Bedienpanels für nachhaltige Heiztechnik
Bedienfelder an die Anwendung anpassen
Wenn bestehende Prozessheizsysteme von fossilen auf erneuerbare Energiequellen umgestellt werden, ist es notwendig, HMI-Panels zu integrieren. Doch was ist bei deren Entwicklung zu beachten, damit sie allen Anforderungen an Connectivity, Systemwartung und Erweiterbarkeit gerecht werden?
Industrieunternehmen können die Dekarbonisierung vorantreiben, indem sie ihre Prozessheizsysteme von fossilen Brennstoffen auf Elektrizität aus erneuerbaren Energiequellen umstellen. Eine Elektrifizierung unter diesen Vorzeichen erfordert einen Systemansatz, der den gesamten thermischen Kreislauf einbezieht. Bedienfelder oder Control Panels zählen zu den wichtigsten aller Komponenten, die zu einer solchen Umstellung erforderlich sind. Für große Anwendungen müssen Bedienfelder auf optimierte Zuverlässigkeit, Zugänglichkeit und Sicherheit ausgelegt werden.
Im Zusammenhang mit der Elektrifizierung stellt sich weniger die Frage, »ob« oder »wann«, als vielmehr »wie«. Unternehmen auf der ganzen Welt sind dazu übergegangen, die Verringerung ihrer CO2-Bilanz zu priorisieren. In verschiedensten Branchen ist ein enormer Schub für die Elektrifizierung im Rahmen eines weiter gesteckten Dekarbonisierungsprogramms zu verzeichnen. Wie dies im Detail erfolgen soll, kann jedoch schwierig festzulegen sein. So lassen sich gasgefeuerte Heizungen nicht einfach durch elektrische ersetzen, ohne dabei auch die Größe, den Standort und die Connectivity des Bedienfelds zu berücksichtigen, das die Elektroheizungen regeln wird. Solche Überlegungen werden wiederum einen Einfluss darauf haben, wie und wann das System gewartet werden muss, wie lange Stillstandzeiten dauern und welche Möglichkeiten einer zukünftigen Erweiterung bestehen.
Der Sinn eines Systemansatzes ist, zu sehen, wie sich unterschiedliche De- signerwägungen auf das System und den Prozess als Ganzes auswirken können, anstatt sich auf die Funktion oder den Austausch einer einzelnen Komponente zu konzentrieren. Ein Systemansatz wirkt sich auch auf die geschäftlichen Aspekte von Industrieprozessen aus, weil er Ingenieure anregt, beim Vergleich unterschiedlicher Optionen die Gesamtbetriebskosten zu berücksichtigen.
Ganzheitliche Bewältigung von Herausforderungen
Dem Design der Bedienfelder »Watconnect L« und »Watconnect XL« des US-Unternehmens Watlow lag ein Systemansatz für Prozessheizungen zugrunde. Welche Aspekte sind nun in das Design eingeflossen?
Ein Systemansatz bedeutet, nicht nur eine oder zwei Lösungen zu finden, um einer Herausforderung zu begegnen, sondern so viele Lösungen wie möglich, um ein bestimmtes Ergebnis zu optimieren. Betrachtet man beispielsweise den Aspekt der Zuverlässigkeit. Welche Möglichkeiten bestehen, ein System zu optimieren, um eine Betriebszeit von annähernd 100 Prozent sicherzustellen? Einer der Schritte beim Design der Watconnect-Bedienfelder war, die thermische Auslegung des Systems zu untersuchen. Alle Systeme erzeugen ein gewisses Maß an Wärme, und exzessive Wärme ist der Erzfeind der Elektronik. Die Optimierung der Wärmeregelung des Systems ist daher von entscheidender Bedeutung.
Die Designmethoden von Watlow waren darauf ausgerichtet, die Isolierung des Systems zu erhöhen, die Leistungsaufnahme wo möglich zu reduzieren und die Luftströmung im gesamten System zu verbessern. Die Luftströmung selbst wurde durch die Verwendung hochzuverlässiger EC-Einlass- und -Auslassventilatoren mit aktueller Überwachungstechnik verbessert, die im Vergleich zu Industriestandardventilatoren den doppelten Luftdurchsatz bieten können. Durch eine bessere Regelung der Abwärme im Inneren des Bedienfelds kann Watlow so die Lebensdauer der elektronischen Komponenten verlängern und die Zuverlässigkeit erhöhen.
Weitere Designüberlegungen betrafen Zugangsoptionen. Eine kleinere Zugangstür in der Einheit ermöglicht den Zugriff auf 90 Prozent des Systems, während Anwender vor Hochspannungskomponenten geschützt bleiben. Dies ermöglicht es, eine Störungsdiagnose und -behebung bei laufendem Betrieb und ohne die Sicherheitsbedenken durchzuführen, die mit dem Öffnen des Bedienfelds im heißen Zustand einhergehen. Zudem ist eine höhere Betriebsbereitschaft gewährleistet, weil das Bedienfeld nicht unbedingt abgeschaltet werden muss, um kleinere Probleme zu untersuchen.
Watconnect-Bedienfelder verfügen außerdem über eine interne Stromschiene aus massivem Kupfer, die für weniger Expansion und Kontraktion sorgt. Dies ist besonders bei hochohmigen Anschlüssen wichtig, denn je mehr sich das Bauteil erwärmt, wenn es aus einer Alternative zu Kupfer hergestellt ist, desto höher ist das Ausfallrisiko.
Schließlich sind die Bedienfelder vergleichsweise kompakt. Dies kann den Einbau der Bedienfelder bei begrenztem Platz vereinfachen. Bei einem Austausch vorhandener Geräte können diese Einsparungen möglicherweise auch Platz für andere wichtige Geräte schaffen und so zukünftige Erweiterungen ermöglichen.
Industrieunternehmen können die Dekarbonisierung vorantreiben, indem sie ihre Prozessheizsysteme von fossilen Brennstoffen auf Elektrizität aus erneuerbaren Energiequellen umstellen. Aber mit einem einfachen Austausch ist es nicht getan. Es erfordert einen Systemansatz, um festzustellen, wie sich einzelne Komponenten auf das Gesamtsystem auswirken.
Die Schaltschranktechnik ist zwar de- finitiv nichts Neues, aber es stellen sich neue Herausforderungen, die mit dem Aufbau von Bedienfeldern für große Anwendungen einhergehen. Für eine effektive Bewältigung der Herausforderungen bei der Elektrifizierung müssen die Bedienfelder so konzipiert sein, dass sie die Zuverlässigkeit, Zugänglichkeit und Sicherheit bei geringerem Platz- bedarf optimieren.
Der Autor
Jeff McClanahan ist Geschäftsbereichsleiter am Standort Houston des US-Unternehmens Watlow.
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