Der Vorteil beim Einsatz von Schlauch- oder Taschenfiltern, wie sie bei zahlreichen industriellen Prozessen zur Rauchgasreinigung und Entstaubung zum Einsatz kommen, besteht in den hohen Absorptionsraten in einem einstufigen Prozess. Zudem lassen sich große Gasvolumina mit entsprechend hoher Staubbelastung ohne Additiv-Einsatz reinigen. Bei einer typischen Schlauchfilteranlage wird der Rauch beziehungsweise die Abluft in Kammern mit feinporigen, luftdurchlässigen Schläuchen geführt. Staub und Schwebstoffe bleiben außen an der Schlauchoberfläche haften, während die gereinigte Luft in eine Reingaskammer oder einen Reingas-Abluftkanal geleitet wird.

Das Lösen des Filterkuchens, der sich an den Schlauchaußenseiten durch die Ablagerungen bildet, erfolgt bei moderneren Schlauchfiltern per so genannter Jet-Pulse-Abreinigung. Dabei wird differenzdruck- oder zeitgesteuert ein intensiver Druckstoß entgegen der normalen Strömungsrichtung in die Schläuche geblasen. Diese blähen sich folglich kurzzeitig auf, sodass der Filterkuchen abfällt. Anschließend setzen sich die abgereinigten Staubpartikel in einer Staubsammelkammer unterhalb der Schläuche ab und werden dann per Förderschnecke oder -band abtransportiert.

Je nach Staubbelastung sind diese Abreinigungszyklen bei durchschnittlich großen Anlagen alle paar Minuten bis einige Male pro Tag erforderlich. Je nach Häufigkeit der Abreinigungen, der Gewebequalität und der Aggressivität der Stäube können mit der Zeit Risse oder Brüche an den Schläuchen auftreten. Die Folge ist, dass sich das Gasgemisch den Weg des geringsten (Luft-)Widerstandes sucht und verstärkt durch diese Lücken austritt. Dementsprechend lässt die Entstaubungswirkung sehr stark nach und die Emissionen steigen unter Umständen über die erlaubten Grenzwerte an. Daher ist eine möglichst sofortige Erkennung und Lokalisierung eines Schlauchbruchs ein wichtiger Bestandteil einer intelligenten Ventilsteuerung.

Je nach Größe der Entstaubungsanlage gelten sehr unterschiedliche Anforderungen an die Prozesssteuerung. Gerade große Anlagen mit mehreren hundert Abreinigungsventilen und vielen tausend Filterschläuchen sollten über ein hohes Maß an automatisierten Überwachungsprozessen verfügen, damit die volle Funktionsfähigkeit der Anlage stets gesichert ist. Aus diesem Grund hat Hesch bei der HE 5750 neben einer umfangreichen Überwachung der Abreinigungs-Ventilfunktion die Möglichkeit integriert, eine automatische Schlauchbruch-Überwachung mit der Steuerung zu realisieren. Hierzu ist optional nur ein zentraler Staubsensor erforderlich, der – im Reingaskanal am Filterausgang montiert – die Staubbelastung aller Kammern überwacht.

Der qualitative Signalverlauf des Staubmesssystems zeigt bei einem Schlauchbruch eine deutliche Erhöhung der Staubbelastung.

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Für das Verfahren benötigt die Magnetventilsteuerung zusätzlich ein Signal für den Wert des Volumenstromes. Dieses kann sowohl als Stromsignal mit 4 bis 20 mA, als auch über die vorhandene Profibus-DP-Schnittstelle zugeführt werden. Aus dem Wert kann die Steuerung dann die jeweilige aktuelle Gasgeschwindigkeit errechnen. Variiert der Volumenstrom im Filter nicht, kann auch mit einem konstanten (Maximal-)Wert als Parameter gerechnet werden. Zudem sind vor der Inbetriebnahme der Überwachungsfunktion noch einmalig die Entfernungen zwischen den einzelnen Filterkammern und dem Staubsensor als konstante Parameter zu ermitteln und in die Steuerung einzugeben.

Aus der Kombination der Gasgeschwindigkeit mit der Entfernung der einzelnen Kammern zum Staubsensor errechnet die Steuerung den Zeitpunkt und die jeweilige Länge des Überwachungsfensters für jede einzelne Kammer. Zudem stellt sie sicher, dass sich die einzelnen Überwachungsfenster nicht überlappen, und modifiziert gegebenenfalls die Pause zwischen den Abreinigungsdurchgängen entsprechend. Kommt es während der Überwachungsphase zu einer Überschreitung von einem der drei frei definierten Grenzwerte der Staubbelastung, ordnet die Steuerung dieses Ereignis automatisch der jeweiligen Kammer zu und löst die entsprechende Reaktion aus – zum Beispiel eine Fehlermeldung, einen Alarm oder das Abschalten der Anlage.
Auf diese Weise ist nicht nur jederzeit die fehlerfreie Funktion gewährleistet, sondern im Fall eines Schlauchbruchs wird auch sofort eine Meldung mit der genauen Position der beschädigten Schlauchreihe generiert. Dies minimiert die Zeit zur Lokalisierung eines defekten Filterschlauches erheblich und erhöht damit die Verfügbarkeit und Effizienz der Anlage.

Autor: Werner Brandis ist Geschäftsführer von Hesch Industrie-Elektronik, Neustadt

Master-Slave-System für Großanlagen

Die Magnetventilsteuerung HE 5750 ist ein Master-Slave-System für Großanlagen, bei dem entsprechend der Anlagengröße die erforder­lichen Slaves per Feldbus an die Mastersteuerung angeschlossen werden. Dabei wird jede Slave-Steuerung einer Filterkammer örtlich und technisch zugeordnet. Dieses flexible Konzept passt sich fast jeder gewünschten Anzahl von Filterkammern und Ventilen an. So lässt sich das System anwenderspezifisch konfigurieren und bis zum Ventilstecker vorkonfektionieren. Das reduziert die Inbetriebnahmezeiten und -kosten. Der Support wird durch Ferndiagnose und -wartung mittels Modem-Anbindung (Remote-Access) erleichtert. Dadurch, dass sich die Verkabelung zwischen den Komponenten auf ein 2-adriges Bus- sowie ein Netzkabel beschränkt, ist die Installation des Systems nicht zuletzt ohne großen Aufwand erledigt.

Das Herzstück des Systems ist der Master, sprich die zentrale Anlagensteuerung. Sie wird über Profibus DP, Modbus oder Ethernet an die Leittechnik angebunden und kann bis zu 32 Slaves ansteuern, die Klappenfunktion regeln und eine automatische Schlauchbruch-Überwachung durchführen. Zudem sind in der Steuerung die Betriebsdaten per Datenlogging auf einer CompactFlash-Karte speicherbar.

Wo ein Master ist, sind auch Slaves: Die Ventilsteuerungen HE 5724 steuern jeweils bis zu 32 Magnetventile. Die vorkonfektionierten Kabelanschlüsse mit Kabelstecker gemäß DIN 43650 erleichtern dabei die Installation der Entstaubungssteuerung. Für die Klappensteuerung des Systems gibt es schließlich die HE 5740. Diese Steuerung wird ebenfalls vom Master geregelt und steuert die Rein- und Rohgasklappen im Rahmen der Kammersteuerung – bis zu 16 an der Zahl.