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