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Kathodischer Korrosionsschutz
KKS-Lösungen für Rohrleitungen mit ACOS CPS, ACOS 720 und WinKKS
Was ist Korrosion? Korrosion, umgangssprachlich auch “Rosten”
genannt, ist die Reaktion eines metallischen Werk-
stoffes mit seiner Umgebung, die eine messbare Ver-
änderung des Werkstoffes bewirkt und zur Zerstö-
rung des Werkstoffes führt. Über passiven Korro-
sionsschutz, den Überzug des Werkstoffs mit schüt-
zenden Materialien wie Polyethylen oder Bitumen,
kann nur ein unzureichender Schutz gegen Korrosion
gewährleistet werden.
Was ist KKS?Der kathodische Korrosionsschutz (KKS) ist ein
elektrochemisches Schutzverfahren, bei dem ein
elektrischer Gleichstrom von den galvanischen Ano-
den, die meist aus Ferrosilicium, Graphit oder Mag-
netit bestehen, über das Erdreich zu den kritischen
Bereichen der Rohrleitung fließt und in die beschä-
digten Stellen der Umhüllung eindringt. Durch diesen
Schutzstrom erfolgt an der Metalloberfläche im
Elektrolyten eine kathodische Polarisation:
Die Metallionen können nicht aus der Metalloberflä-
che gelöst werden und somit kann keine Korrosion
stattfinden.
Die Stärke des für einen optimalen kathodischen
Schutz notwendigen Stroms richtet sich nach dem
Material und der Oberflächenbeschaffenheit der
Rohrleitung. Um den Schutzstrom stufenlos an alle
Anforderungen anpassen zu können, werden daher
regelbare Gleichrichter verwendet.
Das Potential des Schutzobjektes wird über eine
Bezugselektrode, die neben der Rohrleitung einge-
baut wird, gemessen.
Alle von der Schutzstation erfassten und gemesse-
nen Werte werden dann über eine Fernwirkfunktiona-
lität an ein Führungs- oder Leitsytem gesendet und
dort analysiert.
Mit den gesammelten und analysierten Daten können
Rohrleitungszustände überwacht und Instandhal-
tungsmaßnahmen geplant werden.
Beim Bau von Rohrleitungen fallen enorme Investitionsko-
sten an. Wenn eine Leitung durch Korrosion beschädigt wird,
können extrem hohe Aufwendungen für Sach- und Umwelt-
schäden sowie für Produktionsausfälle entstehen, im
schlimmsten Fall können sogar Personenschäden verursacht
werden.
Die wirksamste Methode um dies zu verhindern und somit
die Umwelt und Personen zu schützen, stellt der kathodische
Korrosionsschutz dar. Die dadurch entstehenden Unterhal-
tungskosten für Rohrleitungen belaufen sich nur auf einen
geringen Bruchteil der Kosten, die eine leck gewordene Lei-
tung verursacht. Durch die Anwendung eines durchgängigen
Konzepts des kathodischen Korrosionsschutzes (KKS) kön-
nen diese weiter gesenkt werden.
Der Lieferumfang der IDS GmbH umfasst die gesamte Pro-
duktkette, vom Kathodenschutzsystem ACOS CPS im Feld,
bis hin zur Datenübertragung über das Kleinfernwirkgerät
ACOS 720 zu dem Auswertungs- und Analysetool WinKKS .
KKS – Kathodischer Korrosionsschutz
Schutzstation
Messstelle
BezugselektrodeGeschützte Rohrleitung
Anodenkabel (+)
+ -
Kathodenanschluss (-)
Schutzstrom
Durch Korrosion beschädigtes Rohr
ACOS CPS 300 ACOS CPS 600 ACOS CPS 1200
Schutzstrom 0...30V
0...10A
0...30 V, 0...20 A oder
0...50 V, 0...12 A
2 x (0...30 V, 0...20 A) oder
2x (0...50 V, 0...12 A) oder
0...30 V, 0...20 A;
0...50 V, 0...12 A
Spannungsversorgung 185...265 Veff / 50 Hz
Wirkungsgrad 85%
Abmessungen (H x B x T) 230 x 175 x 135 mm 230 x 350 x 270 mm
Normen DIN EN 60 950, DIN EN 55022, DIN EN 61000-3-2,3, DIN EN 61000-6-2
Umgebungsbedingungen -10°... +50°C
ACOS CPS – Kathodische Schutzstation
Lösung von IDSMit der kathodischen Schutzstation ACOS CPS, dem
Fernwirk- und Automatisierungsgerät ACOS 720 und
dem Führungssystem WinKKS stellt die IDS GmbH
eine hochintegrative Systemlösung zur Verfügung,
die sowohl die Anforderungen von Fernleitungsbetrei-
bern als auch von Ortsnetzbetreibern erfüllt und die
Einhaltung der geltenden Normen G 412 und GW 12
gewährleistet. Die Lebensdauer der Anlagen wird um
ein Vielfaches gesteigert und somit die Versorgungs-
sicherheit gewährleistet. Die vorgenommen Maßnah-
men werden umfassend dokumentiert und archiviert.
Die kathodische Schutzstation ACOS CPS zeichnet
sich durch eine hohe Betriebssicherheit und eine voll-
ständige Automatisierung der Prozesse aus.
Aufbau Die Schutzstation verfügt über einen Zweiweggleich-
richter mit einem stufenlos regulierbaren Leistungsteil
sowie über eine entsprechende Messeinrichtung für
die Überwachung der Funktion. Ein Vorteil dieses
Gleichrichters ist, dass die Anoden ohne einen galva-
nisch bedingten Materialverlust über beinahe unend-
liche Standzeiten genutzt werden können.
In die Bezugselektrode (Cu/CuSO4) wurde ein Ein-
gangsfilter integriert, der die Induktionswechselspan-
nung entstört, eine galvanische Trennung bildet und
die interne Resistenz erhöht.
Der Eingang der Versorgungsspannung und der
Spannungsausgang der Station sind gegen Über-
spannung geschützt.
Die Status der Spannungen werden messtechnisch
überwacht.
Damit selbst bei einem Stromausfall ein fehlerfreier
Betrieb gewärleistet werden kann, wird die Station
mit zwei 12 V-Akkus, die je über eine Kapazität von
7,2 Amperstunden verfügen, geliefert. Der Energie-
bedarf des gesamten Rohrleitungsschutzes wird
durch eine automatische Regulierung des Schutzpo-
tentials und der Stromdichte stark reduziert.
ACOS CPS ist gegen einen unberechtigten Zugriff
gesichert.
SteuerungDie Bedienung der Station kann entweder direkt vor
Ort über das Bedienpanel oder aus der Ferne über
das Fernwirkgerät ACOS 720 erfolgen. Eingestellt
werden die Stationsparameter über die Sollwerte
Ausgabestrom, Ausgabespannung, Schutzspannung
und den Prozentsatz der Spannungsausgabe.
VariantenDas System liegt in den Varianten ACOS CPS 300,
ACOS CPS 600 und ACOS CPS 1200 vor, die über
einen unterschiedlichen Schutzstrom-Bereich verfü-
gen. So kann für jede Anforderung immer eine pas-
sende Station gewählt werden.
Ausgabeparameter Die Messwerte Schutzpotential, Quellenausgabe-
spannung und Quellenausgabestrom werden zyk-
lisch oder ereignisorientiert erfasst.
Über das Fernwirk- und Automatisierungsgerät
ACOS 720 erfolgt die Datenerfassung, Fernübertra-
gung sowie Steuerung des kathodischen Korrosions-
schutzes.
ACOS 720 wird direkt auf einer 35mm DIN-Hutschie-
ne montiert und ist mit vier digitalen Eingängen, vier
digitalen Ausgängen sowie zwei analogen Eingängen
und einem analogen Ausgang im Datenumfang so
ausgelegt, dass typische Kleinanalagen überwacht,
gesteuert und automatisiert werden können. Als
Erweiterung können bis zu acht Kompakt-I/O-Module
über einen 100 Mbit EtherCAT-Bus angeschlossen
werden.
Automatisierung Automatisierungsaufgaben werden mit der intergier-
ten Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS)
gemäß IEC 61131-3 realisiert.
ParametrierungACOS 720 kann über das Engineeringtool ACOS ET
lokal über einen USB- oder Netzwerkanschluss oder
alternativ als Fernparametrierung über die Daten-
übertragungsinfrastruktur in Betrieb genommen wer-
den. Die Programmierung der integrierten SPS
erfolgt über CoDeSys® V3.
Optional können Parametrierung und Archivwerte auf
einer microSD-Card abgelegt werden. Dies ermög-
licht den Austausch von defekten Geräten ohne die
Zuhilfenahme von Parametrier-Werkzeugen.
KommunikationACOS 720 verfügt über eine Netzwerkschnittstelle
sowie zwei serielle RS232 Schnittstellen. Diese kön-
nen sowohl für die Datenfernübertragung als auch für
den Anschluss des örtlichen Bedienpanels genutzt
werden. Optional steht ein internes GSM/GPRS-
Modem zur Verfügung.
Folgende Protokolle werden unterstützt:
IEC 60870-5-101 Master/Slave
IEC 60870-5-104 Client/Server
IEC 60870-5-103 Master
Modbus RTU Master/Slave
Modbus TCP Client
PPP-Protokoll
Für eine gesicherte Datenfernübertragung steht
OpenVPN zur Verfügung. Dabei kann das Fernwirk-
und Automatisierungsgerät ACOS 720 als OpenVPN-
Client eine Verbindung zu einem OpenVPN-Server
aufbauen.
ACOS 720 - Fernwirk- und Automatisierungsgerät
ACOS 720 Technische Daten
Spannungs-
versorgung
24 VDC / 15 Watt ± 20%
mit galvanischer Trennung
4 Digitale Eingänge Nennspannung 24 V DC ± 20 %
gemeinsam gewurzelt
4 Digitale Ausgänge Nennspannung 24 VDC ± 20 %
gemeinsam gewurzelt
Ausführung als Transistorausgänge
2 Analoge Eingänge Eingangsbereich ± 25 mA
16 Bit
1 Analoger Ausgang Ausgangsstrom ± 20 mA
16 Bit
Bürde < 450 Ω
EtherCAT Busanschaltung für Erweiterung mit bis zu 8
Kompakt-IO-Modulen
Kommunikations-
schnittstellen
2 x RS232
1 x Ethernet
Service-Schnittstelle Mini USB-Buchse Typ B
Abmessungen
(HxBxT)
183 x 132 x 46mm
Neben den Daten der Kathodischen Schutzstation,
die über ACOS 720 übertragen werden, fallen bei der
Ausführung der notwendigen Tätigkeiten im KKS wei-
tere enorme Datenmengen aus unterschiedlichen
Softwaresystemen und anderen Messungen an, die
zudem langjährig zum Nachweis des KKS zu archi-
vieren sind. Mit dem innovativen Informationssystem
zur Dokumentation und Analyse von Bestands- und
Bewegungsdaten WinKKS können Stammdaten zu
Rohrleitungsnetzen, KKS-Anlagen und Messstellen
zentral verwaltet werden. Mit WinKKS steht eine
homogene Plattform zur Verfügung, mit der eine auf
den vollständigen Daten beruhende KKS Analyse
erstellt und die Prozesse optimiert werden können:
Die Pflegehoheit lässt sich auf Attributebene konfigu-
rieren, die enge Anbindung garantiert verlässliche
Analysegrundlagen.
Dokumentenverwaltung Weiterhin unterstützt Sie die integrierte Dokumenten-
verwaltung bei der Bereitstellung von Informationen.
So sind Sie immer umfassend über den Zustand
Ihrer Betriebsmittel informiert und können diese Infor-
mationen zur effizienten Planung von Messungen
und Instandhaltungsmaßnahmen inklusive Terminre-
visionen verwenden.
Die aktuellen Stammdaten können an Messsysteme
weitergegeben werden.
Auswertung der Messung WinKKS stellt für sämtliche Messmethoden Funktio-
nen zur optimalen Auswertung zur Verfügung, von
der Darstellung von Potenzialplänen und anderen
Messdiagrammen über Messprotokolle und Statisti-
ken hin zur automatischen Erkennung von Grenz-
wertüberschreitungen. Diese Auswertungen können
für bestimmte Bereiche oder komplette Messungen
ausgedruckt werden. Bei der grafischen Darstellung
über den Rohrleitungsverlauf kann beliebig gescrollt
werden, man ist nicht auf eine seitenweise Darstel-
lung beschränkt.
Integration in GIS und SAP R/3WinKKS lässt sich problemlos an Ihr Geoinforma-
tions- (GIS/ NIS) oder Instandhaltungssystem anbin-
den – ganz gleich, von welchem Hersteller. Ermög-
licht wird dies durch intelligente, individuell konfigu-
rierbare CORBA- und XML-Schnittstellen. Die Inte-
gration von SAP R/3 PM ist auf der Prozessebene
über den Business Connector, auf der Benutzerebe-
ne durch das WinKKS Business Package für das
SAP Enterprise Portal möglich.
WinKKS – Führungssystem für den kathodischen Korrosionsschutz
Topologie-EditorFernüberwachungsmessungen
Übersicht Überwachungsmessreihen Überwachungsmessreihe
IDS GmbH
Nobelstraße 18
D-76275 Ettlingen
Telefon +49 72 43 218-0
Telefax +49 72 43 218-1 00
E-Mail [email protected]
Internet www.ids.de • Technische Änderungen vorbehalten
Durch die direkte Einbindung in Ihre Basisanwendun-
gen ist WinKKS damit universell einsetzbar. Neben
dem Zeitvorsprung ergeben sich für Sie damit deutli-
che Kostenvorteile.
Topologie-EditorDer Topologie-Editor dient speziell der Erfassung,
Pflege, Navigation und grafischen Ansicht der Daten
und ist aufgrund seiner schlanken Struktur besonders
für den mobilen Einsatz geeignet. Er bietet zwei
unterschiedliche Sichten an, eine topologische und
eine schematische. So können neben den lagerichti-
gen Darstellungen der Objekte mit hinterlegten
Raster- oder Vektordaten Schemapläne zur Orientie-
rung verwendet werden.
Mobile Datenerfassung Ein mobiler Außendiensteinsatz im Offline-Betrieb
sowie eine automatische Synchronisation der Daten
im Online-Betrieb ist gewährleistet: Messdaten aus
einem mobilen Datensystem können ebenso wie
Daten aus unterschiedlichen Fernüberwachungssy-
stemen weiterverarbeitet werden. Die relevanten
Stammdaten werden in WinKKS gepflegt und, wenn
notwendig, an die mobile Datenerfassung oder Fern-
überwachung weitergeleitet. Hier erfasste Daten
wiederum werden automatisch oder auf Anforderung
von WinKKS abgerufen. "KKS im Rohrgraben" –
durch WinKKS keine Vision mehr, sondern Realität.
Skalierbarkeit von WinKKS Für WinKKS stehen Client-/Server-Produkte genauso
wie eine preiswerte Standalone-Version zur Verfü-
gung.
Zentrale Aufgabenstellungen Schneller Überblick durch Zusammenführung
und Archivierung aller KKS-relevanten
Informationen
Optimierte Planung von KKS-Systemen
Vereinfachte Planung und Terminverfolgung für
Instandhaltungsaktivitäten
Schneller Zugriff auf Dokumente und
Messungen
Vergleichbarkeit verschiedener Messmethoden
Auswertungen von Abweichungen und Fehlern
Direkte Verknüpfung zwischen Netztopologie
und KKS-Daten
Homogene Datenbank ohne Redundanzen
WinKKS – Führungssystem für den kathodischen Korrosionsschutz