Realisierung eines Emissionsdaten-Auswertesystems für die Entsorgungsbetriebe Simmering Ges.m.b.H

Author(s):
Ing. Werner Charvat - ProTec Prozessleittechnik Ges.m.b.H
Ing. Gerhard Grass - ProTec Prozessleittechnik Ges.m.b.H

Industry:
ATE/Instrumentation

Products:
FieldPoint

The Challenge:
Entwicklung eines Emissionsdaten-Auswertesystems zur Dokumentation der Einhaltung der behördlich festgelegten Grenzwerte für die Schadstoffemission. Bei der Implementierung dieses Rechnersystems ist die Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften und der ÖNorm M9412 von verpflichtender Bedeutung.

The Solution:
Für die Realisierung des EWR wurde ein redundantes Systemkonzept mit verteilter I/O-Erfassung gewählt. Das System besteht aus zwei ident ausgeführten Leitrechnern, die autonom im Master/Standby-Betrieb arbeiten.

Die Entsorgungsbetriebe Simmering Ges.m.b.H entsorgen Sonderabfall in einer speziell für diesen Anwendungszweck konzipierten Anlage. Um die Einhaltung der Grenzwerte für die Emission von Schadstoffen zu dokumentieren, wurde auf Basis Lookout 4.0 ein Emissionsdaten-Auswertesystem (EWR) realisiert. Als Hardwareplattform dienen Industrierechner unter dem Betriebssystem Windows NT. Die Erfassung der Messdaten erfolgt mit FieldPoint-Modulen, die über TCP/IP in das Leitrechner LAN eingebunden sind. Die Bedienung und Beobachtung des Prozesses über Visualisierungsclients erfolgt in den drei Betriebswarten.

Einführung

Die Entsorgungsbetriebe Simmering Ges.m.b.H (EbS) betreiben eine Verbrennungsanlage für Sondermüll. Die EbS entsorgen in ihrer Anlage nicht nur gefährliche Abfälle aus Industrie und Gewerbe, den in der nahe gelegenen Hauptkläranlage der Stadt Wien anfallenden Klärschlamm, als auch Spitalsmüll. Die Verbrennung des Sondermülls erfolgt bei EbS in zwei Drehrohröfen und drei Wirbelschichtöfen. Die Rauchgasreinigung erfolgt durch eine mehrstufige Reinigungsanlage. Um die Einhaltung der behördlich festgelegten Grenzwerte für die Schadstoffemission zu dokumentieren, wurde ein Emissionsdaten-Auswertesystem entwickelt. Bei der Implementierung dieses Rechnersystems ist die Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften und der ÖNorm M9412 von verpflichtender Bedeutung. 

Anforderungen an den EWR

- Die implementierte Software muß eine „quasikontinuierliche“ Messung ermöglichen. Die ÖNorm versteht darin die zyklische Abfrage der Messwerte in einem einstellbaren Raster. 

- Die Konfiguration des Systems muß ohne spezielle Kenntnisse an einer geeigneten Bedienoberfläche durchführbar sein und automatisch dokumentiert werden.

- Die erfassten Messwerte müssen einer elektrischen und physikalischen Plausibilitätsprüfung unterzogen werden.

- Die Archivierungsdauer für die Grunddaten beträgt 72 Monate.

- Die Verfügbarkeit des Systems muß mehr als 90% bezogen auf 1 Monat betragen.

Systemkonzept

Auf Grund dieser Anforderungen wurde für die Realisierung des EWR ein redundantes Systemkonzept mit verteilter I/O-Erfassung gewählt. Das System besteht aus zwei ident ausgeführten Leitrechnern, die autonom im Master/Standby-Betrieb arbeiten. 

Durch die Ankopplung der FieldPoint-Module über TCP/IP wird der gleichzeitige Zugriff der Leitrechner auf die IO-Module ermöglicht. Die Datenübertragung über Glasfaserkabel und die Installation der Module in der Nähe der Analysegeräte stellen eine hohe Qualität und Störungsfreiheit der Messwerte sicher. 

Die Datenaufzeichnung erfolgt parallel auf beiden Leitrechnern. Neben der Aufgabe der Datenerfassung und Berechnung der Emissionswerte übernehmen die Leitrechner auch die Steuerung der Klappen für die Rauchgaszuführung zu den Analysegeräten. 

Die Anzeige der Emissionsdaten erfolgt über Visualisierungsrechner, die auf den drei Betriebswarten installiert sind. 

Systemplattform

Als Leitrechner kommen Industrierechner Dual-PIII/600 unter dem Betriebssystem Windows NT4 zum Einsatz. Die EWR-Software selbst ist in Lookout 4.0 implementiert. Aufgrund der Größe des Projektes und des Datenumfanges ist die Funktionalität des EWR in 44 einzelne Lookout-Tasks aufgeteilt.
Die Visualisierungsrechner bestehen aus Industrierechnern PIII/600 unter Windows NT4. Die Visualisierung ist ebenfalls unter Lookout 4.0 implementiert und umfasst ca. 70 Einzelbilder.

In der derzeitigen Ausbaustufe verarbeitet das System:
- 500 Meßwerte
- 600 Digitalsignale
- 500 Alarme

Parametrierung

Die von der ÖNORM geforderte Parametrierbarkeit des Systems wird über eine Konfigurationsoberfläche erreicht, in der der Benutzer mit entsprechender Berechtigung Eingabe und Änderung der Parameter durchführen kann. Hier werden von der Festlegung der Namensgebung der einzelnen Signale bis zu den technologischen Vorgaben für die Berechnung der Emissionswerte aus den gemessenen Rohdaten alle erforderlichen Parameter eingegeben. Dies umfasst neben den Berechnungsvorschriften die Grenzwertprüfung und die Einbindung von digitalen Informationen wie Gerätestörung, Kalibrierung und Wartung. 

Die Parametrierung der Konfigurationsdaten erfolgt online, dass heißt, ohne den regulären Betrieb zu unterbrechen.

Nach Abschluß der Dateneingabe müssen die durchgeführten Änderungen vom Bediener unter Eingabe einer Begründung und seines Namens freigeschaltet werden. Die Änderungen werden für die Behörde automatisch dokumentiert.

Visualisierung

Die Anzeige von Emissionsdaten, Anlagenzustand, Wetterdaten und anderern relevanten Informationen erfolgt auf den drei Betriebswarten. 

Die Benutzer haben neben der Bobachtung der Emissionsdaten die Möglichkeit, Hardcopy-Ausdrucke anzufertigen bzw. Protokolle der Emissionsdaten ausdrucken zu lassen.

Aufgrund der redundanten Ausführung der Leitrechner und der Netzwerkfähigkeit von Lookout konnte eine stoßfreie Umschaltung der Visualisierung auf den betriebführenden Leitrechner implementiert werden. 

Die Messwertübersicht stellt den Kern der Visualisierung dar. Hier werden dem Betriebspersonal alle emissionsrelevanten Daten in tabellarischer Form angeboten.

Die Balken/Trend-Darstellung gibt einen Überblick über die Emissionswerte der vergangenen Halbstunde.

Zusammenfassung

Durch den modularen Aufbau der Hardware und Software im vorliegenden Projekt ist eine hohe Wiederverwertbarkeit der einzelnen Systemteile gegeben. Die funktionsorientierte Implementierung und hohe Parametrierbarkeit der EWRKernsoftware ermöglichen die Weiterverwendung der einzelnen Module in weiteren Projekten ohne erheblichen Aufwand in die Anpassung an technologische Gegebenheiten in Kauf nehmen zu müssen.

Literatur

[1] Bank, Mathias : Basiswissen Umwelttechnik, Vogel Buchverlag, Würzburg 1993
[2] ÖNORM M9412: Anforderungen an Auswerteeinrichtungen für kontinuierliche Emissionsmessung luftverunreinigender Stoffe
[3] Kodex Umweltrecht: Luftreinhaltegesetz für Kesselanlagen BGBl I 1997/115
[4] Kodex Umweltrecht: Luftreinhalteverordnung für Kesselanlagen BGBl II 1997/324

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Ing. Werner Charvat
ProTec Prozessleittechnik Ges.m.b.H
Wien

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