Bei der zuverlässigen Steuerung des Zuflusses von Prozessmedien, insbesondere in chemischen oder petrochemischen Prozessen, bleiben Armaturen wie Kugel- und Kükenhähne sowie Absperrklappen nach wie vor von entscheidender Bedeutung. Die automatisierte Betätigung dieser Ventile, die oft als "Quarter Turn Valves" zusammengefasst werden, durch elektrische und vor allem pneumatische Antriebe bietet Anlagenbetreibern zahlreiche Vorteile.
Die Armaturen lassen sich per Fernzugriff öffnen und schließen. Auch ihre aktuelle Position kann der Anwender ohne direkten Zugriff jederzeit über die Anlagensteuerung prüfen. Gerade in schwer zugänglichen oder großen, komplexen Installationen spart das Arbeitszeit. Beim Einsatz in Gefahrenbereichen bietet die Fernsteuerung zudem mehr Sicherheit für die Anlagenbediener. Außerdem erfolgt die Betätigung in der Regel schneller als manuell per Handrad oder -hebel. Und in Notsituationen kann die Armatur automatisch eine Sicherheitsstellung einnehmen.
Bei Anbietern wie der Armaturen Vertrieb Alms GmbH wächst entsprechend die Nachfrage nach Automatisierungslösungen. Der Großhändler für Industriearmaturen kombiniert bei der Umsetzung von Kundenwünschen oft Komponenten verschiedener Hersteller zu einem passenden Gesamtpaket. „Automatisierte Absperrarmaturen bilden in vielen Prozessanwendungen eine optimale Ergänzung zu unserem umfangreichen Portfolio von Handarmaturen“, beschreibt Frank Alms, Geschäftsführer des Familienunternehmens. „Unsere Auftraggeber profitieren dabei von kurzen Lieferzeiten, die wir dank sehr großer Lagerbestände an Standardkomponenten realisieren.“
Armaturen-Automatisierung für sicherheitsrelevante Anwendungen
AVA hat erst 2023 an seinem deutschen Hauptsitz in Ratingen in eine Vergrößerung der Lagerkapazitäten auf 11.000 Quadratmeter investiert. Auch Zulieferteile sind wegen enger Partnerschaften mit den relevanten Antriebsherstellern immer kurzfristig und sicher verfügbar. So bietet AVA im Fall der Fälle besonders schnell Ersatz für ausgefallene Anlagenbauteile und hilft bei einer schnellen Wiederinbetriebnahme – Produktionsunterbrechungen werden effektiv verkürzt.
Vor der Auslieferung der einbaufertigen Armaturen steht die gemäß ISO 9001, ISO 14001 und ISO 45001 zertifizierte Fertigung. Technische Kundenspezifikationen geben dabei den Ton für eine passgenaue Gestaltung an, die sich reibungslos in vorhandene Industrieumgebungen und Steuersysteme integriert. Auf Basis der Vorgaben zu Leitungsdurchmesser, Steuerdruck, Anschlussnormen sowie möglichen Anforderungen im Explosionsschutz werden die Baugruppen aus Armatur, Antrieb, Magnetventil und Sensorik vollständig inhouse ausgelegt, konstruiert und montiert.
Der weitaus überwiegende Teil der von AVA gefertigten automatisierten Absperrarmaturen verfügt über einen pneumatischen Antrieb für das Öffnen und Schließen. „Einfach- und doppeltwirkende Doppelkolben-Schwenkantriebe bieten eine sehr effiziente und sichere Lösung für das automatisierte Betätigen“, erläutert Martin Klug, Leiter Automatisierung bei AVA.
Zuverlässig in jeder Umgebung
„Da unsere Armaturen zumeist in sicherheitsrelevanten Anwendungen in der Chemie oder Petrochemie eingesetzt werden, verbauen wir vornehmlich Antriebe, die bei einem Ausfall der Energieversorgung sofort in eine vorab definierte Sicherheitsstellung gehen.“ Ob diese offen oder geschlossen ist, hängt ganz von der jeweiligen Anwendung ab. „Entscheidend ist, dass ein Sicherheitssystem aufgebaut wird, das im Falle eines Steuerdruckabfalls oder Verlusts der elektrischen Energieversorgung den Prozess sicher unterbricht“, weiß der Experte. So kann zum Beispiel der Füllvorgang eines Kessels oder Reaktors automatisiert gestoppt werden – Sicherheitsstellung „zu“ – oder es kann eine Druckentlastung eingeleitet werden – Sicherheitsstellung „auf“.
In beiden Fällen werden einfachwirkende Antriebe verwendet. Sie werden nur in eine Richtung mit Steuerluft oder einem neutralen, reaktionsträgen Gas gefahren. In die Gegenrichtung werden sie per Federkraft bewegt. Der Endanschlag der federkraftwirkenden Richtung definiert dann die Sicherheitsstellung. In manchen Anwendungen hält der Antrieb die Armatur sogar dauerhaft in dieser Position. Erst bei Ausfall der Steuerluft fährt der Antrieb unmittelbar in die Sicherheitsstellung.
Bei doppeltwirkenden Antrieben werden sowohl das Öffnen wie auch das Schließen mit Druckluft gefahren. Dann verbleibt der Antrieb beim Energieausfall in seiner aktuellen Position stehen. Unabhängig von der Bauform steuern Magnetventile die Druckluft und so die Bewegungsrichtung von Antrieb und Armatur. Anwendungsspezifisch werden sie als NAMUR-Magnetventile direkt an den Antrieb angeflanscht oder extern montiert und per Rohrleitung angeschlossen. Ihre elektrische Ansteuerung erfolgt über die SPS der Gesamtanlage. In korrosiven Umgebungen – etwa im Seeklima oder bei einer chlorhaltigen Atmosphäre –, wo das Eindringen von Umgebungsluft in den Antrieb verhindert werden soll, kann auch ein Druckausgleich der Federkammer mit Abluft des Magnetventils erfolgen. Bei Bedarf wird der eingehende Steuerdruck per Druckminderer angepasst. Ein Endschalter-Kasten oben auf der Baugruppe nimmt die Sensorik zur Erfassung der aktuellen Position von Antrieb und Armatur auf. Von dort aus wird das Signal an die Steuerung der Gesamtanlage übermittelt.
Jede ausgelieferte Einheit wird umfassend dokumentiert und einer internen unabhängigen Funktionsprüfung unterzogen. Als Nachweis der Qualitätssicherung erhält der Auftraggeber einen ausführlichen, individuellen Funktionstest-Report. Darin werden alle relevanten Spezifikationen, etwa die sichere Funktionalität beim vorgegebenen Steuerdruck, die einwandfreie Signalisierung der Endlagen oder die Korrektheit der Sicherheitsstellung, nachvollziehbar festgehalten.
