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本质安全:WAGO集防爆与非防爆信号于一体的系统

发布时间:2015-11-12 17:43   类型:应用案例   人浏览

借助其Kompoferm系统,Eggersmann集团开发出一种通过干发酵工艺从有机废物和秸秆中提取天然气的方法。该模块化的系统非常灵活,能够在20个工作日内组装成功。系统的结构为标准化设计,采用改进后的标准海运集装箱,进而能够实现快速安装和调试。由于沼气生产自然会带来防爆保护的问题,安全事宜成为系统规划的重中之重。在自动化层面以及所有的防爆与非防爆领域,Eggersmann集团采用了WAGO-I/O-SYSTEM 750系列。

该系统制造于德国巴特恩豪森,因具有高度的可靠性以及较低的投资和运营成本而赢得赞誉。事实上,它所消耗的能源仅仅是其所生产能源的零头。此外,高效的干发酵工艺也会产生残余物,由于其结构特性和较低的含水量,这些残余物可进一步加工成高品质的堆肥。“我把它们作为肥料,用来改良土壤,“Volker Niederfranke指出。他是Eggersmann工厂电气工程部经理,同时也是个业余农民。

在Eggersmann看来,公司的干发酵工艺遥居业界前沿。其客户包括肥料生产和垃圾处理工厂。“原材料是现成的,无需进行特殊栽培。这正是让此工艺变得有趣的地方,”Niederfranke解释道。沼气系统的补给不是来自可耕地,而是来源于有机废物收纳箱或是维护花园、停车场、墓地以及绿化带而积累的有机生物量。


高效地使用沼气

“系统的使用者希望尽可能高效地从有机废物中生产出可再生能源。因此我们在过程层面实现了高度的自动化,尽可能减少人工操作,”Eggersmann公司电气工程设计与自动化技术部门的Ralf Schr?der解释道。他认为这种做法符合公司现行的市场策略。过程本身在精确的控制下运行,与此同时,轮式装载机在现场完成干发酵罐的上料和卸料。为了使这种方式对废料产出量比较小的地方企业也能创造经济效益,Eggersmann公司于2007年开发出Smartferm。该紧凑型的系统仅有4个发酵罐,且与热电联产设备(CHP)相结合,实现热力和电力的分布式、本地化生产。

在Eggersmann公司,WAGO-I/O-SYSTEM750系列主要用来收集与中央控制系统和安全PLC通信密切的Ex i信号。这样的技术是必需的,因为系统即使出现故障,仍可以得到持续监测。“在沼气系统中,甲烷(CH4)始终是关注焦点,”Schr?der解释道。如果某个位置的甲烷浓度上升,例如在管道内,就很容易出现爆炸性混合气体,当甲烷传感器检测到这种气体,会在评估后将情况报告给安全控制器。安全控制器会启动指定的预防措施,如在受影响的区域强制通风或者断开传感器和执行器的供电。

安全可靠的过程监控

这样刻意地断电固然可以彻底消灭着火源,但也意味着无法对系统进行监测了。而且显而易见的是,即使是用PLC也不能让细菌的生物过程停止。“因此我们不能只是简单的将整个系统断开,那样就无法获知生物过程进展到何种阶段了,”Schr?der在比划专门放置的ATEX开关柜时解释道。这些分布式控制柜内安装了遍布整个系统的WAGO-I/O-Ex控制组件。

在这种情况下,WAGO-I/O-SYSTEM750系列在这个重要的测量与控制技术系统中起着核心作用。当没有防爆保护的组件可靠断电后,带有相应ATEX本安型保护的系统仍继续运行。为了防止不同的要求导致多种自动化系统,WAGO用WAGO-I/OSYSTEM750系列提供了解决方案,在这个方案中,防爆与非防爆I/O模块可以安装在同一个节点内。虽然在节点内可以通过外壳颜色对两种I/O类型加以区分,但它们的功能原理其实是一样的。

始终使用一个平台

基于这种结构原理,WAGO-I/O-SYSTEM750系列能够在单个设备平台上实现连续工作。这同样适用于软件工具的应用。蓝色本安型防爆I/O模块适用于防爆0区、1区和2区的所有传感器和执行器。从设计到调试,这种应用方式为机械和系统组装带来了诸多好处。

由于用户已经熟悉了这个系统,他们可以借助自己掌握的知识实现一些带有防爆保护的简单应用。然而,一个国家在某些生产过程中使用的解决方案,也许在另一个国家就不适用,目前,诸如此类的情况在国际市场上并不少见。对此,由于WAGO-I/O-SYSTEM 750系列具有良好的一致性,用户无需重新设计一整套系统,而只是更换相应组件即可。这种灵活性确保机器和系统可以很容易地适应不同市场环境和国家规定,从而通过缩短工程时间和加快交货速度来提高竞争力。

■更好地控制系统

此外,由于使用的是一套控制系统,因此可以更深入地查看细节。“我们要对所使用的产品进行控制。它们必须是成熟的产品,因为我们要出口许多系统,”Niederfranke强调道。“对我们而言,技术的可靠性是重中之重,”Schr?der总结说。对Eggersmann来说,有像WAGO这样的跨国供应商也是非常有利的,因为可以快速的就地获得备件。

然而,自动化专业技术仍归Eggersmann公司所有。“沼气系统是高度专业的过程控制系统。一旦出现故障,就需对整个流程进行彻底分析,”Niederfranke解释说,并提及了远动控制器在沼气系统中的广泛应用。“我们使用远动控制器,主要是为了排除故障,”他补充道。为此,WAGO提供了符合IEC 60870和IEC61850的标准通信协议。在防爆保护区域,独立于现场总线的控制系统出类拔萃,因为它不仅外形紧凑,还可依据IEC 61131-3标准自由编程。此外,它可以灵活地适于多种应用,并支持开放式通信协议。所有组件都带有WAGO高气密性、免维护、抗振动的弹簧夹持单元,大大提高了系统的可用性。

文:Konstantinos Chatzis,WAGO

图: WAGO


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