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Online-Tool überprüft wichtige Schwingungsparameter im Erdgasnetz

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Autor: Elisabeth Terplan

Online-Tool überprüft wichtige Schwingungsparameter im Erdgasnetz

Die neue Systemlösung von Kötter Solutions sichert den Betrieb von Erdgasnetzen und GDRM-Anlagen auch bei einem steigenden Anteil des Energieträgers Wasserstoff. Die von Kötter Consulting Engineers gemeinsam mit Beckhoff Automation entwickelte Online-Überwachung misst permanent wichtige Schwingungsparameter an den elementaren Schnittstellen der Anlagen. Damit die Sicherheit der sensiblen Systeme langfristig erhalten bleibt, berät der Spezialist für Schall- und Schwingungstechnik auf Basis der Messdaten bei der Problembehebung und gibt remote Hilfestellungen.

Treffen Erdgas und Wasserstoff aufeinander, verändern sich die akustischen Resonanzbedingungen in den Rohrleitungen. Mit 1.300 m/s hat Wasserstoff eine rund viermal höhere Schallgeschwindigkeit als Erdgas. Die Folge: ein wesentlich anderes Pulsations- und damit auch Schwingungsverhalten der eigentlich auf Erdgas ausgelegten Rohrleitungen.

Für das neue Schutzkonzept überwachen Mikrofone und Sensoren  an mehreren Stellen der Gasnetze die Änderungen der Schwingungen, Druckpulsationen sowie die Anlagenakustik. Die Messwerte fließen dabei kontinuierlich auf einer zentralen Plattform zusammen und werden auf einer digitalen Nutzeroberfläche übersichtlich dargestellt. Das Online-Tool analysiert diese Werte beispielweise hinsichtlich der Lage der Eigenfrequenzen permanent. Anlagenbetreiber haben dadurch die Möglichkeit, Schwingungsprobleme live auf dem Desktop nachzuvollziehen.

Werden festgelegte Grenzwerte überschritten, schaltet sich ein integriertes Frühwarnsystem mittels Ampelschaltung ein. So sind die Schwingungsspezialisten schon vor dem Worst-Case Anlagenausfall in der Lage, Schwingungsprobleme zu ermitteln und den Betreibern vorgefertigte Lösungsansätze aufzuzeigen. Alle Komponenten können dabei auch im Ex-geschützten Bereich zum Einsatz kommen. Das System ist zwar für die Überwachung von GDRM-Anlagen konzipiert, kann aber auch für den Einsatz an allgemeinen Gasanlagen adaptiert werden. Dem Einsatz des Online-Monitorings geht eine Sensitivitätsanalyse voraus, die strukturdynamische, strömungsmechanische und akustische Parameter prüft. Dabei legt das Ingenieurbüro die wichtigsten Messpunkte für die jeweilige Anlage fest.

Marktreife nach Pilotpropjekt

Nach einer Pilotphase hat Kötter die Systemlösung zur Marktreife entwickelt. Für ein Projekt an einer bestehenden GDRM-Anlage in Norddeutschland hatte sich der Schall- und Schwingungsspezialist Unterstützung des Automatisierungsanbieters Beckhoff Automation hinzugeholt. und gemeinsam  hinsichtlich der Schwingungsherausforderungen von Wasserstoff eine bisher einzigartige Lösung für Betreiber von Erdgasnetzen entwickelt. Nach der Pilotphase steht die Anlage nun unter permanenter Überwachung.

Die Lösung kommt gerade zu einem günstigen Zeitpunkt auf den Markt, denn der endgültige Durchbruch von Wasserstoff steht bevor. Die Ankündigung großer H2-Projekte hat derzeit Hochkonjunktur. Der Anteil von Wasserstoff im bestehenden Erdgasnetz liegt aktuell zwar erst bei rund 4 %, ein Anstieg auf bis zu 30 % ist gesetzlich aber schon jetzt möglich.

 

(Quelle. Kötter Consulting/2021)