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Bewährte Messtechnik für volle POWER

Einer der größten Energieversorger Indiens rüstete seine kohleverarbeitenden Prozesse mit geeigneter Füllstandsmesstechnik aus, um den gesamten Ablauf des Kraftwerks zu optimieren. Zusammen mit UWT wurde ein modularer Grenzstandschalter für die Bedarfsmeldung sowie eine kontinuierliche Füllstandsmessung konfiguriert. Die Herausforderung bestand darin, ein System zu finden, das auch in dieser extrem staubigen und rauen Umgebung zuverlässig misst.

Passende Ausrüstung für die Lebensader von Kraftwerken

Kohle ist neben Erdgas, Öl und Atomkraft ein wichtiger Faktor bei der Stromerzeugung. Im Einklang mit der rasanten Entwicklung von Wirtschaft und Technologie haben wir einen ständig wachsenden Bedarf an Elektrizität. Die Anforderungen an energieerzeugende Kraftwerke und deren Equipment steigen: dieses soll sicher und zuverlässig sein, einfach zu installieren, wartungsfrei und den Anforderungen des Umweltschutzes gerecht werden.

Ende letzten Jahres suchte ein großes Kohlekraftwerk in Kharagpur, Westbengalen, unkomplizierte, leistungsstarke und absolut zuverlässige Messtechnik zu einem erschwinglichen Preis, die sicher und einfach in jede Anlage integriert werden kann. Ziel sollte es sein, die Prozesse und deren Übergänge reibungsloser zu gestalten und mehr Kontrolle und Transparenz über die einzelnen Prozessbehälter und deren Inhalte zu erreichen. Zunächst ging es um die Ausstattung der Kohlerutschen und Rohkohlesilos, wo die Prozesse nicht zuletzt wegen der umständlichen Inhaltskontrollen immer wieder ins Stocken gerieten. Das Kohlehandhabungssystem ist eines der wichtigsten Hilfssysteme des Kraftwerks, das alle Arten von Ausrüstungstypen und einzigartigen Betriebs- und Steuerungsmethoden aufweist. In den letzten Jahren hat sich diese Technologie mit zunehmendem Automatisierungsgrad und SPS-gestützter Anwendung erheblich verbessert. Die Bekohlungsanlage kann mit „einer Lebensader des Kraftwerks“ verglichen werden. Tritt eine Störung auf, beeinträchtigt dies den sicheren und stabilen wirtschaftlichen Betrieb der gesamten Anlage.

Das Team der UWT Level Control India Pvt. Ltd. hat daher zunächst verschiedene Geräte unter realen Anwendungsbedingungen getestet, die bereits erfolgreich in Verarbeitungsstufen von Kohle- und Aschehandhabungssystemen eingesetzt wurden. Für den Einbau im Rohkohlelager wurde der elektromechanische Lotsensor als kontinuierliche Füllstandsüberwachung gewählt, begleitet von Drehflügelmeldern zur Bedarfserkennung im Kohleschacht. Diese langlebigen Technologien gelten als Allrounder in grobkörnigen Materialien mit wartungsfreier Zuverlässigkeit. Zwei klassische Lösungen mit modularem Design für viele Konfigurationsmöglichkeiten, um eine transparentere und effizientere Prozessleistung zu realisieren.

Drehflügelschalter mit abgewinkeltem Ausleger für Kohlenrutschen
Neben einer hohen Robustheit war das Hauptkriterium bei der Auswahl des Drehflügelsensors eine reibungslose, dauerhaft funktionierende Ergebnisanzeige zur Bedarfserfassung innerhalb des Kohlenschachtes.

Je nach Anforderung werden die Drehflügelsensoren als Voll-, Bedarfs- oder Leermelder in Lagersilos oder Prozessbehältern eingesetzt und sind für nahezu alle Feststoffe geeignet. Durch ihr einfaches elektromechanisches Messprinzip und den modularen Aufbau lassen sie sich leicht an extreme Prozessbedingungen anpassen. Der Einbau in Anwendungen mit Prozesstemperaturen bis 1100 °C und einem Prozessdruck bis 10bar ist problemlos möglich.

Die besondere Herausforderung für einen Füllstandgrenz-schalter für die Kohlerutsche war die beträchtliche Schüttgröße der Kohle, die von 40 mm bis 500 mm variiert. Die Temperatur liegt bei bis zu 80 °C und es gibt unterschiedliche Prozessdrücke bis zu 0,8 bar. Zu den anspruchsvollen Prozessbedingungen gehören auch ein hoher Staubanteil und eine gewisse Explosionsgefahr. Dabei kommt es gelegentlich zu leichten bis mäßigen Vibrationen. Das aggressive Material hat eine Dichte von 833 g/l und es herrscht eine hohe mechanische Belastung im Trichter.

Daher war die Heavy-Duty-Version des Drehflügelschalters Rotonivo® RN 3003 genau das Richtige für diese Bedingung. Der Sensor hat ein einzigartiges Design mit Edelstahlschutzrohr um den Schaft für erhöhte Stabilität beim Messen schwerer Materialien. Mit staubdichtem Gehäuse und zertifizierter Bauweise wird eine schnelle Reaktionszeit bei der Grenzstandmessung realisiert. Aufgrund der gegebenen Bedingungen wurden die Geräte mit einer entsprechenden Abdichtung für ein höheres Maß an Sicherheit ausgestattet. Weiter wurde es mit einer integrierten Rotationskontrolle versehen, die eine Störung des Gerätes erkennt und sofort Alarm auslöst. Die PNP-Elektronik des Schalters verwendet eine 3-Draht-Elektroniktechnologie mit berührungslosem Ausgang, offenem Kollektor und PNP. Diese Elektronik kann an jede Standard-SPS mit 24-V-DC-Stromversorgung und PNP-Eingangskarte angeschlossen werden. Neben einem Edelstahl-Gleitlager mit konisch geformtem Kontakt wurde eine verstärkte Edelstahlwelle mit vergrößertem Durchmesser konstruiert. Der kürzere Schaft am Ende der Edelstahl-Schutzkappe verringert das Drehmoment an dieser Stelle. Die Befestigungsbolzen und Paddel aus 1.4404 Stahl wurden verstärkt und die stärkere Feder erhöhte das Schaltmoment des Endschalters.

Bob´s Bandversion für die Rohkohlelagerung: Messgenauigkeit auch in extrem staubiger Umgebung
Außerdem benötigte der ostindische Anlagenbetreiber eine zuverlässige kontinuierliche Inhaltsmesstechnik für seine Kohlelagersilos. Die Messtechnik sollte einfach zu installieren und zu parametrieren sein. Es liegen teilweise schwierige Einbaubedingungen mit Einbuchtungen und Verstrebungen sowie hoher Vorschubgeschwindigkeit vor. Die Kohleschüttungen variieren wobei das Granulat eine ungefähre Dichte von 600 g/l und einen DK-Wert von 3-4 bei konischer Materialoberfläche hat. Die Einkammersilos sind zwischen 20 bis 40 Meter hoch. Die Atmosphäre ist extrem staubig und enthält etwas Feuchtigkeit. Die Inhaltsmessung muss unter sehr stickigen und lauten Bedingungen ihre optimale Leistung behalten.

Da die Füllstandskontrolle mit elektromechanischen Lotsensoren aufgrund ihrer Einfachheit und Verständlichkeit eine der kundenfreundlichsten sowie robustesten Technologien ist, fiel die Wahl auf diese. Grundlage des Messverfahrens ist die von einem Elektromotor angetriebene Band- oder Seilspule und das daran befestigte Fühlgewicht. Dieses konnte an die Schüttdichte des Mediums angepasst werden. Aufgrund des klebrigen Materials wurde die Bandversion des NivoBob® NB 3200 mit integriertem Selbstreinigungsmechanismus durch den angepassten Bandreiniger konfiguriert. Dieser entfernt anhaftende Materialien und schützt das Gehäuse vor Staub. Die Ergebnisse des Bobs werden durch die rauen Bedingungen in den Lagersilos nicht beeinflusst und er funktioniert zuverlässig auch unter der höheren Prozesstemperatur von 85°C. Die Inbetriebnahme dieses Sensors war recht einfach, da die Schnelleinrichtung menügeführt ist. NivoBob® Lotsysteme eigenen sich auch perfekt zur Anbindung an ein Visualisierungssystem, falls sich der Betreiber in Zukunft für eines entscheiden sollte.

Für das Kraftwerk in Indien hat sich die Investition in die Ausstattung dieser und weiterer Prozessbereiche definitiv gelohnt. Die Effizienz konnte um ein Vielfaches gesteigert und Ausfallzeiten stark reduziert werden. Für diese Branche sind die Klassiker der Füllstandsmesstechnik elektromechanische Lote und Drehflügelmelder
mit ihrer modularen und robusten Bauweise immer eine gute Wahl.