Visualisierung und Automatisierung bei Gasversorgungsanlagen

Zeitgemäßes Gasmonitoring

Bild 1: Blick in ein Gasflaschenlager.

Das Zeitalter der Kontaktmanometer und Signalkästen mit einem leuchtenden Lämpchen ist vorbei! Die heutige Technik erlaubt eine wesentlich anwenderfreundlichere Erfassung, Kontrolle und Auswertung über die Betriebszustände der Gasversorgungsanlagen und erhöht damit die Betriebssicherheit und hilft Kosten zu sparen. Das Unternehmen JA-Gastechnology (JAG) kann durch die Erfahrungen im Automotiv-Bereich für alle Gasversorgungsanlagen ein Überwachungssystem anbieten, das zeitgemäßes Gasmonitoring und total Gasmanagement ermöglicht. Dieses Projekt wird von der EU als besonders interessant eingestuft und gefördert.

JAGMo ist ein Visualisierungs- und Automatisierungssystem für Gasversorgungsanlagen und kann die Signale aller Sensoren (Druck, Temperatur, Gaswarndetektoren usw.) mit einem 0...20-mA- bzw. 4...20-mA-Ausgangssignal verarbeiten und optisch wie akustisch darstellen. JAGMo lässt sich in jedes Netzwerk einbinden und erlaubt somit die Überwachung der Versorgung vom Büro-PC bis hin zu modernen Webapplikationen auf mobilen Geräten wie Handys usw.

JAGMo bietet folgenden Nutzen für den Anwender:

  • Kostenreduktion durch automatisierte Überwachung des Versorgungszustandes der kompletten Gasversorgung – keine „bösen“ Überraschungen.
  • Minimierung von Flaschenmietkosten.
  • Sicherheitserhöhung durch Erkennen von Leckagen, Druckverlusten und Überwachung der sicherheitsrelevanten Daten.
  • Flexibilität durch Anpassung der Software an die Prozesse des Kunden.
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Folgende Funktionen beinhaltet JAGMo:

  • Gasflaschendrücke und deren Verlauf werden übersichtlich angezeigt.
  • Der Versorgungsstatus ist jederzeit von jedem Netzwerkarbeitsplatz erkennbar.
  • Es können für jede Linie verschiedene Druckniveaus definiert werden, so dass die Druckanzeige den Druckwert in den Farben grün, gelb oder rot signalisiert. Gasmangelsituationen lassen sich somit frühzeitig erkennen. Bei Unterschreitung eines definierbaren Druckniveaus wird eine Gasmangelanzeige aktiviert und der Benutzer benachrichtigt.
  • Automatische Dichtheitskontrolle bzw. Leckageüberwachung.
  • Alle Aktionen, Meldungen, Warnungen und Fehler werden zentral von einem Server gespeichert und können von jedem Netzwerkarbeitsplatz eingesehen werden.
  • Die Dokumentation im Rahmen der Qualitätssicherung und der Nachweis werden wesentlich vereinfacht.
  • Gasverbräuche und Druckverläufe können statistisch ausgewertet, grafisch aufbereitet und miteinander verglichen werden.
  • Ereignisgesteuerter E-Mail-Versand in Abhängigkeit von Anlagenzuständen ist möglich. Beispielsweise können so automatisch Beschaffungsanforderungen mit dem Gaselieferanten vereinbart werden. Der Flaschen-Barcode gestattet Cylinder-Tracking und Rückverfolgung von Gasflaschen.
  • Gasflaschenwechsel lassen sich rechtzeitig vorhersagen.
  • In die Standardsoftware können flexibel zusätzliche kundenspezifische Funktionen implementiert werden.
  • Benutzerabhängige, gefilterte Sicht auf alle in der zentralen Datenbank konfigurierten Anschlusspunkte.
  • Probleme können über einen Fernwartungsmodus durch Techniker analysiert und behoben werden.

Wichtig ist in diesem Zusammenhang immer die Definition des Anwendungsbereiches, also was will und braucht der Nutzer. Davon abhängig ist dann die Auswahl und Konfiguration des Monitorings.

Im VDMA-Einheitsblatt 4390-2 wird speziell unter Absatz Abschnitt 5.1 für Entspannungsstationen gefordert: „Eine Entspannungsstation sollte u.a. folgende Komponenten enthalten: Sowohl die Gasmangelsignalisierung als auch die Gas-Not-Aus-Einrichtung können in einem Gasmanagementsystem integriert sein. Weitere Bestandteile eines solchen Systems können u.a. sein:

- Gasfüllstandsanzeige (z.B. über Balkendiagramme der Druckgasflaschen).

- Drucküberwachung (Leckage/Überdruck).

- Gaswarnanlage.

- Fernübertragung, Auswertung und Darstellung der Betriebsdaten z.B. im Internet.

.....“

Diese Forderungen des VDMA-Einheitsblattes setzt JAGMo konsequent um.

Wie JAGMo funktioniert
Den prinzipiellen Aufbau von JAGMo zeigt Bild 2. Mit Hilfe eines Drucktransmitters an der Gasflasche (Bild 3) und eines intelligenten Auswertungstools lassen sich heute wesentliche Funktionen einfach darstellen. Ein übersichtliches und einfach bedienbares Display zeigt alle Informationen klar erkennbar an (Bild 4). Das Gesamtsystem ist aus Bild 5 ersichtlich.

Mit dem Kooperationspartner von JA-Gastechnology, der Air Liquide GmbH, besteht die Möglichkeit, das Flaschenhandling mit einem Barcodesystem zu erleichtern. Dieser ermöglicht eine genaue und fehlerfreie Zuordnung der Gasflasche mit allen wichtigen Kenndaten wie z.B. Gasart, Druck, Verfallsdatum etc. pp. Das Modul Barcode ermöglicht dann die Übertragung der Daten in das Gasmonitoringsystem und deren gezielte Auswertung und Darstellung. Alle erforderlichen Daten wie Verbrauchsmenge und Druckverlauf werden gespeichert und können exakt zugeordnet und bei Bedarf ausgedruckt werden. Besonders Spezialgase mit langen Lieferzeiten und Verfallsdaten können vorausschauend bestellt und geliefert werden. Die komplette Gasverwaltung sowie Lagerhaltung lässt sich mit dem JAGMo-System also wesentlich vereinfachen, was insbesondere bei größeren Beständen von Nutzen ist.

Modul Sicherheit
Wichtig ist in diesem Zusammenhang, neben der Effizienz noch auf das Thema Sicherheit einzugehen. Die chemischen Eigenschaften wie z.B. toxisch oder brennbar sind ja bereits ein wesentlicher Grund, die Gasversorgungssysteme auf Dichtheit zu überwachen. Aber oftmals sind die Gase auch sehr teuer oder der Ausfall der Anlage wegen Gasmangels ist mit erheblichen Kosten verbunden. Schon oft ist es vorgekommen, dass zwar unmittelbar nach einem Flaschenwechsel Dichtigkeit bestand, einige Stunden später dann aber die Dichtung doch nachgegeben hat und die Flasche sich entleerte. 

Oftmals ist ein Gaskontrollsystem eingebaut, was den oberen und unteren Grenzwert der Anlage überwacht, um damit die Anlage abzusichern. Ist dies aber ausreichend? Nach heutigem Stand der Technik nicht: Der obere Grenzwert wird zwar dank vorhandener Sicherheitsabblaseventile in der Regel kaum überschritten. Allerdings: Der untere Grenzwert wird in der Regel auch erst dann unterschritten, wenn die Flasche leer ist und dann ist es bekanntlich schon zu spät.

Abhilfe schaffen hier nur intelligente Lösungen. Es gibt dafür zwei Verfahren: der statische Drucktest und der dynamische Druckverlaufstest. Beide Möglichkeiten lassen sich in Verbindung mit dem Gasmanagementsystem einzeln oder auch gleichzeitig ausführen und sorgen für maximale Sicherheit.

Die statische Kontrolle überprüft selbstständig das komplette System von der Flasche bis zur Entnahmestelle auf Dichtheit. Dies ist für die gesamte Anlage oder auch für Teilbereiche sinnvoll. Selbst kleinste Undichtigkeiten können so erkannt werden. Ein zum Patent angemeldetes Verfahren zur Dichtigkeitsüberwachung erkennt selbständig Stillstandszeiten der Anlage und führt dementsprechend automatisch eine Dichtheitsprüfung durch.

Die dynamische Methode überprüft fortlaufend die Anlage innerhalb eines vorgegeben Druckkorridors. Dieser ist aber nicht nur durch statische obere oder untere Werte gekennzeichnet, sondern wird immer dynamisch dem aktuellen Flaschendruck angepasst.

Wenn die Gasüberwachung wie eben beschrieben ausgeführt wird, setzt sie die vorgegebene Drucküberwachung gemäß dem VDMA Einheitsblatt 4390-2 konsequent um.

Sonstige Erweiterungsmöglichkeiten
Das System lässt sich durch sinnvolle Erweiterungsmodule vielfach ergänzen. Es ist zum Beispiel möglich:

  • Eine Raumüberwachung durch Gaswarnanlagen aufzuschalten.
  • Schaltung von Ventilen, z.B. Prozesssteuerung und Notabschaltung etc.
  • Massflowcontroller können aufgeschaltet werden.
  • Anzeige von Gasflaschenwaagen für Flüssiggase.
  • Alarmmeldungen an Leitwarten.
  • Anzeige und Überwachung der Betriebsdaten der von JAG gebauten Null-Luft-Generatoren.
  • Doppelte Sicherheit bei sicherheitsrelevanten Prozessdaten und Schaltfunktionen mittels Serverapplication.

Für alle Anwendungsfälle werden individuelle Kundenlösungen angeboten.

Zusammenfassung
Stand der heutigen Technik ist, dass durch den Einsatz von Computerprogrammen der Umgang mit den Gasen sicherer wird und die Ausfallzeiten verringert werden. Auch die Optimierung des Flaschenbestandes gehört ebenso zu den Anforderungen einer zeitgemäßen Lagerhaltung wie die Einsparung von Kosten durch effektiveres Flaschenmanagement.

Autor:
Jens Asmuth
Geschäftsführer JA Gastechnology GmbH, 30938 Burgwedel
E-Mail: j.asmuth@jag.de

Zur Betriebssicherheit gehört auch, dass ein Flaschenwechsel vorausschauend erfolgen kann. Ein Barcodesystem bei Druckgasflaschen wird sich vermutlich in Kürze überall durchsetzen.

Eine Nachrüstung des Gasversorgungssystems ist selbst für bestehende Altanlagen leicht möglich und auch sinnvoll, denn es ist lediglich ein Drucktransmitter am Flaschenanschluss nachzurüsten. Bei Neuanlagen ist eine Aufnahme in die Planung bereits Stand der Technik.

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