Kraftwerks bereits 1974 installiert wurden, hat E.ON entschieden, einige der alten pneumatischen Mess- und Stellgeräte der Anlage zu ersetzen. Pneumatische Instrumente sind heute, seit der Einführung elektronischer Geräte, nur noch selten in Gebrauch, und obwohl sich noch genau arbeiten, ist es mit der Zeit immer schwieriger geworden, Hersteller von Ersatzteilen oder neuer Instrumente dieser Art zu finden.

Test der geführten Radarmessung parallel zum Verdränger

E.ON plante, als Ersatz für den pneumatischen Verdränger einen elektronischen Verdränger zur Füllstandmessung der Kondensatoren zu installieren (Bild 1). Nach einer Diskussion mit Emerson Process Management interessierte sich das Unternehmen jedoch für eine Füllstandmessung mit geführtem Radar- (Guided Wave Radar – GWR). Allerdings hatte noch kein Kraftwerk in Schweden bisher GWR am Kondensator eingesetzt. Das Unternehmen hatte Zweifel, dass die Antwortzeiten der geführten Radarmessungen schnell genug waren.
Obwohl E.ON in Örebro keine Erfahrung mit elektronischen Verdrängern hatte, war diese Technologie für diese Anwendung in Kraftwerken allgemein akzeptiert.
E.ON zieht
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es vor, für kritische Anwendungen wie diese erprobte Technik einzusetzen. Daher musste das Unternehmen einen elektronischen Verdränger in dieser Anwendung testen, bevor es zu einer Entscheidung bereit war. Beim Aufbau des Tests entschied Per Lundmark, E.ONs Leiter der Messtechnik, zusätzlich eine GWR Messung parallel zum pneumatischen Verdränger zu testen.

Wichtig sind Zuverlässigkeit und Genauigkeit

Im Örebro System wird das Kondensat in einem kleinen Auffangbehälter unter jedem Kondensator gesammelt. In jedem Behälter befindet sich ein Schwimmerschalter zur Ansteuerung zweier großer Pumpen sowie der pneumatische Verdränger, der das Ablassventil für das Kondensat regelt, indem er ein Signal an ein Regelventil sendet, das im Abstrom der Pumpen installiert ist.
E.ON benötigte ein Füllstand-Messgerät, das von Dampf oder Turbulenzen unbeeinflusst bleibt und sehr schnellen Änderungen des Wasserstands folgen kann. Diese erfolgen normalerweise beim Anfahren, wenn eine große und schnelle Laständerung das Regelventil sehr schnell öffnet, wenn der Betrieb endet oder der Kondensator ausfällt:
Wenn die Füllstandmessung nicht genau genug ist, werden die Schwimmerschalter angesprochen. Ist der Füllstand zu niedrig, schaltet der Schwimmschalter die Pumpe ab. Ein zu hoher Füllstand ist gefährlich. In diesem Fall gibt ein Schwimmschalter im Kondensator einen Alarm aus, ein zweiter Schwimmschalter schaltet sofort Turbine und Boiler ab, damit kein Wasser in die Turbine eintreten kann und stoppt so die Produktion von Elektrizität und Heißwasser. Die Zuverlässigkeit
der Messung ist daher außerordentlich wichtig.
Per Lundmark hat je einen elektronischen Verdränger und ein Rosemount 5301 GWR parallel zum alten pneumatischen Verdränger installiert (Bild 2). Die beiden neuen Geräte wurden in Messkammern eingebaut. Die Arbeiten wurden durchgeführt, während das Kraftwerk im Sommer zur Instandhaltung abgeschaltet war.

GWR misst wegen Versatzes bei Verdränger genauer

Als Per Lundmark und seine Kollegen die Messergebnisse nach einigen Monaten Betrieb auswerteten, erkannten sie, dass der elektronische Verdränger und das Rosemount 5301 GWR genau dieselben Linien der Änderungen des Füllstands aufgezeichnet hatten, allerdings mit einem Versatz von 11 %.
Weitergehende Untersuchungen zeigten, dass der neue Verdränger einen Versatz von 11 % besaß, wahrscheinlich weil er im Werk auf eine höhere Temperatur kalibriert worden war. Darüber hinaus waren die Messkammern entfernt von den Auffangbehältern angebracht, die Temperaturen in den Messkammern waren geringer als in den Auffangbehältern. Dieser Temperaturunterschied hatte keinen Einfluss auf die Messung des GWR, allerdings war die Genauigkeit des Verdrängers wegen der Kalibrierung auf eine andere Temperatur deutlich beeinträchtigt.
Das Rosemount 5301 GWR maß während der gesamten Testphase korrekt und mit hoher Genauigkeit. Eines der Hauptmerkmale der GWR-Messung ist, dass sie von der Temperatur völlig unbeeinflusst ist. Dies zeigt sich besonders in dieser Anwendung, wie der Vergleich zum elektronischen Verdränger zeigte. Darüber hinaus war die Antwortzeit des GWR schneller als die des elektronischen Verdrängers, was in Anwendungen wie dieser mit ihren schnellen Füllstandsänderungen von großem Vorteil ist. Außerdem ermöglicht der GWR den Einsatz eines PID-Reglers, der die Füllstandregelung
bei Störungen verbessert.
Weitere Vorteile des Rosemount 5301 sind einerseits ein starkes Signal durch Rosemounts patentierter Signaltechnologie, die selbst unter schwierigen Betriebsbedingungen ein starkes Echo und eine gute Erkennbarkeit des Signals erzeugt sowie seine Zulassung nach dem SIL 2 Sicherheitsstandard. Der Kopf der Elektronik besitzt keine Kabel, er ist daher problemlos zu ersetzen, ohne die Sonde entfernen zu müssen.

Entspricht E.ONs Anforderungen

E.ON war sehr zufrieden mit der Leistung des Rosemount 5301 GWR für diese Anwendung. Das Unternehmen wird in Örebro für weitere 12 Monate oder länger testen, bevor ihm genügend Daten vorliegen, die den Ersatz des vorhandenen pneumatischen Systems rechtfertigen. Allerdings sind die Aussichten, dass der GWR für diese Anwendung eingesetzt wird, äußerst positiv.
„Als wir zum ersten Mal hörten, was der GWR zu bieten hat, dachten wir, dass diese Technologie ideal für diese Anwendung geeignet ist. Wir waren uns allerdings noch nicht über ihre Zuverlässigkeit im Klaren,“ erklärt Per Lundmark. „Allerdings hat sie unsere Erwartungen übertroffen und bewiesen, dass sie in dieser Anwendung sowohl zuverlässig als auch genau arbeitet. Auch die Antwortzeit war sehr schnell. Wenn das Gerät auch während der erweiterten Testzeit weiterhin diese Leistungen erbringt, haben wir vor, GWR in Örebro zu installieren, wenn wir die Füllstandregelung am Kondensator ersetzen.“


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