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Geräteauswahl

für Verfahren, Prozesse und Betriebsstoffe

Die Anforderungen an Ventil-, Mess- und Rohrleitungssysteme variieren je nach Anwendungsgebiet, Anlagenart sowie Prozess und Produkt. Deshalb stehen weltweit zahlreiche Bauarten und  und Varianten zur Verfügung, die für die jeweiligen Einsatzszenarien die jeweils optimale Lösung bilden. Im Folgenden geht es darum, wie diese jeweils "beste" Komponente / das "beste" System gefunden werden kann.

Der Weg zum richtigen Ventil

Um die optimale Geräteausführung für den jeweiligen Verwendungszweck zu definieren, sollte zunächst eine genaue Analyse der Betriebsparameter erfolgen. Das daraus resultierende Anforderungsprofil dient dann dazu, aus den zur Verfügung stehenden Varianten das jeweils "beste" Ventil- oder Gerätesystem auszuwählen.

Die Analyse der Geräteanforderungen

Die Analyse der Anforderungen lässt sich in drei Kategorien aufgliedern:

  • Die verfahrens- und prozesstechnischen Anforderungen
  • Die medialen Einflüsse
  • Die anlagentechnologischen Anforderungen

Um keinen der Betriebsparameter und Anforderungen zu vernachlässigen und um gegebenenfalls auch ökonomische Gesichtspunkte im Blick zu behalten, ist es sehr hilfreich, alle Kriterien schriftlich festzuhalten. Das Auswahlschema lässt sich auch auf die Auswahl anderer Komponenten wie Pumpen, Filter, Sensoren usw. übertragen.

Die verfahrens- und prozesstechnischen Anforderungen

Kategorie 1: Die Ermittlung der Prozessparameter

  • Betriebs- und Umgebungstemperatur
  • Betriebsdruck und Druckstufe
  • Volumenstrom (Kv-Wert) und Strömungsgeschwindigkeit
  • Sonstige Leistungsanforderungen, wie z. B. Mischen, Verteilen, Steuer- und Regelaufgaben.

Bei der Ermittlung dieser Parameter ist es wichtig, alle Betriebszustände zu betrachten. Häufig wird der Schwerpunkt nur auf den eigentlichen Prozess gelegt. Betriebssituationen wie das Reinigen und/oder Sterilisieren einer Anlage werden damit aber vernachlässigt. Dabei können bei diesen Prozessen völlig andere Betriebsbedingungen herrschen. Teilweise wirken sich hier viel stärkere Belastungen auf die Rohrleitungskomponenten aus als beim eigentlichen Anlagenbetrieb. Dies kann möglicherweise sogar Funktion und Lebensdauer dieser negativ beeinflussen.

Die medialen Einflüsse

Kategorie 2: Die Ermittlung der Medienparameter

  • Chemischen Eigenschaften (neutral, aggresiv, explosiv)
  • Mechanischen Eigenschaften (Verschmutzungen, Partikel, Blasenbildung, Abrasivität, Viskosität)
  • Elektrische Eigenschaften (Leitfähigkeit, statisch aufladend)
  • Aggregatzustand

Die spezifischen Eigenschaften der Betriebsmedien (Fluide) müssen zwingend auf alle ihre relevanten physikalischen und chemischen Eigenschaften untersucht werden. Zudem dürfen auch mögliche Wechselwirkungen, wie zum Beispiel zwischen Temperatur und konzentrationsabhängiger Aggresivität keinesfalls vernachlässigt werden. Ebenso wirkt sich die Strömungsgeschwindigkeit direkt auf die Abrasivität des Mediums und/oder die Bildung von Kavitation aus.

Ebenfalls muss unbedingt geklärt werden, ob es nur das eine Betriebsmedium gibt, oder ob darüber hinaus mit Mischungen, Gemengen, Reinigungsmittel, Sterilisationsmedien oder anderen Zusatzstoffen gearbeitet wird. Selbst kleinste Zusatzmengen anderer Stoffe können sich dramatisch auf die Lebensdauer von Werkstoffen und Dichtungen auswirken.

Die anlagentechnologischen Anforderungen

Kategorie 3: Die Ermittlung der vorhandenen und/oder erforderlichen Anlagentechnik

  • Erforderliche Steuerfunktion (manuell, pneumatisch/hydraulisch, motorisch, magnetisch)
  • Sicherheitsanforderungen (Explosionsschutz, gefährliche flüchtige Stoffe, Notfunktion)
  • Umgebungsbedingungen (Reinraum, heiß/kalt, staubig, Vibration, Chemie, feucht, im Freien)
  • Vorhandene Anlagentechnik (SPS, Feldbuskommunikation, Steuermedium)
  • Einhaltung von Normen und Regelwerken

Bei einer bereits bestehenden Anlage beziehungsweise in bereits bestehenden Räumlichkeiten sind zahlreiche Gegebenheiten zu beachten. Aber auch bei einem Neubau können verschiedene Parameter bereits vorgegeben sein. Typische Beispiele sind Steuerungstechnik der verbauten Komponentenantriebe (Druckluftanschlüsse vorhanden oder nicht) oder Automatisierungsgrad der Anlage (Rückmeldung / Steuerung über SPS notwendig oder nicht). Auch hier ergeben sich weitere Punkte für das Anforderungsprofil.

Die Gerätetechnik

Nach der genauen Analyse der Geräteanforderungen und Gegebenheiten kann nun aus einem großen Geräteangebot ausgewählt werden. Dabei ist immer zu beachten, dass der Anbieter auch über eine entsprechende Produkt- und Variantenvielfalt verfügt. Ist dies nicht gegeben, besteht immer die Gefahr, dass ein falsches oder ungeeignetes Gerät empfohlen wird, da die optimale Armatur / das optimale Ventil nicht angeboten werden kann.

Optimierung der ausgewählten Armatur

Wenn die Ventildefinition erfolgt ist, sollte zudem noch recherchiert werden, welche Untervarianten gegebenenfalls erhältlich sind. Viele Hersteller haben neben dem „Standard“ weitere Ausführungen im Programm, die ein besonders gutes Leistungsprofil aufweisen. GEMÜ bietet zum Beispiel für eine Anschlussgröße häufig mehrere Körper-/Sitz- und Antriebsgrößen an. So können unter anderem unerwünschte physikalische Phänomene wie Kavitation vermieden und Betriebskosten weiter verringert werden.

Lösungsansätze

Entsprechend der Betriebsparameter und der Einsatzbedingungen entstehen zumeist mehrere Lösungsansätze. Die technisch beste Variante einer Armatur ist dabei – unserer Erfahrung nach – häufiger auch relativ kostenintensiv. Deshalb blicken Anlagenbauer und –betreiber gerne auch auf die „second best“-Variante. Diese erfüllt meist ebenfalls alle Anforderungen, kann aber in seiner Lebensdauer und Funktionalität durchaus an Grenzen stoßen.

Wirtschaftlichkeitsrechnung

Bei der Wahl des letzteren, des „second best“-Lösungsansatzes sollte deshalb zu einem späteren Zeitpunkt auf jeden Fall überprüft werden, ob die Wirtschaftlichkeit tatsächlich gegeben ist. Wenn zum Beispiel ein Werkstoff weniger beständig gegenüber dem Medium ist und in kurzen Intervallen Ventilkörper getauscht werden müssen (Instandhaltungskosten, Montagezeiten) könnte sich der Wechsel auf einen anderen, den technisch besten Werkstoff bereits lohnen.