Redundante Füllstandüberwachung in Kondensatbehältern

Die ThyssenKrupp Steel Europe, einer der weltweit führenden Anbieter hochwertiger Stahlprodukte, betreibt in Duisburg zwei Kraftwerke. Das Kraftwerk in Ruhrort versorgt ein angrenzendes Stahlwerk mit Kondensat und Prozessdampf. Zur Energieerzeugung nutzt das Unternehmen die Heizenergie der Gicht- und Kokereigase, die bei der Stahlherstellung und Verkokung entstehen. Am Standort in Ruhrort werden drei Blöcke mit einer Leistung von 64, 100 und 180 MWel betrieben. Die ersten Blöcke des Kraftwerks stammen aus dem Jahr 1955. Durch eine schrittweise Modernisierung und Automatisierung wurde die Anlage auf den neuesten Stand der Technik gebracht. Dadurch ließen sich Verfügbarkeit, Wirkungsgrad und Leistung des Kraftwerks fortwährend erhöhen.

Im Wasser-Dampf-Kreislauf des Kraftwerks bestehen zahlreiche Messstellen, an denen der Füllstand überwacht und geregelt wird. Diese befinden sich u.a. an der Dampftrommel, am Kondensator, dem Entgaser oder dem Speisewasservorwärmer. In der Vergangenheit setzte der Kunde vor allem Differenzdrucktransmitter ein, um den Füllstand von Heiß- und Speisewasserbehältern oder Zusatztanks an der Kondensat-Dampf-Grenze zu bestimmen. Da hier traditionell viele Messstellen aus Verfügbarkeitsgründen zweifach oder dreifach redundant ausgeführt sind, waren zusätzlich auch ältere pneumatische Messungen und Schauglas-Füllstandanzeiger im Einsatz. Im Rahmen der Modernisierung entschied sich das Unternehmen, auch die Instrumentierung zu erneuern. Ziel war es, den Wartungsaufwand zu reduzieren sowie die Genauigkeit und Verfügbarkeit der Messungen zu erhöhen. Redundante.

Der Kunde ersetzte an mehreren Messtellen im Wasser-Dampf-Kreislauf die vorhandenen Füllstandanzeiger und Differenzdrucktransmitter durch eine redundant aufgebaute Messlösung mit dem magnetischen BypassFüllstandanzeiger BM 26 A und dem geführten Radar (TDR) OPTIFLEX 2200. Zusätzlich wurden auch die Schauglasanzeigen der Öltanks für die Speisewasserpumpen durch die neue Instrumentierung von KROHNE ausgetauscht. Der Umbau erfolgte sehr konsteneffizient. Beide Messgeräte wurden über die vorhandenen Prozessanschlüsse installiert.

Die Lösung vereint zwei Messprinzipien in einem. Die mechanische Magnetklappenanzeige BM 26 A funktioniert ohne Stromversorgung. Sie wird über die Position eines magnetischen Schwimmers im Bypass gesteuert und zeigt den Füllstand optisch an. Hierbei funktioniert das Bezugsrohr des Messgeräts als „kommunizierende Röhre“, die den Füllstand der jeweiligen Kondensattanks abbildet. Der mechanisch ermittelte Füllstand wird zusätzlich über einen Messumformer (LT40) in ein 4…20 mA-Ausgangssignal verwandelt und ausgegeben.

Für eine von der mechanischen Messung unabhängige Füllstandüberwachung sorgt das geführte TDR-Radar-Füllstandmessgerät OPTIFLEX 2200. Es ist auf dem Bezugsrohr der BM 26 A montiert und ermöglicht eine kontinuierliche Messung samt Übertragung des Füllstands an die Leitwarte.

Der Kunde profitiert von einer Lösung mit zwei unabhängigen Messprinzipien (LT40 und TDR-Radar) und damit zwei voneinander unabhängigen elektrischen Signalausgängen. Für die Installation konnte die vorhandene Infrastruktur genutzt werden. Teure Umbaumaßnahmen waren nicht nötig.

Dank der Mehrfach-Funktionalität entspricht die Lösung den Anforderungen des Betreibers an die Genauigkeit und Verfügbarkeit. Heute erfolgt die Steuerung der Anlage primär über die TDR-Radarmessung. Diese arbeitet genau und ist driftfrei. Der elektronische Messumformer LT40 sorgt zusätzlich für Redundanz. Damit werden alle Anforderungen durch eine Installation erfüllt.

Der Wartungsaufwand ist deutlich minimiert. Die über Impulsleitungen angebunden Differenzdrucktransmitter waren dagegen sehr wartungsintensiv und erforderten einen regelmäßigen manuellen Eingriff.