Hvor kan jeg bruke automasjon?
Langs verdikjeden for hydrogen finnes det systemer og prosesser som kan automatiseres for å forbedre effektivitet, sikkerhet og kostnadseffektivitet. Disse inkluderer produksjon, lagring, distribusjon og bruk av hydrogen.
- Elektrolysatorer: Automasjon av elektrolyseprosesser (f.eks. PEM, alkalisk elektrolyse, høytemperaturelektrolyse), inkludert styring av energiforbruk, vannstrøm og optimalisering av driftsparametere
- Hydrogenbehandling: Automasjon av prosesser for å fjerne urenheter og øke renheten av hydrogen, for eksempel gjennom trykksvingabsorpsjon (PSA).
- Kompressorer: Automatisert styring og overvåking av hydrogenkomprimering for lagring eller transport.
- Hydrogenlagring: Automatisert overvåking av fyllingsnivå, trykk og temperatur i høytrykkstanker. Automatisert styring av kjøling og trykkhåndtering for lagring av flytende hydrogen. Automasjon av lasting og lossing samt temperatur- og trykkregulering.
- Fyllestasjoninfrastruktur: Automasjon av påfyllingsprosesser, overvåking av fyllingsnivåer og sikkerhetsmekanismer i hydrogenfyllestasjoner for kjøretøy.
- Brenselcellesystemer: Automatisert overvåking og styring av brenselcelledrift, inkludert regulering av gasstilførsel, temperaturstyring og effektivitetsoptimalisering.
I alle prosesser brukes sensorteknologi for å måle prosessparametere som ledningsevne, trykk, strømningshastighet og temperatur, og prosessen styres via aktuatorteknologi (f.eks. ventilteknologi, pumper). Hvis denne styringen og overvåkingen skjer via et kommunikasjonsgrensesnitt og automasjon, kalles dette prosessautomasjon.
Hvilken sensor- og aktuatorteknologi finnes, og hvilke typer brukes i hydrogenapplikasjoner?
Sensorteknologi
Sensorteknologi i hydrogenapplikasjoner registrerer fysiske størrelser som trykk, temperatur, ledningsevne og strømningshastighet, som er viktige for å styre prosesser. Det finnes to ulike signaltyper: - Digitale signaler: gir ut diskrete verdier, som et inngangs-/utgangssignal. - Analoge signaler: gir ut kontinuerlige signaler, f.eks. 4–20 mA for finjusterte regulatorer.
Aktuatorteknologi
Aktuatorteknologi omfatter komponenter som utfører fysiske bevegelser i prosesser, som åpning og stenging av ventiler eller styring av pumper. Disse aktuatorene styres av elektriske signaler.
Hvilke kommunikasjonsgrensesnitt er egnede?
Fremtidssikre hydrogenanlegg krever intelligent nettverk og kommunikasjon mellom regulatorer, sensorer, aktuatorer og overvåkingssystemer. Ulike kommunikasjonsgrensesnitt er nødvendige for å sikre effektiv utveksling av data, statusinformasjon og kommandoer.
Typiske feltbussystemer brukt i slike anlegg inkluderer:
- Ethernet: En allsidig og utbredt nettverksprotokoll som muliggjør høy overføringshastighet og sømløs integrasjon med IT-systemer.
- CAN-buss: (Controller Area Network): En robust protokoll for nettverkskobling av regulatorer og enheter i sanntidsapplikasjoner; ideelt for krevende automasjonsoppgaver.
- PROFIBUS: Et etablert feltbussystem som tilbyr rask og pålitelig kommunikasjon mellom prosess-enheter og regulatorer.
Disse grensesnittene spiller en sentral rolle i integrasjonen og automasjonen av komplekse prosesser i hydrogenanlegg.
Hvilke protokoller kan brukes?
I moderne hydrogenanlegg er pålitelige kommunikasjonsprotokoller avgjørende for effektiv overføring av alle relevante måleverdier, utgangsverdier og diagnostiske data til styresystemene (PLS-er). Bruken av egnede protokoller minimerer kablingsarbeid og sikrer stabil dataoverføring.
De viktigste protokollene inkluderer:
- PROFINET, EtherCAT, Modbus TCP/IP, EtherNet/IP
- PROFIBUS DP, CANopen
- büS (proprietær CAN-basert buss for effektiv nettverkskobling og kombinert kommunikasjon mellom mange enheter og overordnede regulatorer, enklere enhetsbytte) / EDIP(applikasjonsprotokoll)
Disse protokollene sikrer effektiv og pålitelig kommunikasjon mellom de ulike komponentene i hydrogenanlegget og bidrar til effektiv prosessautomasjon. Du kan finne mer informasjon om protokollene her.
Hvilken type automasjon er tilgjengelig for meg?
Automasjon kan implementeres på ulike måter: sentralisert (med og uten styreskap) eller desentralisert. Hvilket konsept passer for din hydrogenapplikasjon? Vi presenterer begge konseptene for deg og hjelper deg med å finne den beste løsningen for dine behov.
Sentralisert automasjon
Slik fungerer det Avhengig av dine krav kan det distribuerte automasjonskonseptet implementeres i anlegget ditt med eller uten et styreskap. Når du bruker styreskap, kan automasjon gjennomføres effektivt og økonomisk med AirLINE Quick, ettersom ventiløyer kan monteres direkte på styreskapets vegg eller gulv. Dette gir redusert kabling og færre ledninger, noe som igjen reduserer mengden trykkluft som kreves. Hvis du velger en variant uten styreskap, er det mulig å bruke ventiløyer med høy beskyttelsesgrad. Fordelen i dette tilfellet er at du er nær prosessen og trenger færre ekstra kabelkanaler, slanger og rørføringer.
Fordeler med sentralisert automasjon: ✓ Rask installasjon og pålitelige prosesser takket være korte avstander og fleksibel, plassbesparende installasjon ✓ Redusert forbruk av trykkluft og energi gjør systemet raskere, mer økonomisk og mer effektivt ✓ Enkel overvåking og rengjøring takket være robuste prosessenheter med høy konsentrasjon av ventiler ✓ Færre slanger, ledninger og kabelkanaler takket være nærhet til behandlingsprosessen
Et utvalg av komponentene som kan brukes
Lær mer om sentralisert automasjon her:
Desentralisert automasjon
Slik fungerer det Hver prosessventil styres individuelt og forsynes via sitt eget smarte styrehode. Med hjelp av styrehodene og de tilsvarende digitale kommunikasjonsmulighetene blir standardventiler til intelligente feltenheter. Prosessventiler signaliserer sin bryterstatus via LED-lamper, og gir dermed en utmerket oversikt over hele prosessen.
Fordeler med desentralisert automasjon: ✓ Enkel overvåking av prosessen på stedet eliminerer feilsøking og sikrer vannbehandlingsanleggets tilgjengelighet ✓ Intelligente, hurtigskiftende ventilsystemer er spesielt fleksible, oversiktlige og pålitelige ✓ Enklere oppstart, vedlikehold og utvidelse takket være individuelle løsninger ✓ Nærhet til behandlingsprosessen reduserer behovet for trykkluft, energi, pneumatiske slanger, ledninger og kabelkanaler
Et utvalg av komponentene som kan brukes
Vil du lære mer om desentralisert automasjon? Klikk her:
Nyttig informasjon om automasjon av hydrogenapplikasjoner
Når er det verdt å vurdere desentralisert automasjon fremfor en sentralisert løsning?
Innen hydrogenteknisk automasjon står designere og anleggsplanleggere ofte overfor følgende spørsmål: Bør styringen sentraliseres via en ventiløy eller desentraliseres direkte ved aktuatoren? Begge tilnærmingene har sine spesifikke styrker – og valget avhenger i stor grad av kravene til den aktuelle applikasjonen.
Konklusjon Beslutningen om sentralisert eller desentralisert automasjon avhenger av faktorer som luftstrøm, installasjonsarbeid, miljøforhold og kostnader. Begge konseptene har sin plass – og når du velger Bürkert, får du alltid følgende: skreddersydde løsninger for sentralisert og desentralisert automasjon som er tilpasset til dine spesifikke krav innen hydrogenteknologi.
Hvordan kan funksjonell sikkerhet implementeres pålitelig i hydrogenautomasjon – og hvilken rolle spiller ventiløyer og magnetventiler i dette?
Funksjonell sikkerhet starter med riktig systemarkitektur. Funksjonell sikkerhet er et kjerneelement i sikkerhetskritiske hydrogenapplikasjoner – for eksempel når det gjelder styring av kuleventiler eller spjeldventiler. Målet er å pålitelig utføre definerte sikkerhetsfunksjoner som sikker avstenging av prosesser ved feil.
Typisk applikasjon Et eksempel er sikring av en hydrogenprosess der en kuleventil må lukkes sikkert i en nødsituasjon. Kombinasjonen av ventiløy og magnetventil sikrer at avstengingen skjer pålitelig selv ved strømbrudd eller systemfeil.
Konklusjon Den funksjonelle sikkerheten i et hydrogensystem (f.eks. elektrolysator) bestemmes i stor grad av systemarkitekturen til sikkerhetsfunksjonene. Med Bürkert får du en løsning som tilfredsstiller kravene dine til sikkerhet, integrasjon og diagnostikk. Kombinasjonen av ventiløy og sikkerhetsgodkjente magnetventiler muliggjør fleksibel, skalerbar og standardkompatibel implementering av dine sikkerhetsfunksjoner – skreddersydd for hydrogenteknisk automasjon.
Løsning med komponenter fra Bürkert: Bürkerts løsninger muliggjør en fleksibel, skalerbar og pålitelig implementering av funksjonelle sikkerhetsfunksjoner i automasjonen av hydrogensystemer. Valg av komponenter og systemer er basert på systemarkitekturen og de relevante SIL-kravene.
Bürkert tilbyr et gjennomtenkt konsept for implementering av funksjonell sikkerhet:
- Ventiløya Type 8647 AirLINE SP er et modulært, elektropneumatisk automasjonssystem som er spesielt utviklet for integrering i SIMATIC ET 200SP- og PCS 7-systemene fra Siemens.
- I kombinasjon med Type 6518 og 6519magnetventiler, som er klassifisert for funksjonell sikkerhet, kan man oppnå en sikkerhetsrelatert avstenging av prosessventiler.
- Løsningen støtter oppnåelse av definerte ytelsesnivåer (f.eks. SIL2) i henhold til IEC 61508.
- Posisjonsindikatorer på de pneumatiske komponentene muliggjør diagnostikk direkte på pilotventilen, noe som forenkler oppstart og vedlikehold.
- Ventiløya er ATEX- og IECEx-sertifisert, noe som betyr at den også kan brukes i potensielt eksplosive omgivelser.
Hvorfor er eksplosjonsbeskyttelse så kritisk innen hydrogenteknisk automasjon – og hvordan kan pneumatiske systemer trygt integreres i sone 1 og 2?
I hydrogenteknologi er eksplosjonsbeskyttelse av avgjørende betydning. På grunn av hydrogenets svært lave minste antennelsesenergi og brede eksplosjonsgrenser er bruk av elektrisk og elektronisk utstyr i potensielt eksplosive atmosfærer underlagt spesielt høye sikkerhetskrav. Spesielt må automasjonsteknologien utformes slik at potensielle tennkilder pålitelig utelukkes. Anleggsplanleggere står overfor oppgaven med å føre elektriske signaler sikkert gjennom egnede konsepter for antennelsesbeskyttelse – som egensikring eller flammebeskyttede kapslinger – og korrekt sikre kritiske grensesnitt til pneumatiske systemer uten å begrense anleggets tilgjengelighet unødvendig.
Konklusjon Sikkerhet i potensielt eksplosive atmosfærer tåler ingen kompromisser. Med Bürkert kan du stole på testet sikkerhet, som går hånd i hånd med høy funksjonalitet. Enten det er en sentralisert ventiløy i et sertifisert styreskap eller desentraliserte Ex-komponenter direkte ved prosessen, leverer Bürkert de riktige ATEX- og IECEx-kompatible løsningene for en sikker hydrogenfremtid.
Bürkerts løsning for eksplosjonsbeskyttelse: Bürkert tilbyr et omfattende produktsortiment som er spesielt utviklet for å oppfylle kravene i sone 1 og 2, samt for klasse-/divisjonsmarkeder.
- Ventiløya Type 8650 AirLINE Ex er spesielt utviklet for bruk i sone 1 og gir maksimal sikkerhet i en kompakt utforming.
- For sone 2 tilbyr ventiløya Type 8647, i kombinasjon med Siemens-systemet, en svært effektiv løsning som kan installeres direkte i Ex-området.
- Sertifiserte magnetventiler (f.eks. Type 6519 Ex): Disse ventilene finnes i ulike typer beskyttelse og muliggjør sikker styring av prosessaktuatorer direkte på stedet.
- Systemhaus’ kompetanse: Bürkert leverer fullt sertifiserte løsninger for styreskap (Bürkert Systemhaus) som er testet og klare for tilkobling, noe som forenkler godkjenningsprosessen betydelig for anleggsoperatører.
Trenger du mer informasjon?
Er du interessert i andre fluidtekniske løsninger for elektrolysatorer?
Last ned hele hydrogenkatalogen her