04 Pervasief meten
Grote toename sensoren voor installatievariabelen
13 NEN vormt Platform Industrial Cyber Security
Voor veiligheid en betrouwbaarheid van kritische installaties
20 ATEX in het Veld
Explosieveiligheid en SIL
Meer Instrumenten
voor kostenverlaging
04 Pervasief meten
Grote toename sensoren voor installatievariabelen
13 NEN vormt Platform Industrial Cyber Security
Voor veiligheid en betrouwbaarheid van kritische installaties
20 ATEX in het Veld
Explosieveiligheid en SIL
Meer Instrumenten
voor kostenverlaging
automatisering informatisering procestechniek instrumentatie
HET IA-VAKBLAD VOOR NEDERLAND EN BELGIE
58ste jaargang [ nummer 5 ] 2014
BACK2BACKPMA AUTOMATIE
Willem van der Bijl
nl.linkedin.com/in/willemvanderbijl
Grote toename sensoren voor installatievariabelen
Pervasief meten
Het was een driedimensionaal spektakel van veldapparatuur, verbonden aan regelende en superviserende werkstations waarop vertaalde gegevens als bruikbare informatie werden getoond. De meetapparatuur was daarbij pervasief aanwezig.
Een interessante ontwikkeling op instrumentatiegebied.
Automatie bezocht de Emerson User Conference in Stuttgart.
Voor de bezoekers was een tentoonstelling ingericht waarbij mij het woord ‘indruk- wekkend’ inviel zodra ik de grote ruimte betrad. De manier waarop een combina- tie was gemaakt met componenten, syste- men, toepassingen, technologieën en mark- ten, was uniek en overzichtelijk tegelijk.
De bezoeker kon letterlijk rondlopen, en werd daarbij geleid door themagerelateerde paden, via gekleurde velden van meten, rege- len en beheren. Het overzicht werd geboden vanuit de centraal geplaatste controlekamer.
Pervasive Sensing
Met de komst van een gedegen draadloze overdracht van meetsignalen in de pro- cesindustrie is de drempel kleiner gewor- den om op méér plaatsen te meten. In mijn
column van maart 2005 schreef ik al over kleine sensoren in het proces: ‘Deze minia- turisering is indrukwekkend; de ontwikke- lingen in nanotechnologie en MEMS (Micro Electro-Mechanical Systems) gaan snel en leveren nieuwe mogelijkheden voor sensoren.
Ik geloof dat deze ontwikkelingen een volle- dig nieuwe interfacing met het proces moge- lijk maken. Een cluster van microsensoren kan ín een procesleiding worden onderge- bracht. Hiermee kunnen de belangrijkste fysische en analytische variabelen worden gemeten. Vervolgens worden de gegevens draadloos overgebracht naar een soort van verzamelmodule (‘procescommunicator’), die ze overdraagt naar het regelsysteem.
Ultralaag stroomverbruik in combinatie met een vorm van energieopwekking uit het pro-
ces maakt het mogelijk dat de ‘sensorcluster’
meerdere jaren relatief ongestoord zijn werk kan doen. Er zijn geen flenzen, las- of schroef- aansluitingen, impulsleidingen en andere vervelende proceskoppelingen meer nodig.
De ‘procescommunicator’ kan zich bevin- den in het veilige gebied, zodat eventuele problemen met explosieveiligheid voorko- men kunnen worden. Bovendien kan hierin een groot aantal rekenfuncties worden uitge- voerd, zodat het regelsysteem slechts enkele superviserende taken overhoudt.’
Emerson voorziet een verdere verspreiding van meetapparatuur doordat de draadloze verbinding voldoende betrouwbaar is en noemt dit ‘pervasive sensing’. Pervasieve metingen, ofwel de breed verspreide aanwe- zigheid van sensoren kunnen belangrijke iOps controlekamer voor Integrated Operation
verbeteringen leveren aan de veiligheid, betrouwbaarheid en duurzaamheid van pro- ductie- en procesinstallaties. De verwach- ting is dat de wereldmarkt voor meetappara- tuur, die nu al zo’n 11,5 miljard euro groot is, maar liefst zal verdubbelen door de nieuwe mogelijkheden. Persoonlijk schat ik dat de kosten voor installatie van een meetpunt in de procesinstallatie voor zo’n tachtig procent bestaan uit het leggen van de verbinding.
De rest is voor de aanschaf en plaatsing van het instrument. Dit zit natuurlijk aan de Capex kant, waar dus al een groot voordeel zit. De feitelijke verdiensten komen uit de operationele kosten. Mits goed verwerkt, leveren meer gegevens van het proces een betere regeling, meer veiligheid, lagere emis- sie en minder ongewenste stops. Direct voor-
deel dus. Een kritische kanttekening hierbij is dat de intelligentie die in de meetappara- tuur wordt gestopt, ook daadwerkelijk iets van het relevante proces weergeeft, en niet alleen van het interne deel van de sensor.
Installatiegegevens
In de procesindustrie is het gebruikelijk de courante procesvariabelen continu te meten. Denk hierbij natuurlijk aan druk, temperatuur, f low, niveau enzovoorts.
De analytische variabelen daarentegen wor- den doorgaans periodiek gemeten, ofschoon de ontwikkelingen al steeds vaker online metingen mogelijk maken. Verwant aan de procesvariabelen zijn de diagnostische gegevens van de meetapparatuur die door de smart functies worden overgedragen. Daar-
uit kan de conditie van de apparatuur en die van het proces worden gedestilleerd. Som- mige geavanceerde softwarepakketten zijn in staat om met slimme combinaties van de aangeboden variabele, de toestand van dynamische componenten zoals pompen en kleppen vast te stellen.
Maar met al deze informatie hebben we het nog steeds over een relatief klein deel van de installatie. Het grootste deel van de instal- latie bestaat uit statische delen, zoals lei- dingen, vaten, filters, mengers, scheiders, kolommen, warmtewisselaars, scrubbers, tanks en dergelijke. Deze zijn ook aan ver- oudering, corrosie en verandering onder- hevig, wat regelmatige in- en uitwendige inspectie en controle noodzaakt. Bovendien schrijven de diverse besluiten, wetten, nor- men en engineering standaarden onderhoud en inspectie voor. Met regelmatige tussen- pozen dienen de koppelingen, flenzen en verbindingen te worden gecontroleerd, de materiaaldikte in verband met corrosie te worden gemeten en de conditie van lassen te worden gecheckt. Het was niet uitzonder- lijk dat enorm energieverlies werd geleden door onopgemerkte schade aan isolatie of juist door isolatie onzichtbare leidinglek- kage. Met de opkomst van ‘smart wireless’
technologie en de vernieuwingen in meet- en installatietechnieken zijn de kosten voor het toevoegen van meetpunten drastisch verlaagd. Verder is de intelligentie in de meetapparatuur verbeterd en biedt de ver- werkende software uitgebreide interpretatie van de data waarbij deze omgezet wordt in informatie zodat direct actie kan worden genomen.
Peter Zornio, chief strategic officer bij Emer- son Process Management zegt: ‘Onze klan- ten willen, net als iedereen, gegevens waar- mee ze direct aan de slag kunnen gaan. Het maakt het leven veiliger, voorspelbaarder en het bespaart ook nog eens kosten, risico en tijd. Dit gaat buiten de controlekamer, de procesvoering en de optimalisatietrajec- ten om. Deze informatie verschaft helder- heid en zekerheid over de kritische aspec- ten van de volledige operatie. Dit kan alleen maar bereikt worden door een uitgebreid en Draadloos meetsysteem voor zand en corrosie
SABIC’s plant in Teesside
‘De metingen zelf zijn gebaseerd op bestaande technologieën, maar die worden op een andere wijze ingezet. Dát is de kracht van de huidige
integratie van pervasief meten.’
breed verspreid netwerk van sensoren die de noodzakelijke installatiegegevens leveren.
Pervasief meten verschaft de basis voor het nieuwe inzicht.’
Bedrijven werken hard aan de toepassing van ‘pervasief meten’, aan het verspreiden van sensoren voor het verkrijgen van instal- latiedata. Zornio: ‘Een Oost-Europees olie- bedrijf installeert momenteel een volledig draadloos netwerk waarmee maar liefst 12.000 sensoren worden toegevoegd om energieverlies, corrosie en kritische lozin- gen beter en directer te kunnen detecteren.
Dit aantal bedraagt zestig procent van de traditionele procesmetingen en is daarmee dus een substantiële uitbreiding.’
Installatiemetingen
We onderscheiden nu proces- en installa- tiemetingen. De laatste zijn metingen van de conditie van de mechanische installa- tie. Het gaat daarbij niet alleen om de grote hoeveelheid metingen, maar vooral ook om de slimme manier waarmee de grote hoe- veelheid data wordt verwerkt en gepresen- teerd tot informatie waarmee direct tot actie kan worden overgegaan. En dát is de kracht van de huidige integratie van perva- sief meten. De metingen zelf zijn qua tech- nologie meestal bestaand, maar er wordt op een andere wijze mee omgegaan of gebruik van gemaakt. De ultrasone piëzo-elektri- sche en puntdetectoren voor meting van het vrijkomen van gevaarlijke stoffen en vlam- detectie van Emerson dochters Net Safety Monitoring en Groveley, vormen een pas-
sende aanvulling op de groep van variabelen die nodig zijn voor conditiemeting van de installatie. Datzelfde geldt voor de andere dochter Roxar, die meetapparatuur ontwik- kelt en produceert voor corrosie- en ero- siemetingen en tevens gebruikmaakt van de draadloze overdracht. De sensoren zijn gebaseerd op de bepaling van elektrische weerstand (ER), galvanische probe (GP) en lineaire polarisatie weerstand (LPR). De ER probe meet de verandering in weerstand tussen een meetsensor in de leiding en een referentie- element. Het metaalverlies bij de
meet sensor geeft een verandering van de weerstand en is daarmee een maat voor de corrosie en erosie. De LPR meting maakt gebruik van de stroomverandering die ont- staat door polarisatie van de elektrodes die zich in het enigszins geleidende proces bevinden. Bij de GP-meting wordt de stroom gemeten tussen een messing en koolstof- stalen probe die afhangt van de hoeveelheid zuurstof in het proces, waarin geen zuurstof zou moeten zitten.
Traditioneel wordt aan roterende machi- nes meting gedaan van trilling en geluid om de conditie en onbalans te bepalen. Bedrij- ven als Brüel & Kjær en GE Bently Nevada hebben daarmee hun sporen verdiend.
Met de acquisitie van CSI heeft Emerson een waardevolle aanvulling in het portfo- lio van installatiemetingen. Trillingen dui- den op onbalans en op overmatige slijtage die beide ontstaan uit toerenoverschrijding, een tekort aan smeerolie, aanlopen, overver- hitting of andere storingen. De combinatie
van trilling- en temperatuurmeting maakt een analyse van de machineconditie moge- lijk. Tevens kan, bij slim combineren van de beschikbare variabelen, worden vastgesteld wat de bron is van de storing, trilling, of het geluid. Bovendien heeft Rosemount een draadloze akoestische condenspotmonitor en een opschroeftemperatuursensor die een mooie aanvulling vormen op de installatie- metingen.
Integrated Operatie
Met het concept iOps, integrated operatie, doelt Emerson op de integratie van diverse operationele werkgroepen binnen een pro- cesoperatie. De werkgroepen kunnen zich op verschillende locaties bevinden en hebben ieder eigen deskundigheid en disciplines.
Door middel van gereedschappen voor com- municatie, zoals videoconferentie en geza- menlijke presentatie van zowel real-time proces- als installatievariabelen, is interac- tieve samenwerking mogelijk, ook wel colla- boratie genoemd. Bij de Emerson User Con- ferentie was in het hart van de grote zaal een iOps kamer ingericht. Hier werden demon- straties gegeven van de collaboratieve bedie- ning van gesimuleerde processen. Actueel aanwezige operators werkten samen met de technische dienst die on-site was, met een zakenrelatie in Japan, een remote weersta- tion en een reizende partner. Op basis van pompconditie, tankvoorraad, productvraag en -prijs en bronlocatie konden de juiste oplijning en capaciteit van bron en gewenste uitstroomleiding geschakeld en ingesteld worden. Een indrukwekkende simulatie.
Pervasief meten, geïntegreerde operatie, draadloze overdracht, actionele gegevens- analyse, intuïtieve presentatie. Allemaal essentiële componenten van een moderne bedrijfsvoering. Meer doen met minder mensen kan alleen veilig en efficiënt als de juiste mensen met geschikte competenties gebruik kunnen maken van een veel gro- tere variëteit aan variabelen en adequate hulpmiddelen voor interpretatie van dit (ver)grote aanbod aan gegevens.
Meer informatie zie www.emersonprocess.nl Pervasief meten op koeltoren
