Kometenz im Engineering und Inbetriebnahme von komplexen Regelungssystemen.

1. KOMPETENZ und VERTRAUEN
sind unser MOTTO
Technisches Büro für Automatisierungs- & Regelungstechnik
Verfahren zur Temperierung eines
eine Energieverteilungseinrichtung
durchströmenden Nutzmediums
Verfahren zur gasdurchflussregulierten
Gasentnahme

2. Ausgangssituation
Die Qualität des dynamischen Verhaltens von großen energieintensiven
Prozessen kann aufgrund der hohen Verzugszeiten mit den
herkömmlichen Regelungsmethoden kaum mehr verbessert werden.
Exakte Messtechnik, frequenzgeregelte Antriebe sowie der Einsatz von
moderner digitaler Leittechnik ermöglichen es, zusammenhängende
physikalische Prozesse mathematisch und regelungstechnisch
miteinander zu verbinden.
PKA Control hat deshalb Gesamtregelkonzepte entwickelt, die es
ermöglichen, große Verzugszeiten zu überbrücken und dadurch
Veränderungen von Prozessanforderungen sowie Störgrößen um ein
vielfaches schneller, genauer und damit effizienter zu regeln.

3. Zielsetzung
Entwicklung von Gesamtregelkonzepten, damit Prozesse schneller auf
die Änderungen der Anforderungen aus der Produktion bzw. dem
Energieverbrauch sowie auf Einflüsse von Störgrößen reagieren.
Durch eine Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit soll die
Verfügbarkeit und die Stabilität der Prozesse erhöht werden. Auch soll
nur die Energie erzeugt werden, die tatsächlich benötigt wird.
Durch einen strukturierten und parallelen Aufbau des Automatisierungs-
konzeptes sollen Verzugszeiten stark verkürzt werden. Dadurch soll die
Einbindung von trägeren Energieformen wie Abwärme oder Alternativ-
energien in die Energieerzeugung verbessert und Energiekosten
sowie CO2 – Emissionen reduziert werden.

4. Herkömmliche Energieregelkonzepte
Energieerzeugung Energietransport Energieverteilung
Ursache
Rückmeldung
Das dynamische Verhalten von komplexen physikalischen Vorgängen kann nicht optimal geregelt werden.
Die jeweiligen Regelkreise für die Einzel- Teilprozesse werden getrennt betrachtet.
Ein Zusammenfügen der Einzel- Regelungen erfolgt über die Rückmeldung des Gesamt- Prozesses.
Durch die großen Verzugszeiten des Gesamt- Prozesses können Änderungen nur zeitverzögert behandelt werden.

5. Neues Gesamtenergieregelkonzept
Energieerzeugung Energietransport Energieverteilung
Regelung der Regelung des Regelung der
Energieerzeugung Energietransportes Energieverteilung
Soll-Wärmeleistung
1
Soll-Wärmeleistung Soll-Wärmeleistung
gesamt 2
Soll-Wärmeleistung
3
Soll-Enthalpie Soll-Enthalpie Soll-Enthalpie Soll-Enthalpie
gesamt 1 2 3
Leistungsberechnung Energieerzeugung
Energietransport Energieverteilung

6. Nutzung von Abwärme und Alternativenergien
Netztemperatur-
Kapazitätssteuerung regelung
Leistungsregelung
Leistungsregelung
Soll-Wärmeleistung
Verbraucher
Leistungs- Leistungs-
regelung regelung
Energieeinsparungen und Reduktion des CO2-Ausstoßes durch die Nutzung
von Abwärmeenergie und geothermischer Energie.
Zusätzliche Energiequellen bei hohem Energiebedarf.
Schnelle Reaktion bei Schwankungen des Energiebedarfes trotz träger Energieformen.

7. Schnelle und energiesparende Prozessregelung
Berechnung der Berechnung der Kapazitätssteuerung Leistungsregelung
Soll-Glykolmenge Verdampfungsenergie
Mengenregelung
Berechnung der
Soll-
Kühlleistung
Kühlregelung
Energieeinsparung durch verbrauchsorientierte Fahrweise.
Gleichmäßige Gastrocknung auch bei schnellen Änderungen des Gasdurchflusses.
Dadurch Erhöhung der Qualität und der Verfügbarkeit der Gaslieferung.

8. Schnelle und stabile Gasmengenregelung
Begrenzungsregelung Sollwert
Netzdruck Gasmenge
Cv = f (∆P)
Begrenzungsregelung
Saugdruck Kompressor
Gasmengenregelung Kapazitätssteuerung
Begrenzungsregelung
Cv- Kennlinie Druck
Begrenzungsregelung
Temperatur
Cv- Kennlinie
Schnelle und stabile Gasmengenregelung unabhängig vom Druck im Gasspeicher.
Dadurch können jederzeit Verbraucherspitzen ausgeglichen werden.
Kapazitätserhöhung der Fördermenge pro Linie.
Schnelle Reaktion bei Störfällen wie z.B. Ausfall einer Entnahmelinie oder Störung eines Regelventiles.

9. Strukturierter Aufbau der Automatisierung einer Gasspeicheranlage
Nominierung der
Auslagerung
Kapazitätssteuerung
Gasentnahme Gasentnahme Gasentnahme
Linie 1 Linie 2 Linie 3
Gasmengenregelung Gasmengenregelung Gasmengenregelung
Gastemperierung Gastemperierung Gastemperierung
Gastrocknung Gastrocknung Gastrocknung

10. Strukturierter Aufbau der Automatisierung eines Warmwassersystems
Energie- und Energie- und Energie- und
Temperaturregelung 1 Temperaturregelung 2 Temperaturregelung 3
Soll- Wärmeleistung Soll- Wärmeleistung Soll- Wärmeleistung
Linie 1 Linie 2 Linie 3
Soll- Wärmeleistung
gesamt
Regelung der Regelung des
Energieerzeugung Energietransportes
Kapazitäts- Kapazitäts-
steuerung steuerung
Leistungsregelung Leistungsregelung Leistungsregelung
Netzpumpe 1 Netzpumpe 2 Netzpumpe 3
Energieerzeugung 1 Energieerzeugung 2 Energieerzeugung 3

11. Ergebnis und Auswertung
Leistungstest Auslagern von Erdgas aus unterirdischen Gasspeichern
Gasmenge Linie 3
Gasmenge Linie 2
Gasmenge Linie 1
Gastemp. Linie 3
Gastemp. Linie 1
Sollwert Gastemp.
Gastemp. Linie 2
Bei Gastemperatur konnte auch bei Gradienten von +/-Nm3/h auf 250.000 Nm3/hdas
Kapazität derGasentnahmelinie kann die Entnahmelinie imNm3/h/min durch erhöht werden.
einer Entnahmelinien konnte von 200.000 25.000 Stand-by-Betrieb
Die Ausfall des kleinen Gasmengenregelventiles (Druckreduzierventiles) übernimmt neue
die große Regelventil innerhalb sehr kurzer übernehmen.
das nominierte Gasmenge in sehr Toleranzgrenzen Gasmengenregelung.
Warmwassersystem innerhalb derkurzer ZeitZeit diegehalten werden.
Das Entnahmesystem kann dadurch innerhalb von 10 Minuten die Nominierung von 0 Nm3/h auf
500.000 Nm3/h mit zwei Entnahmelinien erreichen.
Vergleichbare Gasspeicheranlagen brauchen dafür bis zu 3 Stunden bei größerer Störanfälligkeit.

12. Zusammenfassung
Das dynamische Verhalten von großen energieintensiven Prozessen kann
durch die neuen Verfahren gravierend verbessert werden. Dadurch ergeben
sich folgende technische und wirtschaftliche Vorteile:
Erhöhung der Verfügbarkeit durch schnelle Reaktion bei Veränderungen
und Störungen
Erhöhung der Produktqualität durch stabile Fahrweise der Prozesse
Verringerung von Energie- und Wartungskosten
Möglichkeit der Einbindung von Prozessabwärme und Alternativenergien
und damit Senkung des Energieverbrauches und der CO2-Emissionen

13. KOMPETENZ UND VERTRAUEN
SIND UNSER MOTTO
TECHNISCHES BÜRO FÜR AUTOMATISIERUNGS- & REGELUNGSTECHNIK