Post on 16-Apr-2017
Verfahren zur Temperierung eineseine Energieverteilungseinrichtung
durchströmenden Nutzmediums
Verfahren zur gasdurchflussreguliertenGasentnahme
KOMPETENZ und VERTRAUENsind unser MOTTOTechnisches Büro für Automatisierungs- & Regelungstechnik
Ausgangssituation
Die Qualität des dynamischen Verhaltens von großen energieintensiven Prozessen kann aufgrund der hohen Verzugszeiten mit den herkömmlichen Regelungsmethoden kaum mehr verbessert werden.
Exakte Messtechnik, frequenzgeregelte Antriebe sowie der Einsatz von moderner digitaler Leittechnik ermöglichen es, zusammenhängende physikalische Prozesse mathematisch und regelungstechnisch miteinander zu verbinden.
PKA Control hat deshalb Gesamtregelkonzepte entwickelt, die es ermöglichen, große Verzugszeiten zu überbrücken und dadurch Veränderungen von Prozessanforderungen sowie Störgrößen um ein vielfaches schneller, genauer und damit effizienter zu regeln.
Zielsetzung
Entwicklung von Gesamtregelkonzepten, damit Prozesse schneller auf die Änderungen der Anforderungen aus der Produktion bzw. dem Energieverbrauch sowie auf Einflüsse von Störgrößen reagieren.
Durch eine Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit soll die Verfügbarkeit und die Stabilität der Prozesse erhöht werden. Auch soll nur die Energie erzeugt werden, die tatsächlich benötigt wird.
Durch einen strukturierten und parallelen Aufbau des Automatisierungs-konzeptes sollen Verzugszeiten stark verkürzt werden. Dadurch soll die Einbindung von trägeren Energieformen wie Abwärme oder Alternativ-energien in die Energieerzeugung verbessert und Energiekostensowie CO2 – Emissionen reduziert werden.
Energieerzeugung Energietransport Energieverteilung
Das dynamische Verhalten von komplexen physikalischen Vorgängen kann nicht optimal geregelt werden.Die jeweiligen Regelkreise für die Einzel- Teilprozesse werden getrennt betrachtet.Ein Zusammenfügen der Einzel- Regelungen erfolgt über die Rückmeldung des Gesamt- Prozesses.Durch die großen Verzugszeiten des Gesamt- Prozesses können Änderungen nur zeitverzögert behandelt werden.
Herkömmliche Energieregelkonzepte
UrsacheRückmeldung
Energieerzeugung Energietransport Energieverteilung
Soll-Wärmeleistunggesamt
Soll-Wärmeleistung 1
Soll-Wärmeleistung2
Soll-Wärmeleistung3
Soll-Enthalpie1
Soll-Enthalpiegesamt
Soll-Enthalpie2
Soll-Enthalpie3
Neues Gesamtenergieregelkonzept
EnergieverteilungEnergietransport
EnergieerzeugungLeistungsberechnung
Regelung derEnergieerzeugung
Regelung desEnergietransportes
Regelung derEnergieverteilung
Energieeinsparungen und Reduktion des CO2-Ausstoßes durch die Nutzungvon Abwärmeenergie und geothermischer Energie.Zusätzliche Energiequellen bei hohem Energiebedarf.Schnelle Reaktion bei Schwankungen des Energiebedarfes trotz träger Energieformen.
Nutzung von Abwärme und Alternativenergien
Leistungsregelung
Leistungsregelung
Kapazitätssteuerung
Netztemperatur-regelung
Soll-Wärmeleistung
Verbraucher
Leistungs-regelung
Leistungs-regelung
Energieeinsparung durch verbrauchsorientierte Fahrweise.Gleichmäßige Gastrocknung auch bei schnellen Änderungen des Gasdurchflusses.Dadurch Erhöhung der Qualität und der Verfügbarkeit der Gaslieferung.
Schnelle und energiesparende Prozessregelung
Berechnung derSoll-Glykolmenge
Berechnung derVerdampfungsenergie
Kapazitätssteuerung Leistungsregelung
Mengenregelung
Berechnung derSoll-
Kühlleistung
Kühlregelung
Schnelle und stabile Gasmengenregelung unabhängig vom Druck im Gasspeicher.Dadurch können jederzeit Verbraucherspitzen ausgeglichen werden.Kapazitätserhöhung der Fördermenge pro Linie.Schnelle Reaktion bei Störfällen wie z.B. Ausfall einer Entnahmelinie oder Störung eines Regelventiles.
Schnelle und stabile Gasmengenregelung
Gasmengenregelung
BegrenzungsregelungDruck
SollwertGasmenge
BegrenzungsregelungTemperatur
Kapazitätssteuerung
BegrenzungsregelungNetzdruck
BegrenzungsregelungSaugdruck Kompressor
Cv- Kennlinie
Cv- Kennlinie
Cv = f (∆P)
Strukturierter Aufbau der Automatisierung einer Gasspeicheranlage
Nominierung derAuslagerung
Kapazitätssteuerung
Gastemperierung
Gastrocknung
Gasmengenregelung
GastemperierungGastemperierung
GastrocknungGastrocknung
GasentnahmeLinie 3
GasentnahmeLinie 1
Gasmengenregelung Gasmengenregelung
GasentnahmeLinie 2
Strukturierter Aufbau der Automatisierung eines Warmwassersystems
LeistungsregelungEnergieerzeugung 3
Kapazitäts-steuerung
Kapazitäts-steuerung
Netzpumpe 2LeistungsregelungEnergieerzeugung 2
Soll- WärmeleistungLinie 2
Soll- WärmeleistungLinie 3
Soll- WärmeleistungLinie 1
Regelung derEnergieerzeugung
Regelung desEnergietransportes
Soll- Wärmeleistunggesamt
Energie- undTemperaturregelung 2
Energie- undTemperaturregelung 1
Energie- undTemperaturregelung 3
LeistungsregelungEnergieerzeugung 1
Netzpumpe 3Netzpumpe 1
Ergebnis und Auswertung
Die Gastemperatur konnte auch bei Gradienten von +/- 25.000 Nm3/h/min durch das neue Warmwassersystem innerhalb der Toleranzgrenzen gehalten werden.Das Entnahmesystem kann dadurch innerhalb von 10 Minuten die Nominierung von 0 Nm3/h auf 500.000 Nm3/h mit zwei Entnahmelinien erreichen.Vergleichbare Gasspeicheranlagen brauchen dafür bis zu 3 Stunden bei größerer Störanfälligkeit.
Bei Ausfall des kleinen Gasmengenregelventiles (Druckreduzierventiles) übernimmtdas große Regelventil innerhalb sehr kurzer Zeit die Gasmengenregelung.
Leistungstest Auslagern von Erdgas aus unterirdischen Gasspeichern
Bei Ausfall einer Gasentnahmelinie kann die Entnahmelinie im Stand-by-Betriebdie nominierte Gasmenge in sehr kurzer Zeit übernehmen.Die Kapazität der Entnahmelinien konnte von 200.000 Nm3/h auf 250.000 Nm3/h erhöht werden.
Gastemp. Linie 2
Gasmenge Linie 2
Gasmenge Linie 1
Gasmenge Linie 3
Gastemp. Linie 1
Gastemp. Linie 3
Sollwert Gastemp.
Zusammenfassung
Erhöhung der Verfügbarkeit durch schnelle Reaktion bei Veränderungenund Störungen
Erhöhung der Produktqualität durch stabile Fahrweise der Prozesse
Möglichkeit der Einbindung von Prozessabwärme und Alternativenergienund damit Senkung des Energieverbrauches und der CO2-Emissionen
Verringerung von Energie- und Wartungskosten
Das dynamische Verhalten von großen energieintensiven Prozessen kanndurch die neuen Verfahren gravierend verbessert werden. Dadurch ergebensich folgende technische und wirtschaftliche Vorteile:
KOMPETENZ UND VERTRAUENSIND UNSER MOTTOTECHNISCHES BÜRO FÜR AUTOMATISIERUNGS- & REGELUNGSTECHNIK