Optimale sturing van brander dankzij de HART Loop Converter [citaat]

Klant | HP Consulting, planningsbureau voor meting, sturing en elektronische technologie

Project | Optimale brandstofdosering met behulp van de HART Loop Converter

Aanvankelijke situatie

Industriële branders worden in tal van zware industriesystemen, zoals bijvoorbeeld bij het smelten van zout, gebruikt om de temperatuur tijdens de productieprocessen te reguleren. De branders worden ontstoken met waterstof of hydrogeen, dat verschillende gehaltes water kan bevatten. Dit leidt tot fluctuerende verwarmingswaarden, die op hun beurt de productie negatief beïnvloeden. Een nieuwe en efficiënte oplossing waarbij de HART Loop Converter van Pepperl+Fuchs wordt gebruikt, toont aan hoe u uw brandstofdosering kunt optimaliseren door bijkomende procesparameters te introduceren.

De besturing van de brander reguleert de brandstoftoevoer via een controleklep, die gewoonlijk een opening gebruikt voor opmetingsdoeleinden. In de meeste gevallen is dit gebaseerd op vooraf ingestelde temperatuurs- en drukwaarden. Als de hoeveelheid water in de waterstof te hoog is, zal de verwarmingswaarde dalen en zal de vereiste procestemperatuur te laag liggen. Als de hoeveelheid water te laag is, zal de brander oververhitten en zal de procestemperatuur stijgen. Hoe men het ook bekijkt, het resultaat is onbevredigend en de efficiëntie niet optimaal.

De oplossing

HP Consulting ontwikkelde een elegante en, bovenal, zuinige methode. Naast andere domeinen van expertise specialiseert het planningsbureau voor meting, sturing en elektronische technologie met hoofdkantoor in Grenzach-Wyhlen (Duitsland) zich in besturingssystemen voor industriële branders en kan het wereldwijd bogen op meer dan 20 jaar ervaring.

De aanpak van HP Consulting is gebaseerd op de wederzijdse of tweerichtingscommunicatie tussen veldapparatuur en hostsystemen via het HART-protocol. Om de digitale waarden te lezen, gebruikt HP Consulting een HART Loop Converter (HLC) ontwikkeld door Pepperl+Fuchs. Deze registreert een maximum van vier digitale HART-signalen, zet deze om in analoge 4-20 mA stroomsignalen en stuurt deze naar de host - in dit geval een PLC.

De bijkomende besturingsvariabelen die, naast de doorstroomsnelheid van de HART-compatibele veldapparatuur door de HART Loop Converter worden geregistreerd, zijn de differentiële druk vóór en na de opening, alsook de absolute druk en de temperatuur van de waterstof. Twee verschillende protocollen en vormen van topologie staan ter beschikking van de gebruiker wat betreft de communicatie tussen de HLC en de veldapparatuur. Voor een branderbesturingssysteem voor warmteoverdrachtssystemen zoals dat hierboven werd beschreven, wordt de HLC, als transmittervoeding, volgens een serieel protocol aangesloten tussen de veldapparatuur en het besturingssysteem.

Wanneer de procesparameters eenmaal geregistreerd zijn, worden ze door de HART Loop Converteromgezet in analoge stroomsignalen en ter beschikking gesteld van de PLC. De verwarmingswaarde van de stroom wordt op basis van deze data berekend en gebruikt om de vereiste correctie in het waterstofdoseringsvolume te bepalen. De controleklep wordt gestuurd door middel van het corresponderende signaal. De debietmeter in het veld wordt gestuurd door de HLC.

“De voordelen zijn duidelijk”

De feedback over de toepassing van de op HART-gebaseerde oplossing in de praktijk blijft positief. "De voordelen zijn duidelijk.", verklaart Henry Pelk, de CEO van HP Consulting: "energiebesparingen dankzij de efficiëntie van de brander en een snellere afstelling. Minder hardwarekosten dankzij de beschikbaarheid van digitale variabelen en het gebruik van de 4-20 mA infrastructuur." Omdat het systeem zich in een explosiegevaarlijke zone bevindt, is het aangeraden om het aantal overdrachtspunten tot een minimum te beperken. Door een oplossing met HART-communicatie te implementeren, is een verbinding van de HLC naar de PLC voldoende. Het enige alternatief voor een nauwkeurige bepaling van de waterstofhoeveelheid zou een oplossing met drie individuele, geïsoleerde barrières zijn geweest, wat een kostenstijging tot gevolg zou hebben gehad.