HP Consulting setzt auf den HART Loop Converter von Pepperl+Fuchs für eine optimale Brennersteuerung [Reference]

Kunde | HP Consulting, Planungsbüro für MSR-E-Technik

Projekt | optimale Dosierung der Brennstoffzufuhr mit dem HART Loop Converter

Die Ausgangslage

Zur Temperierung von Prozessen, wie z.B. in einer Salzschmelze, werden häufig Industriebrenner eingesetzt. Das Befeuern erfolgt beispielsweise mit Wasserstoff, der unterschiedlich hohe Wasseranteile beinhalten kann. Das führt zu schwankenden Heizwerten und damit zu Beeinträchtigungen in der Produktion. Eine Lösung mit dem HART Loop Converter von Pepperl+Fuchs zeigt, wie sich eine optimale Dosierung der Brennstoffzufuhr und damit ein Korrektur des  Heizwertes erreichen lässt.

Die Steuerung eines Industriebrenners regelt die Zufuhr des Brennstoffs über ein Ventil, das eine Blende zur Messung benutzt. Dies geschieht meist auf der Basis voreingestellter Temperatur- und Druckwerte. Ist der Wasseranteil des Wasserstoffs zu hoch ist, senkt das den Heizwert und die für den Prozess benötigte Temperatur ist zu niedrig. Ist er zu gering, überhitzt der Brenner und die Temperatur im Prozess steigt.

Die Lösung

Eine elegante und vor allem wirtschaftliche Methode hat HP Consulting entwickelt. Das Planungsbüro für MSR-E-Technik mit Sitz in Grenzach-Wyhlen ist unter anderem spezialisiert auf Lösungen für Industriebrennersteuerungen und seit über 20 Jahren weltweit aktiv.
 
Der Ansatz von HP Consulting basiert auf der bidirektionalen Kommunikation zwischen Feldgeräten und Host-Systemen über das HART-Protokoll. Für das Auslesen der digitalen Größen nutzt HP Consulting den von Pepperl+Fuchs entwickelten HART Loop Converter (HLC). Er erfasst bis zu vier digitale HART-Signale, wandelt sie in analoge 4...20 mA-Stromsignale um und stellt sie dem Host-System zur Verfügung, hier einer SPS.

Die zusätzlichen Regelgrößen, die der HART Loop Converter neben dem Durchfluss von dem HART-fähigen Feldgerät erhält, sind der Differenzdruck vor und hinter der Blende sowie der absolute Druck und die Temperatur des Wasserstoffs. Für die Kommunikation zwischen HLC und Feldgerät stehen zwei unterschiedliche Modi und Topologien zur Verfügung. Bei der beschriebenen Brennersteuerung für Wärmeträgeranlagen ist der HLC als Transmitterspeisegerät in Reihe zwischen Feldgerät und Steuerung geschaltet.

Sind die aktuellen Prozessparameter ausgelesen, werden sie vom HART Loop Converter in analoge Stromsignale gewandelt und der SPS zur Verfügung gestellt. Auf der Basis dieser Daten wird der aktuelle Heizwert berechnet und daraus die notwendige Korrektur für die Dosierung der Wasserstoffmenge bestimmt. Mit dem entsprechenden Signal wird das Regelventil gesteuert. Die Speisung des Durchflussmessers im Feld wird vom HLC übernommen.

„Die Vorteile liegen auf der Hand“

Die Erfahrungen mit der HART-basierten Lösung sind durchweg sehr positiv. „Die Vorteile liegen auf der Hand“, erklärt Henry Pelk, der Geschäftsführer des Unternehmens: „Energieeinsparung durch einen optimalen Wirkungsgrad des Brenners und eine schnellere Inbetriebnahme. Hinzu kommt der geringe Hardwareaufwand durch die vorhandenen digitalen Variablen und die Nutzung der vorhandenen 4 … 20 mA Infrastruktur.“ Da sich die Anlage im Ex-Bereich befindet, ist es vorteilhaft, die Zahl der Übergabestellen zu minimieren. Bei der mit HART realisierten Lösung ist eine Verbindung vom HART Loop Converter zur SPS ausreichend. Die einzige Alternative zu dieser HART-Variante für eine genaue Bestimmung der Wasserstoffmenge wären drei einzelne Trennbarrieren gewesen, mit entsprechend höheren Kosten.