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CONTROL & MEASUREMENT


Etliche Ölfelder haben nur noch eine begrenzte Laufzeit, das Budget für Investitionen muss im entsprechenden Verhältnis stehen. Das digitalisierte System der Bohrlochüberwachung lässt sich auch in dem engeren Finanzrahmen realisieren.


An den Förderstellen werden bisher ausschließlich mechanische Messgeräte eingesetzt, anhand deren Messwerte die Anlage überwacht wird. Der Betreiber möchte eine solche Vor-Ort- Anzeige als zusätzliche hilfsenergiefreie Kontrollmöglichkeit neben dem Online- Monitoring aufrechterhalten, vor allem bei den entscheidenden Messgrößen Druck und Temperatur. Beim Aufbau der digitalisierten Überwachung werden daher die bisherigen Geräte durch Typen der „intelliGAUGE“- und „intelliTHERM“-Serie von WIKA ersetzt. Diese verfügen sowohl über einen elektrischem Ausgang (4…20 mA) als auch eine Vor-Ort-Anzeige. Der Füllstand des Tankspeichers am Bohrloch hingegen wird künftig über einen Schwimmerschalter mit 4…20 mA-Signal erfasst.


Alle Geräte werden über ihre elektrischen Ausgänge mit einem lokalen Gateway in der Anlage vernetzt. Das Gateway überträgt die Daten der Messstellen an die zentrale Systemplattform. Dies geschieht über einen LPWAN-Funkstandard (Low Power Wide Area Network). Im Fall von Messgeräten für Druck, Temperatur oder Füllstand müssen pro Tag nur vergleichsweise wenige Daten gesendet werden. Die Batterie zum Betrieb des Funkmoduls hat daher eine Lebensdauer von bis zu 10 Jahren, was die Installations- und Wartungskosten gering hält.


LoRaWAN und MIOTY


Beim Funkstandard für seine IIoT-Geräte konzentriert sich WIKA unter anderem auf LoRaWAN und MIOTY. Beide senden auf einem öffentlichen Band (868 MHz), das von zugelassenen Geräten lizenzfrei genutzt werden kann. Abhängig von der Topographie, lassen sich mit ihnen Distanzen von 30 km und mehr überbrücken. Sie erweisen sich daher auch als ideal für Einsatzgebiete mit schwachem Mobilfunknetz.


Auf dem Markt ist LoRaWAN bereits etabliert. WIKA nutzt den Standard auch, um klassische Anzeigegeräte in digitalisierte Abläufe einzubinden. Als erstes einer neuen Reihe von mechanischen LPWAN-Geräten hat der Hersteller ein Manometer mit integriertem LoRa-Modul, Typ PGW23,


MARCH/APRIL 2020


Bildbeschreibung: WIKA Dashboard Bildnachweis: © bagiuiani - Fotolia


im Portfolio. Bei diesem Typ wandelt ein Mikroprozessor den von der Rohrfeder übertragenen Messwert in ein Funksignal um.


Neben LPWAN-Lösungen bezieht WIKA auch Mobilfunkstandards, die der Hersteller bereits in einer Messlösung zur Überwachung dezentraler Tankanlagen integriert hat, in seine Planungen mit ein. Bei hohem Messwertaufkommen in dynamischen Prozessen bedarf es für Sendungen im Sekundentakt einer entsprechenden Bandbreite und Energieleistung, sprich: Stromanschluss. Außerdem können Systeme aufgebaut werden, bei denen viele Low Power-Datensendungen auf einen Mobilfunkknoten konzentriert und dann gebündelt übertragen werden.


Beim Funkstandard für das beschriebene Bohrloch-Projekt fiel die Wahl auf MIOTY, der als nächste Generation der LPWAN-Technologie gilt und bei dem das Erdölunternehmen einen der ersten Feldeinsätze bestreitet. Der vom Fraunhofer-Institut für integrierte Schaltsysteme entwickelte MIOTY- Standard arbeitet mit dem Telegramm- Splitting-Verfahren, das eine stabile Datenübertragung mit kleiner Fehlerrate ermöglicht. MIOTY ist zugleich extrem skalierbar. Netzwerke mit einer sehr großen Zahl von Endgeräten und nur einem Empfänger können ohne Qualitätsverlust betrieben werden.


Die Betreiberfirma der Ölförderanlagen hatte sich in erster Linie wegen der ausgeprägten Netzwerksstabilität für den neuen Low Power-Standard entschieden. Dieser sorgt für einen stetigen Datenfluss auf die Plattform, wo sich aus Messwerten,


Geräteinformationen und Analysen ein komplexes Bild über den Ist-Zustand der Anlagen zusammenfügt und sich Trends ableiten lassen. Sämtliche


Zustandsmeldungen können darüber hinaus über SMS oder E-Mail im Bereitschaftsfall auf ein Smartphone übertragen werden, um unmittelbar auf eine mögliche Störung reagieren zu können.


www.reviewonline.uk.com


Datengestützte Anlagensteuerung Über den Nachweis der


Anlagensicherheit gegenüber Behörden und Kunden hinaus kann der Betreiber die Vorteile der IIoT-Lösung umfassend ausschöpfen. Auf Basis der Daten werden alle Abläufe bedarfsgerecht gesteuert, Vor-Ort-Kontrollen und andere Einsätze so auf ein notwendiges Mindestmaß beschränkt. Die Ölförderung richtet sich künftig an den aktuellen Bohrloch-Parametern aus, um Verluste durch einen ineffizienten Betrieb zu verhindern. In einer zweiten Stufe soll eine automatische Bohrloch- Abschaltung in das System integriert werden.


Die Plattform ermöglicht zudem eine zustandsbasierte Instandhaltung. Eine Wartung oder ein Gerätetausch erfolgt nicht mehr nach festgelegten Intervallen, sondern ausschließlich aufgrund datengestützter Entscheidungen. Dieses Vorgehen ist kostensparend und schließt Fehler weitestgehend aus.


Erweiterung des Geschäftsfelds Eine digitale Infrastruktur mit offenen Standards muss nicht auf den firmeneigenen Nutzen beschränkt sein. Das Erdölunternehmen kann seine Plattform wegen der sehr hohen Skalierbarkeit von MIOTY auch für externe Anwendungen zur Verfügung stellen, zum Beispiel im Bereich der Land- und Forstwirtschaft oder bei kommunalen Einrichtungen.


Diese Geschäftsfelderweiterung kann sogar zu einer Änderung des Kerngeschäfts führen – wenn aus dem Betreiber des Ölfelds nach Ende von dessen Laufzeit ein Anbieter von IIoT-Infrastruktur und entsprechenden Services wird.


Fazit: Angesichts der zunehmenden Prozessdigitalisierung im Rahmen des IIoT und der damit verknüpften datengestützten Verfahrensoptimierung haben Hersteller von Messtechnik die Weichen neu gestellt, hin zu smarten Produkten mit wahlweisem Funkmodul und Datenschnittstelle nach außen. WIKA nimmt darüber hinaus auch mechanische Geräte mit auf den Weg in die digitale Zukunft, zum Beispiel über eine Bilderkennungssoftware, durch eine Kombination von mechatronischen Geräten mit einem Funk-Gateway oder ein Manometer mit integriertem LoRa-Modul.


Um weitere Informationen zu erhalten, kontaktieren Sie bitte: andrea.suhrcke@wika.com www.wika.de


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