Exotherme reactie
Samenwerking tussen:
Actemium Plant Integrator Hogeschool Utrecht Institute for Engineering & Design Voor de opleiding:
Algemene Operationele Technologie Elektrotechnische Installatietechniek (EIT)
Afstudeerder:
Bjorn Cornelissen
1509093 Datum:
28-5-2008
Afstudeerverslag
1 Voorwoord Ik heb deze rapportage geschreven ter verdediging van mijn afstudeerstage. Ik volg de voltijd opleiding Algemene Operationele Technologie aan de Hogeschool Utrecht. Gevolgd traject bestond hierbij uit de richting Elektrotechnische Installatie Techniek en Minor Proces Automatisering. Ik heb tijdens deze periode zowel op persoonlijk als op professioneel vlak veel bijgeleerd en ik ben dan ook erg tevreden met het resultaat. Een woord van dank gaat uit naar: • Peter van den Berg; • Albert Moes; • René Maatman; • Jeanne Kuijpers; • Yvonne van Zutphen; • Henk Leegwater; • Dirk de Groot; • Brett Heesakkers.
Inhoudsopgave
i
Afstudeerverslag
2 Samenvatting Deze rapportage is geschreven ten behoeve van de verdediging van de afstudeerstage van A.J. Cornelissen voor de Hogeschool Utrecht. De EduLab Process-installatie bestaat uit de volgende zes hardware-onderdelen: een ketel, drie materiaaltanks, een voorraadtank en een condensor. De ketel is het hart van de installatie en kan zijn inhoud verwarmen, koelen en roeren. Daarnaast kan de ketel op overdruk of onderdruk worden gebracht. Verder bestaat de installatie uit sensoren, actuatoren, schakelkast, veldbussen en operatorstations met zo veel mogelijk diversiteit in toegepaste technieken, vooral in het belang van educatie. Doel van de opdracht was: 1. Het toevoegen van een simulatiemogelijkheid van een exotherme reactie in de ketel van het EduLab Process. 2. Het verder opleveren van functionaliteiten van de EduLab Process-installatie, inclusief documentatie. Het uiteindelijke advies voor de oplossing van de reactiesimulatie bestaat uit een circulatieleiding op de ketel waarin een elektrisch verwarmingselement is opgenomen. De toe te dienen hoeveelheid energie in de vorm van warmte wordt geregeld a.d.h.v. het sturen van het verwarmingselement terwijl het circulatie debiet gelijk blijft. Hiervoor is gekozen om met het oog op de kosten het geheel niet onnodig gecompliceerd te maken, de hardware componenten toegankelijk te houden en tegelijkertijd te zorgen voor een goede menging van het verwarmde water met de ketelinhoud. Voor het verder brengen van de EduLab Process-installatie is een FMEA uitgevoerd. Bij het uitvoeren van daaruit voortgekomen actiepunten zijn extra reeds bestaande gebreken ook opgelost en gedocumenteerd volgens de GaMP-richtlijn.
Inhoudsopgave
ii
Afstudeerverslag
Inhoudsopgave 1 2 3 4 5 6 7
Voorwoord ..................................................................................................................... i Samenvatting................................................................................................................. ii Symbolenlijst................................................................................................................. 1 Inleiding ......................................................................................................................... 2 Probleemstelling ........................................................................................................... 4 Aanpak........................................................................................................................... 5 Exotherme reactie ......................................................................................................... 6 7.1
Vooronderzoek ..................................................................................................................7 7.1.1 7.1.2
7.2
Beschrijving van de werking...............................................................................................11 7.2.1 7.2.2
7.3 7.4 7.5
8
Uitwerking van de installatie -aansturing.............................................................................13 Conclusie ..........................................................................................................................14 Aanbevelingen...................................................................................................................14 Faalkansbepaling, ernst en detecteerbaarheid....................................................................18 Grenzen ............................................................................................................................18 Typicals Schakelkastcomponenten.....................................................................................18 Actiepunten .......................................................................................................................20 Conclusie ..........................................................................................................................21 Aanbevelingen...................................................................................................................22
Overige werkzaamheden............................................................................................... 24 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5
10 11 12
Uitwerking en onderbouwing van de component keuzes .................................................................11 Specificaties .......................................................................................................................................12
FMEA ............................................................................................................................. 16 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6
9
Keuze van gewenste installatietype ..................................................................................................8 Installatietype-specifieke eisen en doelen.........................................................................................10
In bedrijf stellen .................................................................................................................24 Kalibreren..........................................................................................................................24 Vraagtekens ......................................................................................................................25 Conclusie ..........................................................................................................................25 Aanbevelingen...................................................................................................................26
Literatuuroverzicht........................................................................................................ 27 Persoonlijke evaluatie................................................................................................... 28 Bijlagen.......................................................................................................................... 30 12.1 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 12.10 12.11 12.12 12.13 12.14
Inhoudsopgave
Exotherme reactie .............................................................................................................30 Reflux-Leiding van een condensor .....................................................................................30 Profibus.............................................................................................................................31 ABB 800xA........................................................................................................................32 Puls Breedte Modulatie......................................................................................................33 Elektronisch vermogensrelais.............................................................................................33 Electrical water heater .......................................................................................................34 GaMP ...............................................................................................................................36 P&ID versie 4.0 .................................................................................................................36 FMEA................................................................................................................................37 Actiepunten FMEA.............................................................................................................40 Voorwerk John ..................................................................................................................42 PvA...................................................................................................................................50 Mutatieformulier.................................................................................................................59
iii
Afstudeerverslag
Tabellenoverzicht tabel 1 -
Installatietype-opsomming en onderbouwing ..............................................8
tabel 2 -
Capaciteiten en dimensionering componenten..........................................13
tabel 3 -
Overzicht van de frequentie van de faalwijze ............................................16
tabel 4 -
Overzicht van de manier van detectie van de faalwijze .............................17
tabel 5 -
Overzicht van de ernst van de gevolgen van de faalwijze..........................17
tabel 6 -
Schakelkastcomponenten.........................................................................19
tabel 7 -
Typical installatie-automaat ......................................................................20
Tabellenoverzicht
iv
Afstudeerverslag
Figurenoverzicht EduLab Xorter.................................................................................................................2 EduLab Process..............................................................................................................2 EduLab Process, Hardwareoverzicht...............................................................................3 EduLab-omgeving, plattegrond........................................................................................3 Praktijksituatie van de ketel (KE01) .................................................................................6 Hardware-overzicht simulatie installatie .........................................................................11 Aansturingsvolgorde......................................................................................................13 Profibus typologie..........................................................................................................31 ABB 800xA system typologie.........................................................................................32 Puls Breedte Modulatie .................................................................................................33 Schakelsymbool triac ....................................................................................................33 Sturingsgrafiek triac.......................................................................................................33
Figurenoverzicht
v
Afstudeerverslag
3 Symbolenlijst EM
Equipment Module
CM
Controle Module
FMEA
Failure Mode and Effect Analysis
RPN
Risk Priority Number
PIAS
Process Installation Arbitration System
MTBF
Mean Time Between Failure
OPC
Object Linking and Embedding for Process Control
P&ID
Piping and Instrumentation Diagram
ISA
Nonprofit organisatie in de automatiseringsindustrie
Bij het gebruik van instrumentatiesymbolen van het P&ID is uitgegaan van basiskennis van de gebruikte ISA-genormeerde afkortingen.
Symbolenlijst
1
Afstudeerverslag
4 Inleiding De afstudeeropdracht is uitgevoerd bij Actemium te Veghel. Actemium is een industrieel automatiseerder die vooral actief is in ontwikkeling, optimalisering en onderhoud van industriële productieprocessen bij klanten. Dit betreft naast procesontwerp en procesbesturing ook de automatisering van productiemanagement. Vanwege haar belang bij de educatie van nieuw technisch personeel heeft Actemium een speciaal scholenplan opgezet, hieruit voort komt het EduLab-initiatief. De EduLab-ruimte wordt ook gebruikt om jongeren kennis te laten maken met techniek. Deze kennismaking bestaat uit presentaties en het maken van opdrachten, gegeven en begeleid door de stagiaires en afstudeerders. Binnen Actemium staat Peter van den Berg aan het hoofd van het EduLab en is daarmee ook meteen bedrijfsbegeleider voor alle stagiaires en afstudeerders, die aan de EduLab gerelateerde projecten werken. Bestaand uit een technische installatie uitgerust met presentatiefaciliteiten, is de EduLabinstallatie, vanwege haar educatieve doeleinden een constante weerspiegeling van de modernste technieken. Hiervoor ondervindt de EduLab-installatie een continue ontwikkeling door de uitvoering van afstudeer- en stageopdrachten. Het EduLab bestaat uit twee installaties: Xorter en Process. Xorter is daarin de installatie voor goederentransportsystemen en Process omvat een batch-georiënteerde industriële procesinstallatie. EduLab Xorter
EduLab Process
Inleiding
2
Afstudeerverslag
Deze opdracht is uitgevoerd aan de EduLab Process-installatie. De installatie bestaat uit de volgende zes hardware-onderdelen: een ketel, drie materiaaltanks, een voorraadtank en een condensor. De ketel is het hart van de installatie en kan zijn inhoud verwarmen, koelen en roeren. DaarWater
naast kan de ketel op overdruk of onderdruk
TA01
worden gebracht. Verder zijn de volgende componenten opgenomen in de installatie:
TA03
TA04
sensoren, actuatoren, schakelkast, veldbussen en operatorstations. Binnen de toegepaste technieken is, vooral in het belang van educa-
HE01
Sproei
TA02
tie, zo veel mogelijk di-
KE01
versiteit aangebracht. Riool
EduLab Process, Hardwareoverzicht
Er bestaat de mogelijkheid de installatie te be-
systeem. Voor het schakelen tussen de besturingssystemen is het PIAS-systeem bedacht, dat de veldbusverbindingen van de afzonderlijke
Xorter
dienen met een ABB en een Siemens besturings-
PLC’s in- en uitschakelt. Ter plaatse van de ProOperators
ces installatie bevindt zich ook een bedieningstableau voor lokale handmatige bediening dat momenteel alleen nog werkt in combinatie met het ABB-besturingssysteem. Voor het uitvoeren van de opdracht stond de vol-
Process
ledige EduLab Process-installatie en het ABBbesturingssysteem ter beschikking.
Bed.Tableau EduLab-omgeving, plattegrond
Inleiding
3
Afstudeerverslag
5 Probleemstelling Door het continu evoluerende karakter van de EduLab-omgeving, bestaan rond de installatie, naast de hoofdopdrachten, meerdere aandachtsgebieden. Uit te voeren werkzaamheden aan de EduLab Process-installatie bestaan hierdoor niet alleen uit de uitvoering van de hoofdopdracht rond de exotherme reactie. Actemium heeft uit de voor haar nog openstaande taken rond de EduLab-omgeving een selectie gemaakt uit diegene, welke met de simulatie installatie van de exotherme reactie in verband staan. Om als bedrijf weer een stap verder te komen in de ontwikkeling van de Processinstallatie is rond de in dit rapport beschreven hoofdopdracht de volgend opsomming van werkzaamheden samengesteld: • Het opzetten van de functionele specificering voor een simulatie installatie van een exotherme reactie; • Het uitvoeren van een FMEA; • Door vragen over de status van eerder uitgevoerde projecten welke nog niet waren afgerond, zal duidelijkheid moeten worden geschapen; • De EduLab Wiki is nog niet compleet, deze zal moeten worden uitgebreid met alle gebruikte informatie.
Probleemstelling
4
Afstudeerverslag
6 Aanpak De samenstelling van de functionele specificering van de simulatie installatie van de exotherme reactie is een voortduring op eerder onderzoek (‘12.12 Voorwerk John’). Het resultaat is tot stand gekomen in samenwerking met Actemium Zwolle en de TU Eindhoven. Actemium Zwolle is adviseur op procestechnologisch gebied. TU Eindhoven is eindgebruiker van de installatie. Bij de start van de opdracht is afgegaan op aanbevelingen van de procestechnoloog van Actemium Zwolle. Deze aanbevelingen volgden uit de installatie eisen die stonden beschreven in het eerder genoemde vooronderzoek en de aanvullingen van de bedrijfsbegeleider. Voor specifiekere eisen aan de installatie is later in het project contact geweest met de eindgebruiker uit Eindhoven. Omgang met dit deel van de opdracht staat omschreven in ‘7 Exotherme reactie’. Om aan de bestaande EduLab Process-installatie een deel te kunnen toevoegen, is een FMEA uitgevoerd op de veldcomponenten van de installatie. Behandeling volgt in ’8 FMEA’. De actiepunten die uit deze analyse zijn voortgekomen, zijn afzonderlijk behandeld en beschreven in ’12.11 Actiepunten FMEA’. Tijdens de uitvoering van de betreffende actiepunten zijn een aantal onvolkomenheden aan de huidige vorm van het besturingsysteem aan het licht gekomen. Voor de volledigheid zijn deze fouten verholpen. De behandeling en afronding hiervan is beschreven in ’9 Overige werkzaamheden’. Onvolledig afgeronde opdrachten uit andere projecten zijn verder afgemaakt en documentatie is aangevuld/verbeterd. Dit is ook verder beschreven in ’9 Overige werkzaamheden’. Tevens zijn tijdens de uitvoering van de hierboven beschreven werkzaamheden een aantal vragen over gebruikte componenten en technieken gerezen. Waar nodig zijn samenvattingen geschreven van opgedane kennis om vervolgens te worden toegevoegd aan de EduLab Wiki en de bijlagen van deze rapportage.
Aanpak
5
Afstudeerverslag
7 Exotherme reactie De EduLab Process-installatie moet worden uitgebreid met een simulatiemogelijkheid van een exotherme reactie in ketel KE01. De kern van de afstudeerstage draait om de functionele specificering van dít nieuwe deel van de EduLab Process-installatie. Zoals hiernaast te zien is, is de ketel omgeven door een aantal installatiecomponenten. De groene motor boven op de ketel is frequentie geregeld en dient voor de aandrijving van het roerwerk. Het isolatiemateriaal rond de zijwand en de bodem is aangebracht ten behoeve van de ‘jacket’ welke voor de verwarming en de koeling van de ketelinhoud wordt gebruikt (middels de procesthermostaat ‘Lauda’). Verder is de ketel aangesloten op een vacuümdruksysteem, het nodige leidingwerk voor transport van de inhoud, temperatuurmeting en een niveaumeting gebaseerd op een drukmeetprincipe. Tevens is een kijkluik aanwezig voor controle van de inhoud. Praktijksituatie van de ketel (KE01) Note 1: De motor aandrijving van het roerwerk zou kunnen worden verwijderd voor een verbeterde toegang tot de binnenzijde van de ketel. Note 2: Door de aanwezigheid van de ‘Jacket’ voor de toediening van het verwarmend en koelend vermogen van de ‘Lauda’, dient rekening te worden gehouden met een bepaalde graad van vulling, t.b.v. warmteoverdracht.
Na overleg met Peter van den Berg blijkt dat het simulatieinstallatiedeel moet voldoen aan: Doel van de installatie: De mogelijkheid voor het simuleren van een (compleet in de hand gehouden en automatisch aangestuurde) exotherme reactie in de ketel van de EduLab Process-installatie. Dimensionering van de installatie: Uitkomsten van eerder onderzoek naar de mogelijkheid tot implementatie van een
Exotherme reactie
6
Afstudeerverslag
dergelijke simulatie heeft ertoe geleid dat een zo groot mogelijke warmtebron moet worden gebruikt. Interactie met de installatie: Vanwege het educatieve doel van de installatie is het de bedoeling dat de vrijkomende energie van de gesimuleerde exotherme reactie kan worden getoond. Tevens moet het voor de docent mogelijk zijn om de kracht of snelheid van de simulatie te beïnvloeden door de invoer van parameters. Er bestaat een verschil in interactiemogelijkheden tussen docenten en studenten.
7.1
Vooronderzoek
Er is al onderzoek verricht door een andere afstudeerder waarvan de resultaten in de bijlagen zijn te vinden onder ‘12.12 Voorwerk John’. Op verzoek van het bedrijf is dit nog eens lichtjes overgedaan. De hierin voorkomende “Chemische analyse” is gedaan door een ervaren chemicus en er is niet getwijfeld aan de correctheid van de berekeningen. Wel valt op te merken dat voor de betreffende berekeningen is uitgegaan van de meest extreme situatie, vooral omdat met een compleet gevulde ketel is gerekend aan een van de meest heftige exotherme reacties. Navraag bij de auteur van dat rapport leerde dat dit is gedaan, om de flexibiliteit in de simulatie installatie, zo groot mogelijk te houden. Kortom, het hernieuwd vaststellen van een gewenst verwarmend vermogen ten behoeve van de simulatie installatie, levert geen voordeel op voor deze rapportage. De betreffende gestelde aanbevelingen zullen dan ook worden gebruikt voor verdere behandeling van de eigen rapportage, t.w.: Quote: ‘12.12 Voorwerk John’ “Een reële warmtebron zal ergens liggen tussen de 10 en 30 KWatt. Het advies dat gegeven kan worden aan de hand van deze chemische analyse is: een zo krachtig mogelijke warmtebron toevoegen.” Aan de beschreven oplossingsmogelijkheden voor het mechanische deel van de analyse zijn hieronder nog extra voor- en nadelen toegevoegd.
Exotherme reactie
7
Afstudeerverslag
Installatietype Warmtebron in de reactor
Warmtebron om de reactor
Warmtebron buiten de reactor
Warmteontwikkeling simuleren
Voordelen
Nadelen
• • • •
Direct Weinig componenten Hoog rendement Makkelijk te besturen
• Minimale vullingniveau • Moeilijke in/uitbouw • Beperkte afmetingen (gesloten vat)
• Toegankelijke opstelling
• Dure aanbouw • Directe uitwisseling tussen reactie en ‘Jacket’ • Veel componenten • Laag rendement
• Eenvoudige hardware implementatie • Toegankelijke opstelling van installatie en proces • Gescheiden energiesystemen
• Veel componenten • Ingewikkelde besturing (mengklep, boiler)
komt niet in aanmerking i.v.m. de wens van de opdrachtgever naar een hardwarematige simulatie.
tabel 1 -
Installatietype-opsomming en onderbouwing
Het plaatsen van een warmtebron in de reactor is heroverwogen. Dit omdat het in principe mogelijk zou moeten zijn om net als in een wasmachine buiten het bereik van het roermechanisme elektrische verwarmingselementen te bevestigen. Hierbij wordt gedacht aan de bevestiging van meerdere verwarmingselementen op een framewerk, dat zou kunnen rusten op de mengschotten aan de binnen zijde van de ketel. Grote voordelen hiervan zouden zijn dat er directe uitwisseling van warmte is met de ketel inhoud en dat de simulatie installatie compleet aan het zicht zou worden onttrokken. Het toevoegen van een warmtebron om de reactor wordt niet heroverwogen i.v.m. het lage rendement door de directe uitwisseling van warmte met de ‘Jacket’. Het plaatsen van een warmtebron buiten de reactor is ook heroverwogen. Vooral door de eenvoudige wijze waarop dit is toe te voegen aan de bestaande situatie en de vrijheid in te gebruiken oplossingsmogelijkheden. Zo kan er bijvoorbeeld worden gekozen voor verschillende warmte-overdrachtmethoden of zelfs verschillende warmtebronnen. De softwarematige simulatie van warmte-ontwikkeling wordt verder niet behandeld. Op het besturingstechnische deel van de eerdere analyse wordt later terug gekomen in ‘7.3 Uitwerking van de installatie -aansturing’. 7.1.1 Keuze van gewenste installatietype Gebruikmakend van het vooronderzoek wordt in overleg met de externe expert van Actemium Zwolle (René Maatman) en installatieverantwoordelijke Peter van den Berg gekozen voor het installatietype met de warmtebron buiten de reactor.
Exotherme reactie
8
Afstudeerverslag
Afwegingen daarbij waren o.a. de installatiekosten en het gemak tot implementatie. Bij het maken van de beslissing is, met het oog op klantgericht werken, vooral ook rekening gehouden met het toekomstige doel van de installatie en de eisen die de toekomstige gebruikers daaraan stellen. Het gaat hierbij vooral om de volgende punten: • Een zo groot mogelijk verwarmend vermogen voor de simulatie beschikbaar stellen; • Een zekere flexibiliteit in te simuleren reacties; • Eenvoudige hardwarematige toevoeging van de simulatie aan de huidige installatie. Hierbij is rekening gehouden met: zowel de aanpassing van de ‘Jacket’ -voor de toevoeging van een warmtebron om de ketel-, als de toegang tot het binnenste van de ketel -voor een warmtebron in de reactor-); • De mogelijkheid tot implementatie in de besturing. Vervolgens is overgegaan tot het kiezen van een warmtebron. Omdat er verondersteld werd genoeg op de hoogte te zijn van de wensen van de uiteindelijke gebruiker. Om zo min mogelijk last te hebben van het beperkte elektrische vermogen in het EduLab werd al snel het idee voor een gasgestookte verwarmingsketel geopperd. Grootste struikelblok bij deze optie is de aanleg van een gasleiding naar het EduLab en de kosten die daarmee samen zouden hangen. Het hierop volgende idee bestond uit het gebruik van een grotere elektrische boiler. Er werd gesteld dat als er maar genoeg watercapaciteit voorhanden was, de mogelijkheid zou bestaan om een meer heftige reactie in de ketel te simuleren. Logische beredenering dicteert dat, als er een boiler zou worden toegepast met een capaciteit welke bijvoorbeeld twee maal de inhoud van de ketel zou kunnen voorverwarmen, er dus twee maal de beschikbare warmte hoeveelheid of energie voorradig zou zijn. Echter volledig afgaan op de hierop volgende berekening is niet aan te raden omdat het verloop van de temperatuur in de ketel dynamisch is en dus de toegevoegde energie middels de waterstroom terugloopt Dit ondermeer omdat er gebruik gemaakt dient te worden van water met een maximale temperatuur van 70°C (omwille van de veiligheid zowel in de boiler als in de ketel). De berekeningen zijn dan ook meer bedoeld om een idee te geven van wat gebruik van een boiler zou betekenen: Gegeven:
Tketel 1 = 25°C Tketel 2 = 60°C Tboiler = 70°C
Oplossing:
Eboiler 1 = m * Cv * dT = 500 kg * 4,2 kJ/(kg*K) * (70°C - 25°C) = 94500 kJ Eboiler 2 = m * Cv * dT = 500 kg * 4,2 kJ/(kg*K) * (70°C -60°C) = 21000 kJ
Exotherme reactie
9
Afstudeerverslag
Uitgaand van een uitwisselingsdebiet van 50 liter/minuut volgt dat er 5 minuut nodig is voor een complete vulling van de ketel (250 kg): t = 5 minuut = 300 seconden Etoevoer 1 = Eboiler 1 / 2 = 94500 kJ / 2 = 47250 kJ Etoevoer 1 / t = 47250 kJ / 300 sec. = 157,5 kJ/sec. = 157,5 kW Etoevoer 2 = Eboiler 2 / 2 = 21000 kJ / 2 = 10500 kJ Etoevoer 2 / t = 10500 kJ / 300 sec. = 35 kJ/sec. = 35 kW Rekening houdend met het verliezen en het dynamisch karakter van de temperatuur van de inhoud van de ketel, kan nog steeds worden geconcludeerd dat er genoeg capaciteit voorradig is voor de simulatie van een behoorlijk heftige reactie. 7.1.2 Installatietype-specifieke eisen en doelen Binnen dit installatietype, vallen nog een aantal keuzes te maken. Het gaat hierbij om de aansturing van de warmtebron en de aansturing van eventuele additionele componenten (kleppen, metingen, beveiligingen). Voor het maken van deze keuzes is meer informatie nodig. Hiervoor is contact gezocht met de uiteindelijke gebruiker. Gestelde vragen bestonden ondermeer uit:
1. Zijn er al ideeën voor bepaalde simulaties? (geeft wat houvast voor berekeningen en een goed idee van het gebruiksdoel)
2. Zijn de simulaties bedoeld voor energie- of stoffenproductie? (i.v.m. de agressie van de reactie)
3. Met welke hoeveelheden moet rekening gehouden worden? (i.v.m. dimensionering) 4. Moeten verdunde reacties gesimuleerd kunnen worden? (moet er bij gebruik van de simulatie uitgegaan worden van een complete vulling van de ketel)
5. Hoe vaak en snel achter elkaar moeten simulaties kunnen worden uitgevoerd? (i.v.m. keuze van de warmtebron/installatie opstarttijden vooral vanwege de boiler)
6. Welke informatie moet aan de gebruikers worden getoond? 7. Moet er verschil worden aangebracht in de bedieningsvrijheid van de verschillende gebruikers? Uit het hierop volgende overleg kwam naar voren dat de nadelen van de boiler te zwaarwegend waren om door te gaan met de gemaakte keuze: • Het dynamische gedrag van de temperatuur in de ketel bleek niet te voorspellen te zijn, waardoor de aansturing van het toe te voeren vermogen moeilijk te sturen valt; • De installatie zou onnodig duur en complex worden;
Exotherme reactie
10
Afstudeerverslag
• De aansturingen, die nodig zouden zijn voor de afzonderlijke sturing van de boiler en de menging van het verwarmde water met dat in de ketel, zouden te omvangrijk zijn. Hierdoor kwam aan het idee van de boiler een onderbouwd eind. Als weloverwogen en beargumenteerd concept werd vervolgens gekozen voor het idee van de Elektrische verwarmingselement. Voordelen: • Hardwarematig bestaand uit slechts een paar onderdelen; • Uiterst eenvoudige en duidelijke opbouw van de simulatie installatie; • Aansturing van het element is meteen het vermogen dat in het water word gestopt; • Het beschikbare elektrische vermogen in het EduLab is aangenomen op 10 kW en volstaat voor deze optie.
7.2
Beschrijving van de werking
Door met een pomp een vaste hoeveelheid water over het verwarmingselement te circuleren van 30 liter/minuut, wordt in de ketel een goede menging verkregen met het aanwezige water. De hoeveelheid verwarmend vermogen is daarbij aan te sturen aan de hand van een elektronisch vermogensrelais dat op haar beurt wordt aangestuurd door een puls breedte modulatie functieblok. Welke dan weer wordt bediend door de oplossing van de differentiaalvergelijking die opgelost wordt met een aantal parameters. Om in de praktijk een exotherme reactie in de hand te houden door de temperatuur van de reactor niet te ver op te laten lopen, wordt deze gekoeld. Op de ketel van EduLab Process is reeds een koelmogelijkheid aanwezig in de vorm van de ‘Lauda’.
Heater
Dit apparaat is zowel in staat om te koelen als te verwarmen en kan der-
KE01
halve ook gebruikt worden om de exotherme reactie op gang te brengen. Totaal vermogen van de ‘Lauda’ is 16
Lauda
kW. Hardware-overzicht simulatie installatie 7.2.1 Uitwerking en onderbouwing van de component keuzes Binnen het gekozen installatietype resten nog een aantal keuzes rond de hoofdcomponenten: Warmtebron: Om het geheel niet nodeloos ingewikkeld te maken is gekozen voor een elektrisch 3fasen verwarmingselement met een maximaal vermogen van ongeveer 10 kW. Er is ge-
Exotherme reactie
11
Afstudeerverslag
controleerd of er genoeg vermogen beschikbaar is in de elektrische voorzieningen van het EduLab. Hierbij is rekening gehouden met het gelijktijdige gebruik met de ‘Lauda’; Huidige zekering van de groep van het EduLab Process (Gr.28) is 50A. Hoofd automaat in de kast is 125A. Vermogen van de ‘Lauda’ is 16kW / (3 * 230V) = 23A. Beschikbaar vermogen is dan ongeveer (50A – 23A) * 3 * 230V = 18,5kW Als voorbeeld is aan de bijlagen de documentatie van een ‘Electrical water heater’ toegevoegd. Warmtebronaansturing: Omdat de belasting zuiver Ohms is, is ervoor gekozen het verwarmingselement aan te sturen met een elektronisch vermogensrelais. Bij deze techniek worden triac’s gebruikt welke middels ‘Puls Breedte Modulatie’ worden aangestuurd. Door m.b.v. nuldoorgangsherkenning het vermogensrelais aan te sturen worden twee voordelen behaald. In gedachte houdend dat triac’s namelijk ‘sperren’ als de voedende spanning over de aansluitingen daalt onder de houdspanning, valt het toegediende vermogen te beredeneren door het aantal pulsen of perioden per fase te tellen. Het tweede voordeel van de nuldoorgangsherkenning is dat zowel het voedende net als het element zelf minder worden belast doordat het verwarmingselement wordt gevoed door een sinus-vormige spanning. De stappen van het vermogen van het verwarmingselement zullen vallen in de orde van: 3.300 Watt / (50 Hz * 2[= één periode]) = 33 Watt per fase. Voor deze toepassing lijkt dit met het oog op de regelnauwkeurigheid te volstaan. Er bestaan functieblokken welke speciaal bedoeld zijn voor het genereren van een Puls Breedte Modulatie signaal. Output zal dan een pulssignaal zijn op een digitale uitgang van de PLC. Overdracht methode op de ketelinhoud: Door de reactorinhoud met een constant debiet van 30 liter/minuut over het verwarmingselement te circuleren, wordt een goede menging in de reactor bewerkstelligd. 7.2.2 Specificaties Hieronder volgt een overzicht van de dimensionering van installatiecomponenten:
Exotherme reactie
12
Afstudeerverslag
Componenten
Specificaties
Warmtebron
3P 400V 10 kW 30 liter/minuut water Geschikt voor triac aansturing => Zuiver ohmse belasting Droogstandbeveiliging
Pomp
3P 400V 30 liter/minuut water Werkschakelaar + terugmelding Droogloop beveiliging
Informatie voorziening
Docenten en studenten moeten een weergave krijgen van het door de exotherme reactie gegenereerde vermogen.
Bedieningsvrijheid
De docent moet de vrijheid krijgen om te kunnen kiezen tussen verschillende reactiesimulaties. Studenten krijgen voor het uitvoeren van hun expirimenten de mogelijkheid om invloed uit te oefenen op hoeveelheden en volgordes van toediening.
tabel 2 -
7.3
Capaciteiten en dimensionering componenten
Uitwerking van de installatie-aansturing
Tussen het geven van een commando voor de start van een simulatie en de daadwerkelijke toename van temperatuur in de ketel, zitten een aantal niveau’s in de aansturing. Ten eerste zal een programma op de PC nodig zijn voor de interactie van de docent en student met de simulatie installatie. Dit programma heeft de controle over de ‘interface’ welke de gebruiker van informatie over de simulatie voorziet en de mogelijkheid biedt om invloed uit te oefenen op de reactie. Er wordt hierbij onderscheid gemaakt tussen bedieningsmogelijkheden van de docent en van de student. Alleen de docent krijgt de mogelijkheid om de ‘aard’ van de reactie te kiezen. De uiteindelijke gebruiker heeft gespecificeerd dat dit mogelijk dient te worden gemaakt door handmatig waarden in te voeren voor: E (energie → J)
PLC
Cv (soortelijke warmte bij constant volume → J/(kg*K)) H (enthalpie → J) Heater
Aansturingsvolgorde
Exotherme reactie
13
Afstudeerverslag
Studenten kunnen op dit moment gebruik maken van de reeds bestaande functionaliteit van de Process-installatie, bijvoorbeeld keuzes maken in de vullingsgraad van de voorraadtanks/ketel of beïnvloeden hoe snel denkbeeldige stoffen worden samengevoegd. Maar ook bij welke temperatuur en of er wel of niet geroerd wordt. Gebruikmakend van de gegevens welke door de docent zijn ingevoerd, wordt middels wiskundige formules bepaald welke karakteristieken worden gegenereerd voor zowel de aansturing van het verwarmingselement van de simulatie installatie als voor de ‘Lauda’. De generatie van de karakteristiek voor de aansturing van het verwarmingselement vindt waarschijnlijk plaats in de PC met als doel een Set Point voor de programmatuur in de PLC te genereren. Dit vooral omdat het creëren van een Set Point voor de aansturing van het verwarmingselement tijdsafhankelijk is en daardoor dus niet in de PLC kan worden uitgevoerd. Maar als tijd een functie is in de vergelijking, dan zou de berekening wel degelijk in de PLC uitgevoerd kunnen worden. De PLC rekent en stuurt a.d.h.v. dit Set Point, middels ‘Puls Breedte Modulatie’ het elektronisch vermogensrelais aan. Dat draagt dan op haar beurt middels nuldoorgangsherkenning weer zorg voor de aansturing van het verwarmingselement.
7.4
Conclusie
Er ligt nu een opzet voor de opbouw van een complete simulatie installatie. Restpunten waar nog niet voldoende naar is gekeken zijn: • De samenstelling van de ‘Faceplate’; • De formulering van de differentiaalvergelijking voor de generatie van het Set Point, bedoeld voor de aansturing van het verwarmingselement; • Creëren van een Set Point aanstuurhiërachie voor de bediening van de PBM; • Component merk en type keuze staat nog open, maar mag geen probleem zijn omdat zeker is dat gebruikte componenten bestaan.
7.5
Aanbevelingen
• Nivo-meting van KE01 verbeteren; o
Wordt behandeld in ‘9.3 Vraagtekens’.
• Conditionering van de EduLab Process ruimte; o
Door warmteontwikkeling van de installatie kan het in het Processlab te warm worden
o
Verplaatsing van de Lauda
• Toekomstige projecten; o
Aansturing van de PBM-functieblok d.m.v. de differentiaalvergelijking
• Samenstellen v.d. faceplate/informatie voorziening exotherme reactie; o
E, Cv, H, Q, t, T, (ruimte overlaten voor latere aanvullingen)
Exotherme reactie
14
Afstudeerverslag
• Verschillende programma’s v.d. diverse reacties; o
Reactie starten door het samen brengen van verschillende componenten.
o
Reactie op gang brengen door de toevoeging van externe thermische energie (‘Lauda’).
• Vermogensmeting en indicatie van de ‘Lauda’ in de ‘Faceplate’; • Gebruik van een droogloopbeveiliging voor de circulatiepomp van de simulatie; • Gebruik van een droogloopbeveiliging voor het verwarmingselement; • Het is een idee om speciaal voor de exotherme reactie een eigen faceplate te maken, voor de student, met daarop alle parameters en de bedieningsmogelijkheden van de van belang zijnde installatiecomponenten zoals voorraadvaten/ketel/pompen/enz.
Exotherme reactie
15
Afstudeerverslag
8 FMEA Failure Mode and Effect Analysis, ofwel FMEA, is een methode die de mogelijkheden van het falen van onderdelen en de mogelijke effecten daarvan analyseert. Allereerst zal een module in kleinere segmenten opgedeeld moeten worden. Daarna zullen van deze segmenten alle mogelijke faalvormen opgesomd worden. Vervolgens zullen alle mogelijke effecten van deze faalvormen worden vastgelegd. Iedere faalvorm heeft op die manier drie karakteristieke eigenschappen waarmee een Risk Priority Number (RPN) wordt berekend. Dit totale risico per faalvorm wordt bepaald aan de hand van de volgende formule: RPN = F x D x E (RPN = Frequentie- x Detecteerbaarheid- x Ernst van de faalwijze) De hiervoor gebruikte karakteristieke eigenschappen van de faalvormen zullen dus ten behoeve van de uiteindelijke risicoklassificering een getalwaarde moeten krijgen toegekend. Dit gebeurt a.d.h.v. vaste lijsten.
Frequentie van de faalwijze:
1 is laag en 10 is hoog.
Detecteerbaarheid van de faalwijze:
10 is laag en 1 is hoog.
Ernst van de faalwijze:
1 is laag en 10 is hoog.
Het totale risico varieert van 1 tot 1000. Welke waarde acceptabel is verschilt per product en/of proces. Meestal is de maximale waarde of de waarde waarboven tot verdere behandeling wordt overgegaan een ervaringsgetal. De beschikbare waarderingen zijn in ons geval beperkt van 1 tot 6 omdat de beoordeelde installatie niet voor daadwerkelijke productie word gebruikt. Het hieruit voortvloeiende totale risico varieert van 1 tot 216. Lijsten voor toekenning zijn hieronder opgenomen. Frequentie van de fouten/faalwijzen van het proces frequentie
Omschrijving
Definitie
1
Nihil(falen is zeer onwaarschijnlijk)
Eens per vijf of meer jaar
2
Af en toe
Eens per één tot vijf jaar
3
Met tussenpozen
Eens per jaar
4
Regelmatig
Eens per maand
5
Vaak
Eens per week
6
Zeer vaak
Eens of meerdere keren per dag/ per twee dagen
tabel 3 -
FMEA
Overzicht van de frequentie van de faalwijze
16
Afstudeerverslag
Detectie van de fouten/faalwijzen van het proces Detectie
Omschrijving
Definitie
1
Vrijwel zeker
Het defect is duidelijk zichtbaar of er vind een 100% automatische controle plaats met regelmatige ijking en preventief onderhoud van de controle apparatuur
2
Waarschijnlijk
3
Gemiddeld
4
Laag
5
Onwaarschijnlijk
6
Vrijwel uitgesloten
tabel 4 -
Alles wordt 100% automatisch gecontrolleerd Alles wordt 100% handmatig gecontroleerd en er wordt gebruik gemaakt van een terugmelding of periodieke calibratie Alles wordt 100% handmatig gecontroleerd Er wordt steekproefsgewijs gecontroleerd en in de steekproef worden geen fouten gevonden Het defect is niet te detecteren
Overzicht van de manier van detectie van de faalwijze
Ernst van de gevolgen van het proces Ernst
Omschrijving
Definitie
1
Geen
Falen wordt niet opgemerkt en heeft geen effect op de goede werking van het proces
2
Gering
3
Laag
4
Gemiddeld
5
Hoog
6
Gevaarlijk hoog
tabel 5 -
Het falen wordt niet opgemerkt en heeft slechts een gering effect op de werking van het proces Falen leidt tot ergernis, maar kan verholpen worden zonder noemenswaardige stilstand van het proces Falen kan niet op korte termijn gecorrigeerd worden en leidt tot langdurige stilstand van het proces Falen leidt tot het niet langer voldoen aan wettelijke normen en Voorschriften Het falen kan een personeelslid ernstig verwonden of tot schade aan de procesinstallatie leiden
Overzicht van de ernst van de gevolgen van de faalwijze
De middels deze lijsten geproduceerde RPN-waardering staat nu toe een onderbouwde inschatting te maken voor de eventuele behandeling van zwakkere punten van het proces of product. Een kopie van het analysedocument is aan deze rapportage toegevoegd in de bijlagen’12.10 FMEA’. Bij het uitvoeren van de analyse zijn vanwege de overzichtelijkheid de componenten op eenzelfde manier als op het P&ID verdeeld over de tanks en ondergebracht op tabbladen met eenzelfde indeling, gebaseerd op Equipment Modules. Deze analyse is gedaan voor zowel het verbeteren van de veiligheid als de functionaliteit van de EduLab Process-installatie. Het gaat daarbij uitsluitend om de elektrische veldcomponenten. In ‘8.2 Grenzen’ is aangegeven wat binnen de betreffende analyse is behandeld. Toekenning van de RPN-waarderingen van elke afzonderlijke faalwijze, is beschreven in ‘8.1 Faalkansbepaling, ernst en detecteerbaarheid’. Om een idee te geven over de manier van omgang met alle faalwijzen is a.d.h.v. de schakelkastcomponenten een voorbeeldsituatie gecreëerd en opgenomen in ‘8.3 Typicals Schakelkastcomponenten’.
FMEA
17
Afstudeerverslag
In samenspraak met Peter van den Berg is besloten om faalwijzen met een waardering hoger dan 60 te behandelen. Om een idee te geven van de manier waarop hiermee is omgegaan, word in ‘8.4 Actiepunten’ een voorbeeld gegeven. Verdere omgang met of afhandeling van ondernomen acties rondom specifiek deze faalwijzen zijn bijgehouden in ’12.11 Actiepunten FMEA”.
8.1
Faalkansbepaling, ernst en detecteerbaarheid
I.v.m. het afwijkende gebruikerspatroon van de installatie is gekozen voor een aangepaste methode voor bepaling van de getalwaarden voor de opbouw van de faalfrequentie. De lijsten voor de waardetoekenning zijn opgenomen in de inleiding van dit hoofdstuk, maar ook in de Excel sheets van de analyse zelf. Er wordt vooral gekeken naar het vele stilstaan en het daardoor vast komen zitten van de componenten. Factoren welke mede bepalend waren voor een eventueel hogere waarde dan tijdens normaal gebruik, zijn bijvoorbeeld: • Foutieve montage van de componenten; • Ondeskundige gebruikers; • Ondeskundige implementatie van de componenten in het systeem. Ernst en detecteerbaarheid hangen af van de applicatie en zijn toepassingsgericht beoordeeld a.d.h.v. schema’s, veldonderzoek en de eerder genoemde vaste waarderingslijsten.
8.2
Grenzen
Er is gekozen voor een aanpak waarbij uitgegaan is van volledig gebruik en volledige implementatie van de installatiecomponenten. Met eventuele fouten in de programmatuur of defecten aan de installatie is geen rekening gehouden. Pas in het geval van een te hoge RPN waardering is gekeken naar de werkelijke toepassing om zodoende een gerichte waardering toe te kennen. Mocht deze waardering nog te hoog of zelfs hoger zijn, dan wordt er pas gekeken naar eventuele actiepunten. Bij het doen van deze analyse zijn de volgende punten behandeld: • Elektrische veldcomponenten van EduLab Process allemaal betrekken; • Analyse van werktuigbouwkundige veldcomponenten door afstudeerders Frank en Nick; • Vier schakelkastcomponenten uitwerken in de typicals bij wijze van voorbeeld.
8.3
Typicals Schakelkastcomponenten
Om een idee te geven van de omgang met alle faalwijzen is na overleg gekozen voor behandeling van 4 specifieke componenten uit de schakelkast. Gebruik makend van het tekeningenpakket is een overzicht gemaakt van de diverse componenten. Daaruit zijn 4 componenten gekozen waarvan 2 actief en 2 passief. Bij de keuze is ook rekening ge-
FMEA
18
Afstudeerverslag
houden met het aantal componenten dat van dat soort voorkomt en het aantal functies of schakelingen dat van de componenten afhankelijk is. De verkozen componenten zijn in de hierop volgende tabel weergegeven. Codering
Beschrijving
Typenr.
Artikelnr.
Merk
CCC201F1
Installatie-automaat 1polig 4A-DC
S281UC-Z4
ES.118695
ABB
CCC21Q7
Motorstarter Profibus DP 1A
MSR22-FBP1
STARREN.999999
ABB
CCC113Z1
PA interface
KFD2-BR1.PA.93
STARREN.999999
PepperlFuchs
PLC-91Z6
RS485 Versterker
6ES7 9720AA01-0XA0
SIE.6ES7972-0AA010XA0
Siemens
tabel 6 -
Schakelkastcomponenten
Aan de hand van de in ‘8 FMEA’ beschreven lijsten zijn als volgt waarderingen aan de vooraf bepaalde faalwijzen toegekend: In gedachte houdend dat de installatie bedoeld is voor het onderrichten van scholieren en studenten, zal bij eventuele uitval of verminderde functionaliteit van het betreffende component, een ongemak worden ondervonden welke slechts zal leiden tot een gering verlies van productiviteit. Omdat in het geval van falen van één van de boven genoemde componenten eenvoudig kan worden overgegaan tot gebruik van andere middelen of installatiedelen, wordt een Ernst vastgesteld van ‘3 = Laag. Falen leidt tot ergernis, maar kan verholpen worden zonder noemenswaardige stilstand van het proces’. Omdat van de betreffende componenten geen MTBF-getal te vinden was, is uitgegaan van een levensduur van de componenten van 10 jaar. Hieruit voortvloeiend is een Faalfrequentie vastgesteld van ‘1 = Nihil. Eens per vijf of meer jaar’. Omdat de installatie op dit moment nog niet in de automatische modus wordt bedreven, maar in plaats daarvan handmatig middels het lokale bedieningstableau wordt bediend en er op de gebruikte componenten geen terugmeldingen worden gebruikt, is een Detectie vast gesteld van ‘4 = Laag. Alles wordt 100% handmatig gecontroleerd’. Hieronder is een overzicht gegeven van het resultaat van de behandeling van de installatie-automaat welke terug te vinden is in bovenstaande tabel.
FMEA
19
3 CCC201F1
Niet meer 'IN' te schakelen
4 CCC201F1
Niet meer 'UIT' te Installatie-aut schakelen 1polig 4A-DC
5 CCC201F1
Zelftest defect
tabel 7 -
Installatie-aut 1polig 4A-DC
Installatie-aut 1polig 4A-DC
RPN
Niet uitschakelen Installatie-aut bij overstroom 1polig 4A-DC
Det.
2 CCC201F1
Installatiedeel of component niet te gebruiken Installatiedeel of component schade Installatiedeel of component niet te gebruiken Installatiedeel of component is niet afzonderlijk spanningsvrij te maken Onterechte vervanging van het component
Freq.
Mogelijk Gevolg
Installatie-aut 1polig 4A-DC
Ernst
Omschr.
Onnodig afvallen
Equip. Mod.
1 CCC201F1
Nr.
Mog. faalwijze
Afstudeerverslag
4
1
4
16
6
1
6
36
4
1
4
16
4
1
4
16
4
1
4
16
Typical installatie-automaat
Bij het vaststellen van deze getalwaarden is rekening gehouden met de mogelijkheid van bediening van de installatie, zowel vanaf het lokale gemonteerde bedieningtableau als het op afstand geïnstalleerde operatorstation. In het geval van een overstroom bij een bediening op afstand, zijn hogere waarderingen toegekend i.v.m. de kans op schade aan de installatie en de verslechterde detectie mogelijkheden.
8.4
Actiepunten
In samenspraak met Peter van den Berg is besloten om faalwijzen met een RPNwaardering hoger dan 60 te behandelen. Zoals al eerder beschreven is deze zelf vastgestelde grens een ervaringsgetal. De hier gekozen grens is bepaald a.d.h.v. de volgende kriteria: • I.v.m. de bedieningsmogelijkheden is de operator altijd in de buurt van de installatie en daardoor in staat snel te reageren op calamiteiten; • De installatie wordt niet gebruikt voor productie en hoeft dus niet winstgevend te zijn; • De installatie is op een dusdanige manier opgezet dat er in veel gevallen snel kan worden overgegaan tot gebruik van een alternatief; • Het was omwille van de veiligheid en het voorkomen van schade gewenst dat bepaalde onzekerheden over beveiligingen werden weg genomen. De faalwijzen waarvan de RPN-waardering hoger of gelijk aan 60 waren zijn verzameld in een document dat is toegevoegd aan de bijlagen ‘12.11 Actiepunten FMEA’. Om aan te
FMEA
20
Afstudeerverslag
geven hoe is omgegaan met faalwijzen met een dusdanig hoge waardering volgt hier een voorbeeld a.d.h.v.: TA02 EMLeegEM GS21 - foutieve open melding klepstand terugmelding. Mogelijk gevolg met RPN ≥ 60: PO02 kan droog lopen Opties voor behandeling zijn: 1. Dry-run detectie > Grundfos 2. Onderstroombeveiliging 3. Niveau schakelaar 4. Klepstand gebruiken Actie: Het aanbrengen van een geïmproviseerde Dry-run detectie. In de besturing is de terugmelding van de klep te vinden als SV21_I_closed en SV21_I_opened. Na enig programmeer- en testwerk word deze terugmelding samen met de Laag Laag (LL)-nivo detectie nu gebruikt voor de droogloopbeveiliging van PO02 aan de hand van een Interlock. Zie voor de gebruikte code de oplossing van punt H in ’12.11 Actiepunten FMEA’. Restpunt: Peter van den Berg gaat stappen ondernemen voor het aanbrengen van een deugdelijke droogloopbeveiliging (suggesties in ‘8.6 Aanbevelingen’). Maak een verslag van ‘Exception handeling’ en pas dit in bij de ‘Functional Specification’ van de ABB applicatie. Dit zal aanpassingen vergen in zowel de EM als de CM: • Maak een tabelletje in het procedurele model ‘7.3’; • Maak een nieuwe alinea voor ’Bijzondere exception handeling’; • Stel een nummering in voor alle alinea’s zonder deze op te nemen in de inhoudsopgave.
8.5
Conclusie
Na veelvuldig werken met de installatie en bijbehorende (GaMP) documentatie, is gebleken dat een aantal zaken uit de documentatie niet zijn doorgevoerd in de software (bijv. de implementatie van LS05 als droogloopbeveiliging). Andersom bleek dat een aantal zaken van de software niet of onvolledig (per toeval ook in het geval van LS05) zijn gedocumenteerd. Toch is het, door het betrekken van verschillende mensen, gelukt een grondige en goed onderbouwde analyse neer te zetten, met meer dan genoeg diepgang op het gebied van veiligheid. Dankzij de bereidwilligheid van medewerkers was het in veel gevallen mogelijk om correcties en toevoegingen te doen aan de installatie en de bijbehorende documenta-
FMEA
21
Afstudeerverslag
tie. Dat deden zij vooral door hulp te bieden a.d.h.v. kennis over programmeren in het ABB systeem, normeringen en voorschriften. Tijdens het onderzoek is veel inzet nodig geweest om de juiste documentatie boven water te halen. Het gebruikte archiveringssysteem was vaak incompleet. Zo kwam het ook voor dat er concept-versies of oudere versies van eerdere afstudeerders/stagiaires stonden in mappen waar eigenlijk de toepassingspecifiekedocumentatie te vinden zou moeten zijn. Tevens bleek het vaak onmogelijk om de passende instrumentatiedocumentatie, compleet met foutcodes te vinden. De archivering van zowel de toepassingspecifieke- als de instrumentatiedocumentatie zou hierdoor beter moeten. Verder zijn een aantal van de actiepunten uit de analyse nu aangegaan met tijdelijke oplossingen. Het gaat hierbij vooral om de droogloopbeveiligingen, hetgeen natuurlijk zo snel mogelijk moet worden vervangen door permanente aanpassingen, wederom met een zo groot mogelijke diversiteit in toegepaste technieken.
8.6
Aanbevelingen
• Controleren van opgeleverde werkzaamheden van afstudeerders/stagiaires; o
Eventueel a.d.h.v. een checklist,
o
Concreet opsommen en controleren van de werkzaamheden,
o
Gebruik maken van een urenlijst die ondertekend moet worden,
o
Docentbegeleiders meer belasten met controle op de te volgen werkwijze.
• Aanbrengen van gedegen droogloopbeveiligingen voor de pompen (Restpunt uit ’12.11 Actiepunten FMEA’, vooral voor: PO01, PO03, en PO04 omdat PO02 niet berekend is op de gebruikte opvoerhoogte); o
Onderstroombeveiliging in de schakelkast,
o
Dry-run detectie (Grundfos) op het slakkenhuis,
o
Detectie in de aanvoerleiding naar de pomp toe.
• Correcte montage van de overdrukbeveiligingen; o
met vloeibare pakking: Loctite 542.
• Zorgen dat beveiligingen en blokkeringen ook werken in het geval van handmatige bediening vanaf het lokale bedieningstableau; o
Gebruikmaken van ‘interlock’ en andere functies van het besturingssysteem.
• Aanbrengen van een goed te onderhouden en overzichtelijke archiveringssysteem voor GaMP-documentatie en instrumentatiedocumentatie; o
Posten in de wiki,
o
Aanbrengen van een vaste en duidelijke inhoudsstructuur voor de archiefkasten.
• Automatische processtappen programmeren voor de EM’s voor open dagen; • Het aanbrengen van waterdetectie; FMEA
22
Afstudeerverslag
o
Voor open dagen en educatie,
o
Beveiliging i.g.v. bediening vanuit de operator-ruimte.
• Door het ontbreken van een nivo-meting op TA01 kan PO01 nu nog steeds droog komen te staan;
FMEA
o
Aanbrengen van een droogloopbeveiliging,
o
Aanbrengen van een nivo-meting op TA01.
23
Afstudeerverslag
9 Overige werkzaamheden Van tevoren was al bekend dat er rond de installatie een aantal onvolkomenheden heersten Tevens zijn tijdens de uitvoering van de geformuleerde opdrachten een aantal andere problemen aan het daglicht gekomen. De behandeling en omgang met deze werkzaamheden is hier beschreven.
9.1
In bedrijf stellen
Door het behandelen van de uit de FMEA voortgevloeide actiepunten, zijn een tweetal mankementen aan de installatie naar voren gekomen. Het bleek namelijk dat: 1. De droogloopbeveiliging van de transportpomp uit KE01 niet werkte. 2. De aansturing van de voedingsklep van de perslucht t.b.v. de installatie niet te bedienen was. Logische beredenering leverde de volgende tests en oplossingen op: 1. De droogloopbeveiliging bestond uit een niveauschakelaar, berust op het stemvork meetprincipe. In de ‘faceplate’ van deze meting was de status te forceren. Hieruit bleek dat de startvergrendeling van de pomp wel degelijk werkte. Uit zoekwerk op meerdere locaties in de programmatuur bleek dat het stukje code dat nodig was voor de implementatie van de niveauschakelaar, ontbrak. Na wat experimenten is de juiste locatie voor de betreffende code gevonden. In de documentatie was de functionaliteit al beschreven in de URS, maar nog niet in de SDS. Aanvulling van de SDS volgt. 2. De perslucht voedingsplek viel wel te bedienen vanaf het ‘Siemens’ besturingssysteem en het ‘ABB’ lokale bedieningstableau. Dit wees wederom op een gebrek in de programmatuur. Na wat test- en experimenteerwerk is de juiste locatie voor het stukje ontbrekende code gevonden. Bijkomend bleek ook de interne verwijzing naar de I/O te ontbreken door eerder veranderingen in de benaming van het component.
9.2
Kalibreren
Door problemen met de aanwijzing van verschillende metingen van de EduLab Process opnemers, op zowel het ‘Siemens’ als het ’ABB’ besturingssysteem, zijn stappen ondernomen in de vorm van controle en kalibratie van alle opnemers door merkspecialisten. Er zijn per gemeten grootheid verschillende soorten opnemers geïnstalleerd. Opnemers met problemen waren: • Radar-niveaumeting van TA03: Gaf problemen in het bovenste bereik. Door een foutieve instelling bleek de meting last te hebben van echo’s en een verkeerde instelling van het filter. Na wat testwerk bleek dat het het beste was als de meting de eerste echo ge-
Overige werkzaamheden
24
Afstudeerverslag
bruikte en bovendien een aantal opties van het filter werd uitgeschakeld, dit i.v.m. het gebruik van water in de Process-installatie. • Vlotter-niveaumeting van TA02; Door afmetingen van de vlotter in de meetbuis van een tankje van 50 liter is het bereik van de meting niet optimaal. Voor een verbeterde meting zou een ander meetprincipe moeten worden toegepast. • Coriolis-stromingsnelheidsmeting; Het apparaat gaf na zonder spanning te hebben gezeten, een storing. Boodschap was dat de D/A-converter of de voedingsmodule defect waren. Door het apparaat een ‘reset’ te geven is de storing verholpen en geeft het een betrouwbare waarde aan. Bij spanningsuitval komt het apparaat weer in dezelfde storing terecht. Voorgaande procedure neemt het weer in bedrijf, actie van de leverancier volgt.
9.3
Vraagtekens
Uitzoekwerk dat is verricht (en aan de bijlagen is toegevoegd) om er achter te komen wat SE01 doet, heeft uitgewezen dat het een destillatiebuffer is. Er zit een zo genaamde reflux-leiding op aangesloten, welke het product terug kan leiden naar de ketel. Zodoende kan de puurheid van het distillaat verhogen, in het geval er een destillaat gewenst is met een relatief hoger kookpunt. Kortom, uit de installatie kan worden afgeleid dat deze is bedoeld voor een destillatieproduct met een relatief hoger kookpunt. Verder bestond nog de vraag of de niveaumeting van KE01 niet beter kon. Het gaat hier om een niveaumeting van het verschildruk meetprincipe, dat aan de bovenzijde en de onderzijde van de ketel is aangesloten met meetbenen welke in een aantal situaties droog zouden kunnen komen te staan. Bovendien geeft de aanwijzing een flinke schommeling aan als de transportpomp word gebruikt om de ketel te legen. Omdat er geen oplossing is aangebracht voor de hier beschreven problemen wordt hierop in de conclusies en aanbevelingen teruggekomen.
9.4
Conclusie
Doordat door terugstromend water uit de opgaande leiding de droogloopbeveiliging nooit vergrendeld zal blijven, kan de transportpomp keer op keer opnieuw worden aangestuurd na het aanspreken van de beveiliging. Uit de noodzaak om reeds geïmplementeerde onderdelen van de installatie opnieuw in de programmatuur aan te brengen valt te concluderen dat het te gemakkelijk is om aanpassingen in de programmatuur te doen. Voor de niveaumetingen van het merk VEGA is gekozen voor de ‘PLICSCOM display- en bedieningsmodule‘. Hierdoor vallen voorheen beschreven parameters van de radarmeting niet in te stellen. Hiervoor is de ‘VEGA CONNECT 3 box’ nodig.
Overige werkzaamheden
25
Afstudeerverslag
De niveaumeting van de ketel (KE01) is dubieus en dient op twee gebieden te worden aangepast voor een betere werking.
9.5
Aanbevelingen
• LS05 droogloopbeveiliging > ofwel een terugslagklep aanbrengen voor de pomp ofwel gebruik maken van iets anders dan een ‘interlock’. • Code-review: Het aanpassen van de programmatuur zou beter begeleid moeten worden. Er wordt bewust gekozen voor begeleid, omdat het van educatief belang is dat er vrijheid blijft in het aanpassen van de programmatuur. Het zou het beste zijn als een programmeur zou kunnen meekijken bij het definitief maken van een aanpassing in de programmatuur. Dit zou mogelijk zijn door eerst aan te laten tonen (door de student) hoe het aanvankelijk was en vervolgens aan te laten geven hoe het is geworden. Hierbij wordt uitgegaan van een goed werkende installatie. • Door de aanschaf of sponsoring van de ‘VEGA CONNECT 3 box’ is complete vrijheid voor de niveaumetingen van het merk VEGA te verkrijgen. Het kan met het oog op educatie wenselijk zijn om deze vrijheid te verschaffen. Zodoende zou de vrijheid bestaan om alle parameters, trending en inregel opties van de metingen te gebruiken. Eenzelfde functionaliteit als met de ‘VEGA CONNECT 3 box’ zou bereikt kunnen worden door met een HART-modem en communicator via het ethernet toegang te verschaffen. De voor beide oplossingen noodzakelijke ‘PACT-ware’ software is bijgevoegd aan de documentatiemap van de metingen. • Doordat het negatieve meetbeen is aangesloten op de zuigleiding van de transportpomp van KE01 is er een flinke schommeling in de meetwaarde te zien als de pomp wordt ingeschakeld. Om dit op te lossen zou de meting het negatieve meetbeen op een andere plek aan de ketel moeten bevestigen, of gebruik gemaakt moeten worden van een ander meetprincipe. Doordat de meting nu dusdanig is aangesloten dat beide meetbenen kunnen leeg lopen, in het geval van droogstand van de ketel, verzamelen zich luchtbellen in de meetbenen, wat de meetwaarde beïnvloedt. Oplossing hiervoor zou kunnen zijn om a.d.h.v. menbramen de meetbenen te isoleren van de ketelinhoud, en tevens ervoor te zorgen dat er zich bij deze meetmenbramen ook geen luchtbellen kunnen verzamelen. Bijvoorbeeld door het aansluiten op een naar onder wijzende flens.
Overige werkzaamheden
26
Afstudeerverslag
10 Literatuuroverzicht Cursus materiaal: Course T315, System 800xA engineering, ABB
Boeken: The theory and practice of level measurement, W. v.d. Kamp, ISBN Industrial flow measurement practice, ABB Handbook for variable area flowmeters, ABB Praxis der industriellen Temperaturmessung, ABB
Web-sites: http://wiki.edu-lab.nl http://nl.wikipedia.org/wiki/Destillatie http://www.procentec.com/wat-is-pb/index.html http://www.koningenhartman.com http://www.tanklesswaterheaterguide.com
Aantekeningen School: GaMP
Literatuuroverzicht
27
Afstudeerverslag
11 Persoonlijke evaluatie Bij Actemium is contractueel vast gelegd dat afstudeerders en stagiaires 10% van hun projecttijd moeten gebruiken voor begeleiding en onderricht van scholieren. Hierdoor bestond voor mij de mogelijkheid om mijn presentatietechnieken te verbeteren. Hierbij viel mij vooral op dat naast parate kennis een groot deel daarvan bestaat uit indirecte communicatie als lichaamstaal en voorkennis van je publiek. Door mijn werkzaamheden ben ik veel in contact geweest met professionals waarbij mij binnen het begrip communicatie dan weer opviel dat het sterk persoonsafhankelijk is wat zelfs maar de ideeën zijn bij een initiëringgesprek en dat het vooral om concrete afspraken gaat en het wegnemen van elk vraagteken. Hierbij bleek het ook erg wenselijk om persoonlijke voorkennis te bezitten over vooral de verschillende niveaus van communicatie als terminologie, manier van afspraken maken of onderwerp specifieke voorkennis. Verder is mij opgevallen dat het ontzettend tegenvalt om een opdracht binnen een gestelde termijn te voltooien. Een voor de hand liggende oplossing voor het tegengaan van effect van vertraging van het één op werkzaamheden aan het ander, zou kunnen zijn dat de verschillende opdrachten naast elkaar worden uitgevoerd. In dit geval zou dat dus betekenen dat het uitvoeren van de FMEA en de functionele specificering van de exotherme reactie tegelijkertijd uitkomst had kunnen bieden (hetgeen ik dus niet heb gedaan). Een duidelijke planning zal dit bevorderen, maar zelfs dan zullen de gevolgen van tegenslagen niet geheel verdwijnen. Op technisch vlak ben ik in de gelegenheid gesteld om kennis over systemen en technieken beter te plaatsen in een hiërarchie. Doordat de opdracht toch een duidelijk praktijk gerichte insteek had, is helderder dan eerst aan het licht gekomen wanneer specifieke technieken moeten worden toegepast of bruikbaar zijn ter aanvulling of zelfs verbetering. Het is nu makkelijker in te beelden op welk technisch vlak een vraagstuk opgelost zou moeten worden. Verder wil ik wat betreft de opdracht nog even duidelijk hebben dat ik de manier van mijn omgang met informatie betreur. Door de veronderstelling dat ik voor de start van de opdracht over genoeg informatie beschikte, ook van de eindgebruiker, heb ik te lang gewacht met het maken van een afspraak met de uiteindelijke gebruiker. Naar bleek had de uiteindelijke gebruiker een compleet ander idee bij de simulatie installatie dan bij het bedrijf stond gedocumenteerd in de vorm van het vooronderzoek. Hierdoor heb ik een groot gedeelte van het onderzoek gespendeerd aan het werken aan ,wat later bleek, de verkeerde oplossing. Het duurde even, maar gelukkig kon ik ook in de vernieuwde opdracht tot uitvoering een uitdaging zien. Ik denk dat de grootste les uit deze stage is dat ik, door een tekort aan zelfvertrouwen, nog niet in staat ben om grotere uitdagingen betreffende het onbekende aan te gaan. Ik wil eerst alle structuur en onderliggende zaken glashelder hebben voor ik verder stap Persoonlijke evaluatie
28
Afstudeerverslag
naar een vakgebied waar ik nog compleet onbekend mee ben. Hierdoor vind ik het moeilijk om snel een overzicht van een systeem of installatie op te bouwen. Mooi persoonlijk leerdoel zou ik zeggen: Het verbeteren van het zelfvertrouwen. Ook een belangrijke les is dat op alle gebieden van de opdracht bleek dat het erg belangrijk is om grenzen van tevoren duidelijk op papier te hebben. Voor wat betreft de simulatie installatie van de exotherme reactie bleek de uiteindelijke uitdaging te zitten in het opstellen van de aansturing van het verwarmingselement. De hiermee samenhangende berekeningen bleken onvoorzien complex. Het is mij dan ook nog niet duidelijk wat hier van precies de bedoeling is. Groot vraagstuk bestaat uit het genereren van een dynamische karakteristiek voor het voortbrengen van een Set Point middels een vaste berekening. Na het uitvoeren van een FMEA is gebleken dat het samenstellen van een actiepunten lijst niet zo moeilijk was, maar dat het door tijdgebrek niet mogelijk is gebleken om de uitwerking van de actiepunten tot in detail te volbrengen. Tijdens de uitvoering van de opdracht is veel gebruik gemaakt van documentatie van de installatie. Doordat eerdere gebruikers hier minder zorgvuldig mee om zijn gegaan kwam het vaak voor dat het erg moeilijk was om het gezochte ook boven water te halen. Gebruik van een gestructureerd niet te ontwrichten systeem is hier onontbeerlijk.
Persoonlijke evaluatie
29
Afstudeerverslag
12 Bijlagen 12.1 Exotherme reactie Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie: 21 april 2008 Een chemische reactie heet exo-energetisch als er energie bij vrijkomt. Deze energie komt vaak vrij in de vorm van warmte (een exotherme reactie), maar kan ook in de vorm van licht vrijkomen. We spreken dan van chemoluminescentie. Exo-energetische reacties verlopen vaak spontaan of gemakkelijk, soms zelfs explosief. Het exo-energetisch zijn van een reactie wordt veroorzaakt doordat de bindingen die bij de reactie worden verbroken meer energie bevatten dan de bindingen die bij de reactie worden gevormd. Tijdens de reactie wordt dus energie die is opgeslagen in bindingen (chemische energie) omgezet in andersoortige energie. Voorbeelden van exotherme reacties zijn nagenoeg alle verbrandingsreacties en het oplossen van een metaal in een zuur. Het starten van een exo-energetische reactie kan door de temperatuur van het mengsel naar een bepaalde startenergie te verwarmen of door de verschillende bestanddelen samen te voegen. De term is echter niet beperkt tot chemische reacties, ook een kristallisatie, bijvoorbeeld de vorming van ijs is exotherm omdat er warmte bij vrij komt. Binnen de biologie worden dieren die zich aanpassen aan de temperatuur van de omgeving ook exotherm genoemd. Het woord is dan een synoniem voor koudbloedig.
12.2 Reflux-Leiding van een condensor Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie: 07 mei 2008 Gevonden met de termen: destillatie reflux. Gedurende een batch-destillatie behoudt het mengsel niet hetzelfde kookpunt. Het mengsel zal een zogenaamd kooktraject vertonen: de temperatuur loopt op naarmate meer van de laagkokende component wordt afgedestilleerd. Door de oplopende temperatuur van het mengsel zal de zuiverheid van de damp bovenin de destillatiekolom steeds lager worden. Wanneer het doel van de destillatie is om de laagkokende component zo zuiver mogelijk in handen te krijgen, is het verstandig vroeg met de destillatie te stoppen. Wanneer echter zoals in het geval van het EduLab Process het geval is het doel is om de hoogkokende component zuiver over te houden, moet men langer met de destillatie doorgaan. Men kan eventueel meerdere destillatiefracties maken door het condensaat dat in verschillende fasen wordt gevormd gescheiden op te vangen; elke fractie heeft dan haar eigen zuiverheid. Men kan ook een deel van de fractie terugsturen(=reflux)naar de kolom waar het nog een keer kan worden gescheiden, daardoor wordt een nog geconcentreerder eindproduct verkregen. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij de olieraffinage: de ruwe aardolie, die een mengsel is van veel verschillende koolwaterstoffen, wordt gedestilleerd door middel van continu-
Bijlagen
30
Afstudeerverslag
destillatie. Er worden destillatiefracties bij verschillende temperaturen opgevangen, en deze worden voor verschillende doeleinden gebruikt en onder verschillende namen verkocht: zo zijn er bijvoorbeeld kerosine en stookolie.
12.3 Profibus Gevonden met de termen: Profibus dp Profibus is een 2-draads industriële veldbus waarmee componenten zoals sensoren, actuatoren en controllers informatie uitwisselen om een complete besturing te automatiseren. Profibus is uitermate geschikt voor toepassingen in de productieautomatisering, gebouwautomatisering en procesindustrie. Deze communicatiebus onderscheidt 2 primaire varianten; PROFIBUS DP en PROFIBUS PA. Deze 2 verschillende systemen zijn toegespitst om te voldoen aan de eisen die bepaalde industriegebieden daaraan stellen.
Profibus typologie
PROFIBUS DP DP (Decentralized Periphery) is in eerste instantie ontwikkeld voor applicaties waarbij snelheid en plug-en-play centraal staan. Deze variant wordt het meest in de productieautomatisering toegepast en heeft veel applicaties op het gebied van remote I/O, frequentieregelaars, sensoren en actuatoren. Een DP master vraagt 1 voor 1 alle toegewezen slaves af door de outputs te schrijven en de inputs te lezen (cyclisch). De snelheid van deze communicatie kan oplopen tot 12 Mbit/seconden. PROFIBUS PA PA (Process Automation) is de oplossing voor toepassingen in de procesautomatisering. Het is gebaseerd op DP, maar de functionaliteit en bekabeling zijn volledig voor deze branche geschikt gemaakt. Het accent ligt vooral op: explosieveiligheid, uitwisselbaarheid en voeding over de datakabel. Dit systeem is een directe vervanger voor 4..20 mA instal-
Bijlagen
31
Afstudeerverslag
laties. PA is eenvoudig aan een DP netwerk te koppelen en maakt gebruik van een communicatiesnelheid van 31,25 kbit/seconde. Om via Profibus een opnemer of actuator te kunnen bereiken met configuratieprogrammatuur op de PC, moeten de gebruikte segment couplers transparant zijn.
12.4 ABB 800xA Het softwarepakket van ABB richt zich vooral op de verschillende aspecten, van veldhardware (objecten), zoals bijvoorbeeld een klep. Hierbij worden middels verschillende structuren, al deze verschillende aspecten, rond die ene klep, aan elkaar gekoppeld. Hierbij wordt gedacht aan dingen als: De grafische opbouw van een bedieningspaneel, Alarm & event afhandeling, Werkelijke control zelf, maar ook eventuele extra documentatie en/of notities voor de operator. Industrial IT 800xA koppelt al deze verschillende aspecten, welke dan weer ondergebracht zijn in verschillende structuren, aan elkaar met verwijzingen naar, grof gezegd mappen. Voor configuratie of gebruik van het systeem zijn verschillende werkomgevingen (workplaces) voor handen. Voor het gebruik in deze specifieke installatie is ervoor gekozen om het netwerk op te bouwen uit de hieronder beschreven servers en een enkelvoudig netwerk. Aspect server: Dit system bevat dus alle aspecten van de objecten. Het heeft tevens de regie over zaken als security en object management. Connectivity server: Dit system biedt toegang tot de PLC’s en andere bronnen van informatie d.m.v. het netwerk (OPC). Client server: Dit system reguleerd de communicatie tussen de verschillende servers en tussen de servers en de ‘workplaces’. Aspect server
Connectivity server
Client
Ethernet netwerk
PLC
Veldbus PLC
ABB 800xA system typologie
Bijlagen
32
Afstudeerverslag
12.5 Puls Breedte Modulatie Puls Breedte Modulatie is een techniek waarmee een analoge waarde kan worden vertaald in een digitale waarde. Hierbij wordt de amplitude van het analoge signaal omgezet in een puls met een overeenkomstige duur. Deze techniek wordt veelvuldig toegepast bij vermogenssturingen. Bij een zuiver ohmse belasting (zoals een elektrische verwarming) wordt ver Puls Breedte Modulatie mogenselektronica aangestuurd met deze techniek om een deel van de voedende sinus door te laten en een deel niet. Bij de volledige vermogensvraag zal de complete voedende sinus worden doorgelaten. Bij een inductieve belasting (zoals een motor) wordt de techniek omgekeerd gebruikt. Hierbij wordt elektronica aangestuurd om van een gelijkspanning een wisselspanning als het ware op te bouwen.
12.6 Elektronisch vermogensrelais Triac Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Schakelsymbool triac Een triac (triode for alternating current) is een elektronische component dat tot de categorie van de halfgeleiderschakelaars be hoort. Een triac kan als een speciale variant van de thyristor worden gezien. Sturingsgrafiek triac Een triac heeft drie aansluitingen: elektrode 1, elektrode 2 en gate, er kan niet van anode en kathode gesproken worden omdat de polariteit bij deze component niet vast ligt, zoals bij de thyristor. Bijlagen
33
Afstudeerverslag
Werking: De werking van de triac lijkt sterk op de werking van de thyristor. Deze component wordt in geleiding gestuurd door een stroompuls via de gate van de triac te sturen, dit heet de ontsteekpuls. Uit de grafiek kan worden afgeleid dat de triac zonder puls ook in geleiding kan worden gestuurd, namelijk door de spanning over de component hoger te maken dan Ubo. Dit is echter niet de juiste, gecontroleerde methode om de triac in geleiding te brengen, het verhoogt het risico op beschadiging. Om geleiding te bewerkstelligen is een ontsteekpuls op de gate en een voldoende hoge spanning over de hoofdaansluitingen van de triac nodig. Tijdens geleiding is de spanning over de component 0,6 tot 1,0 volt. Afhankelijk van het type en de koeling kan de triac stromen verwerken tussen 100 mA en vele honderden ampères. In tegenstelling met de thyristor die alleen tijdens de positieve periode kan schakelen, kan de triac zowel tijdens de positieve als de negatieve periode geleiden. Voor volledige geleiding dient de triac te worden ontstoken tijdens de positieve en de negatieve periode, daarbij speelt de polariteit van de ontsteekpuls geen rol. De triac kan uit geleiding worden gebracht (gaan sperren) als de hoofdstroom door de component onder een bepaalde waarde daalt, deze minimale stroom die dient te vloeien om geleiding in stand te houden wordt de houdstroom genoemd. Bij een wisselspanning zal de triac bij elke polariteitswisseling rond de nuldoorgang om deze reden uit geleiding worden gebracht. In een schakeling die door één triac en zijn stuurcircuit wordt gestuurd en gevoed met een AC-spanning, is 100 % geleiding niet mogelijk. Vlak voor de nuldoorgang daalt de stroom tot onder de houdstroom en zal de geleiding wegvallen.
12.7 Electrical water heater Op de hierop volgende pagina is een ‘Product informatie sheet’ toegevoegd.
Bijlagen
34
Afstudeerverslag
Bijlagen
35
Afstudeerverslag
12.8 GaMP Automatiseringssystemen voor de farmaceutische- en voedingsmiddelenindustrie dienen aan steeds strengere wetten te voldoen. De regelgeving van de Amerikaanse wetgevende instantie ‘Food and Drug Administration’ (FDA) met haar ‘Code of Federal Regulations’ (CFR) heeft ook gevolgen voor bedrijven in Europa. GAMP (Good Automated Manufacturing Practice) komt voort uit de GMP (Good Manufacturing Practice) en is een richtlijn om beter aan de wetgeving van de FDA te kunnen voldoen. De methode beschrijft een V-model voor het ontwerpen, realiseren en vooral valideren van de besturing van productieprocessen. In dit model worden t.b.v. het realiseren van een systeem alle gebruikswensen onderscheiden in ‘User Requirement Specification’ (URS), ‘Functional Specification’ (FS), ‘Technical Specification’ (TS) en de ‘Software Design Specification’ (SDS). Met behulp van deze specificaties wordt het systeem ook weer op drie gebieden gevalideerd. Er wordt onderscheid gemaakt tussen ‘Installation Qualification’ (IQ), ‘Operational Qualification’ (OQ) en ‘Performance Qualification’ (PQ). Een manier om het systeem te valideren is a.d.h.v. een Traceability Matrix (TM) een Risk Assessment (RA) te doen. Hiervoor wordt uit de URS een lijst gemaakt van alle functies van het systeem welke worden beoordeeld op regelgeving voor zakelijke doeleinden of gebieden voor veiligheid, gezondheid of milieu. . URS
PQ
FS
OQ
TS
IQ
Levert het systeem op wat de gebruiker ervan verwacht? Doet het systeem wat het moet doen? Is het systeem gemaakt zoals het op tekening staat?
SDS Systeem
12.9 P&ID versie 4.0 Aangepast op gevonden fouten uit de analyse en toegevoegd in A3-formaat op de hierop volgende pagina.
Bijlagen
36
Afstudeerverslag
12.10 FMEA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 39 40 41 42 43 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 1 00 1 01 1 02 1 03 1 04 1 05 1 06 1 07 1 08 1 09 1 10 1 11 1 12 1 13 1 14 1 15 1 16 1 17 1 18 1 19 1 20 1 21 1 22 1 23 1 24 1 25 1 26 1 27 1 28
Bijlagen
Plaats, onderdeel equipement of modules functie Mogelijke faalwijze Omschrijving KE01 EM InhertEM SV0 4 niet op en afslu iter (aan vo er) KE01 EM InhertEM SV0 4 niet dich t afslu iter (aan vo er) KE01 EM SproeiEM SV5 0 niet op en afslu iter (aan vo er) KE01 EM SproeiEM SV5 0 niet dich t afslu iter (aan vo er) KE01 EM SproeiEM SV5 0 niet dich t afslu iter (aan vo er) KE01 EM RoerEM EE0 1 werkt n ie t ketelverlich ting KE01 EM RoerEM mo torstarter gee ft fou tm eldin g ro erwerk sturing KE01 EM RoerEM frequ en tiereg elaa r g eeft foutm elding ro erwerk sturing KE01 EM RoerEM EZ A15 we rkt niet naa r b eho re n ro erwerk sturing KE01 EM RoerEM SC1 6 werkt n ie t n aar be horen ro erwerk sturing KE01 EM RoerEM SC1 6 werkt n ie t ro erwerk sturing KE01 EM RoerEM mo tor we rkt niet ro erwerk sturing KE01 EM RoerEM 23 Q1.1 we rkt niet n aa r be ho re n werkscha ke laar KE01 EM RoerEM 23 Q1.1 we rkt niet werkscha ke laar KE01 EM RoerEM 23 Q1.1 we rkt niet werkscha ke laar KE01 EM RoerEM EB0 1 werkt n ie t n aar be horen te rugm elding KE01 EM RoerEM EB0 1 werkt n ie t te rugm elding KE01 EM CondensEM T T0 1 werkt niet na ar beh oren te mp eratuu r m etin g KE01 EM CondensEM T T0 1 werkt niet te mp eratuu r m etin g KE01 EM CondensEM HE0 1 werkt n ie t n aar be horen co nde nsor KE01 EM CondensEM HE0 1 werkt n ie t co nde nsor KE01 EM CondensEM FT 04 w erkt niet naa r b eh oren volu meflow m eting KE01 EM CondensEM FT 04 w erkt niet volu meflow m eting KE01 EM CondensEM CV0 5 niet op en re ge lklep (afvoer) KE01 EM CondensEM CV0 5 niet dich t re ge lklep (afvoer) KE01 EM CondensEM T T0 3 werkt niet na ar beh oren te mp eratuu r m etin g KE01 EM CondensEM T T0 3 werkt niet te mp eratuu r m etin g KE01 EM CondensEM T T0 4 werkt niet na ar beh oren te mp eratuu r m etin g KE01 EM CondensEM T T0 4 werkt niet te mp eratuu r m etin g KE01 EM CondensEM RV0 5 niet op en ove r/o nd er-d ru k b eveiliging KE01 EM CondensEM RV0 5 niet dich t ove r/o nd er-d ru k b eveiliging KE01 EM CondensEM RV0 1 niet op en ove r/o nd er-d ru k b eveiliging KE01 EM CondensEM RV0 1 niet dich t ove r/o nd er-d ru k b eveiliging KE01 EM Temp EM HE0 2 werkt n ie t n aar be horen pa cked u nit verwarme n/koe le n KE01 EM Temp EM HE0 2 werkt n ie t n aar be horen pa cked u nit verwarme n/koe le n KE01 EM Temp EM HE0 2 werkt n ie t pa cked u nit verwarme n/koe le n KE01 EM LeegEM PT 02 we rkt niet naa r b eho re n druk me ting tb v nive au KE01 EM LeegEM PT 02 we rkt niet naa r b eho re n druk me ting tb v nive au KE01 EM LeegEM PT 02 we rkt niet naa r b eho re n druk me ting tb v nive au KE01 EM LeegEM PT 02 we rkt niet druk me ting tb v nive au KE01 EM LeegEM PT 02 we rkt niet druk me ting tb v nive au KE01 EM LeegEM PT 01 we rkt niet naa r b eho re n druk me ting tb v nive au KE01 EM LeegEM PT 01 we rkt niet naa r b eho re n druk me ting tb v nive au KE01 EM LeegEM PT 01 we rkt niet naa r b eho re n druk me ting tb v nive au KE01 EM LeegEM PT 01 we rkt niet druk me ting tb v nive au KE01 EM LeegEM PT 01 we rkt niet druk me ting tb v nive au KE01 EM LeegEM PT 03 we rkt niet naa r b eho re n druk me ting tb v nive au KE01 EM LeegEM PT 03 we rkt niet naa r b eho re n druk me ting tb v nive au KE01 EM LeegEM PT 03 we rkt niet druk me ting tb v nive au KE01 EM LeegEM PT 03 we rkt niet druk me ting tb v nive au KE01 EM LeegEM LS 05 werkt n ie t n aar be hore n nive au sch akelaa r KE01 EM LeegEM LS 05 werkt n ie t nive au sch akelaa r KE01 EM LeegEM GS5 1 ge en o pen meld in g te rugm elding KE01 EM LeegEM GS5 1 ge en d icht me ld in g te rugm elding KE01 EM LeegEM GS5 1 fou tieve op en m elding te rugm elding KE01 EM LeegEM GS5 1 fou tieve dicht m elding te rugm elding KE01 EM LeegEM SV5 1 niet op en afslu iter (afvo er) KE01 EM LeegEM SV5 1 niet op en afslu iter (afvo er) KE01 EM LeegEM SV5 1 niet dich t afslu iter (afvo er) KE01 EM LeegEM PO0 4 werkt n ie t po mp KE01 EM LeegEM PO0 4 werkt n ie t po mp KE01 EM LeegEM 22 Q1.1 we rkt niet n aa r be ho re n werkscha ke laar KE01 EM LeegEM 22 Q1.1 we rkt niet werkscha ke laar KE01 EM LeegEM 22 Q1.1 we rkt niet werkscha ke laar KE01 EM LeegEM EB0 5 werkt n ie t n aar be horen te rugm elding KE01 EM LeegEM EB0 5 werkt n ie t te rugm elding KE01 EM LeegEM EZ A14 we rkt niet naa r b eho re n th ermisch e be veilig in g mo tor KE01 EM LeegEM 07 ka n niet ope n afslu iter ha ndm atig (rioo l) KE01 EM LeegEM 07 ka n niet dich t afslu iter ha ndm atig (rioo l) KE01 EM LeegEM 07 ka n niet dich t afslu iter ha ndm atig (rioo l) KE01 EM LeegEM 08 ka n niet ope n afslu iter ha ndm atig (le id in g) KE01 EM LeegEM 08 ka n niet ope n afslu iter ha ndm atig (le id in g) KE01 EM LeegEM 08 ka n niet dich t afslu iter ha ndm atig (le id in g) KE01 EM LeegEM 08 ka n niet dich t afslu iter ha ndm atig (le id in g) KE01 EM LeegEM 08 ka n niet dich t afslu iter ha ndm atig (le id in g) KE01 EM LeegEM PI34 we rkt niet naa r b eho ren druk in dica tie KE01 EM LeegEM PI34 we rkt niet druk in dica tie KE01 EM LeegEM SV1 1 niet op en afslu iter (afvo er) KE01 EM LeegEM SV1 1 niet dich t afslu iter (afvo er) KE01 EM LeegEM SV1 0 niet op en afslu iter (aan vo er) KE01 EM LeegEM SV1 0 niet dich t afslu iter (aan vo er) KE01 EM LeegEM SV1 0 niet dich t afslu iter (aan vo er) KE01 EM DestEM SV0 7 niet op en afslu iter (afvo er) KE01 EM DestEM SV0 7 niet dich t afslu iter (afvo er) KE01 EM DestEM SV0 6 niet op en afslu iter (afvo er) KE01 EM DestEM SV0 6 niet dich t afslu iter (afvo er) KE01 EM DestEM SV0 6 niet dich t afslu iter (afvo er) KE01 CR VDSEM EZ A10 we rkt niet naa r b eho re n th ermisch e be veilig in g mo tor KE01 CR VDSEM PO0 5 werkt n ie t n aar be horen po mp KE01 CR VDSEM PO0 5 werkt n ie t po mp KE01 CR VDSEM 22 Q4.1 we rkt niet n aa r be ho re n werkscha ke laar KE01 CR VDSEM 22 Q4.1 we rkt niet werkscha ke laar KE01 CR VDSEM 22 Q4.1 we rkt niet werkscha ke laar KE01 CR VDSEM EB0 6 werkt n ie t n aar be horen te rugm elding KE01 CR VDSEM EB0 6 werkt n ie t te rugm elding KE01 CR VDSEM SV0 5A n ie t op en afslu iter (le id in g) KE01 CR VDSEM SV0 5A n ie t dicht afslu iter (le id in g) KE01 CR VDSEM SV0 5A n ie t vo lle dig dich t afslu iter (le id in g) KE01 CR VDSEM SV0 5B n ie t op en afslu iter (le id in g) KE01 CR VDSEM SV0 5B n ie t op en afslu iter (le id in g) KE01 CR VDSEM SV0 5B n ie t dicht afslu iter (le id in g) KE01 CR VDSEM SV0 5B n ie t vo lle dig dich t afslu iter (le id in g) KE01 CR VDSEM CV0 1A n ie t op en re ge lklep (leiding ) KE01 CR VDSEM CV0 1A n ie t op en re ge lklep (leiding ) KE01 CR VDSEM CV0 1A n ie t dicht re ge lklep (leiding ) KE01 CR VDSEM CV0 1A n ie t dicht re ge lklep (leiding ) KE01 CR VDSEM CV0 1A n ie t dicht re ge lklep (leiding ) KE01 CR VDSEM CV0 1B n ie t op en re ge lklep (leiding ) KE01 CR VDSEM CV0 1B n ie t op en re ge lklep (leiding ) KE01 CR VDSEM CV0 1B n ie t dicht re ge lklep (leiding ) KE01 CR VDSEM CV0 1B n ie t dicht re ge lklep (leiding ) KE01 CR VDSEM CV0 1B n ie t dicht re ge lklep (leiding ) KE01 CR VDSEM SV0 1 niet op en afslu iter (le id in g) KE01 CR VDSEM SV0 1 niet dich t afslu iter (le id in g) KE01 CR VDSEM 04 n ie t o pen afslu iter ha ndm atig (le id in g) KE01 CR VDSEM 04 n ie t d icht afslu iter ha ndm atig (le id in g) KE01 CR VDSEM 04 n ie t d icht afslu iter ha ndm atig (le id in g) KE01 CR PersluchtEM SV6 0 niet op en afslu iter (aan vo er) KE01 CR PersluchtEM SV6 0 niet dich t afslu iter (aan vo er) KE01 CR PersluchtEM 01 we rkt niet naa r b eho ren drukred uceer ve ntie l KE01 CR PersluchtEM 01 we rkt niet drukred uceer ve ntie l KE01 CR PersluchtEM 01 we rkt niet drukred uceer ve ntie l KE01 CR PersluchtEM 01 we rkt niet drukred uceer ve ntie l KE01 CR PersluchtEM 02 we rkt niet naa r b eho ren drukred uceer ve ntie l KE01 CR PersluchtEM 02 we rkt niet drukred uceer ve ntie l KE01 CR PersluchtEM 02 we rkt niet drukred uceer ve ntie l KE01 CR PersluchtEM 02 we rkt niet drukred uceer ve ntie l KE01 CR PersluchtEM RV0 3 niet op en ove r/o nd er-d ru k b eveiliging KE01 CR PersluchtEM RV0 3 niet dich t ove r/o nd er-d ru k b eveiliging KE01 CR PersluchtEM RV0 4 niet op en ove r/o nd er-d ru k b eveiliging KE01 CR PersluchtEM RV0 4 niet dich t ove r/o nd er-d ru k b eveiliging
Mogelijk Gevolg Mogelijke Ernst oorzaak Frequentie Huidige Detectie wijze RPNvan detectie KE 01 is nie t te in itieren 3 2 4 24 d ru k in KE0 1 is niet te re gele n 4 2 4 32 KE 01 kan n ie t g ereinigd w orden 3 2 3 18 a ls TA0 2, 03 of 04 gevuld word t, wordt er o ok gere in ig t 4 2 3 24 e r kan n ie t g esto pt wo rden m et reinigen 4 2 3 24 e r kan n ie t g oed in KE 01 g ekeken w orden 2 2 1 4 e r kan n ie t g eroerd wo rd en 4 2 2 16 e r kan n ie t g eroerd wo rd en 4 2 2 16 m otor ka n overve rh it ra ken 5 1 5 25 e r kan n ie t voor ee n bep aa ld to erenta l ge ko zen worde n 2 2 2 8 e r kan n ie t g eroerd wo rd en 4 2 2 16 e r kan n ie t g eroerd wo rd en 5 2 5 50 e r sta at n og spa nn in g op é én van de geleide rs 6 1 4 24 e r sta at n og spa nn in g op a lle ge leiders 6 1 4 24 e r is ge en spa nning mee r o p de m otor te zetten 4 1 1 4 g eeft een fo utieve meldin g 4 2 5 40 g eeft gee n me lding 4 2 5 40 tem pe ra tu ur in d e ketel is n iet n aa r be ho re n te re ge le n 4 1 4 16 tem pe ra tu ur in d e ketel is n iet te reg elen 4 1 4 16 e r kan n ie t g oed g econ den se erd word en 3 1 4 12 e r kan n ie t g econd en see rd worde n 4 1 4 16 a fg evoerd e volu mestro om ka n niet naa r b eho ren word en ge rege ld 3 1 4 12 a fg evoerd e volu mestro om ka n niet worde n gere geld 4 1 4 16 a fg evoerd e volu mestro om ka n niet naa r b eho ren word en ge rege ld 4 2 4 32 a fg evoerd e volu mestro om ka n niet naa r b eho ren word en ge rege ld 3 2 4 24 e r word t niet go ed a utom atisch gecon de nseerd 3 1 5 15 e r word t niet go ed a utom atisch gecon de nseerd 3 1 5 15 e r word t niet go ed a utom atisch gecon de nseerd 3 1 5 15 e r word t niet go ed a utom atisch gecon de nseerd 3 1 5 15 e r kan o verd ru k o ptre de n in h et syste em 6 2 5 60 e r kan g een druk worde n opg eb ouwd in h et syste em 4 2 5 40 e r kan o verd ru k o ntstaa n in HE0 1 6 2 4 48 e r kan con den sa at verloren g aa n 4 2 4 32 KE 01 kan n ie t n aar be ho re n ve rwa rm d word en 4 2 4 32 KE 01 kan n ie t n aar be ho re n ge ko eld worde n 4 2 4 32 KE 01 kan n ie t verwarmt of ge ko eld word en 6 2 4 48 n iveau in d e reactor m oe ilijk te me ten 4 2 4 32 n iveau in d e reactor m oe ilijk te rege len 4 2 4 32 PO 04 kan d roog lo pen 6 2 5 60 n iveau in d e reactor n ie t te m eten 4 2 4 32 n iveau in d e reactor n ie t te reg elen 4 2 4 32 n iveau in d e reactor m oe ilijk te me ten 4 2 4 32 n iveau in d e reactor m oe ilijk te rege len 4 2 4 32 PO 04 kan d roog lo pen 6 2 5 60 n iveau in d e reactor n ie t te m eten 6 2 4 48 n iveau in d e reactor n ie t te reg elen 4 2 4 32 d ru k in de re acto r m oeilijk te mete n 4 2 4 32 d ru k in de re acto r m oeilijk te re gele n 4 2 4 32 d ru k in de re acto r nie t te me te n 4 2 4 32 d ru k in de re acto r nie t te re ge le n 4 2 4 32 PO 04 kan n iet m ee r ge sta rt worde n 6 1 5 30 PO 04 kan d roog lo pen 6 2 5 60 h et p ro ce s kan n ie t d oorg aan 4 2 3 24 h et p ro ce s kan n ie t d oorg aan 4 2 3 24 PO 04 kan d roog lo pe n 6 2 5 60 KE 01 kan lee g lope n 4 2 3 24 KE 01 kan a lle en na ar rioo l g elee gd word en 4 2 3 24 PO 04 kan d roog lo pen 6 2 5 60 KE 01 kan lee glop en 4 2 3 24 KE 01 kan n ie t lee g ge pom pt worde n 4 2 1 8 e r kan n ie t g esproeid /g ereinigd wo rden 3 2 1 6 e r sta at n og spa nn in g op é én van de geleide rs 6 1 4 24 e r sta at n og spa nn in g op a lle ge leiders 6 1 4 24 e r is ge en spa nning mee r o p de m otor te zetten 4 1 1 4 g eeft een fo utieve meldin g 5 2 5 50 g eeft gee n me lding 5 2 5 50 m otor ka n overve rh it ra ken 6 1 6 36 W a te r kan van KE 01 n ie t na ar rioo l g evo erd word en 3 2 1 6 Op en verbind in g me t h et rioo l 4 2 1 8 PO 04 kan d roog lo pen 6 2 5 60 PO 04 b ouwt on nod ig druk op 3 2 1 6 wa te r kan van uit de ke te l n ie t terug g evoerd wo rd en n aar he t g eslo te n water cirqu it 3 2 1 6 PO 04 kan d roog ko me n te staa n 6 2 5 60 Op en verbind in g me t h et rioo l 4 2 4 32 PO 04 kan n iet wo rden verva nge n 5 2 4 40 systee m toevoe rd ruk slecht in te sch atte n 1 2 5 10 systee m toevoe rd ruk n ie t in te scha tte n 1 2 5 10 e r kan van KE 01 n ie t rechtstree ks doo rgevoe rd wo rden n aa r T A02 /0 3/04 3 2 4 24 e r kan n ie t spe cifie k g ekoze n worde n vo or TA0 1 3 2 4 24 e r kan vanu it KE0 1 niet na ar T A0 1 do orgevoe rd w orden 4 2 2 16 b ij he t sproe ie n wordt ook wate r terug in T A01 g ep omp t (ge en g oe de reiniging ) 3 2 4 24 b ij rond po mpe n kan T A01 niet u itg eslo te n worde n va n de selectie 4 2 4 32 d estilla at ka n niet naa r KE 01 g evo erd word en 4 2 4 32 SE 01 kan n ie t volle dig ge vu ld wo rden m et de stila at 3 2 4 24 d estilla at ka n niet naa r T A0 2 gevoe rd wo rden 4 2 1 8 SE 01 kan n ie t g evu ld worde n me t de stila at 4 2 5 40 KE 01 kan n ie t g evu ld worde n van uit S E01 4 2 1 8 m otor ka n overve rh it ra ken 6 1 6 36 h et syste em kan slecht ond erdruk op bou wen 6 2 4 48 h et syste em kan g ee n on derdru k op bo uwe n 2 2 4 16 e r sta at n og spa nn in g op é én van de geleide rs 6 1 4 24 e r sta at n og spa nn in g op a lle ge leiders 6 1 4 24 e r is ge en spa nning mee r o p de m otor te zetten 4 1 1 4 g eeft een fo utieve meldin g 5 2 5 50 g eeft gee n me lding 5 2 5 50 e r kan g een ond erdruk op geb ou wd worde n 4 2 4 32 PO 05 m oet on nod ig ond erdruk op bo uwen 3 2 4 24 e r kan m oe ilijk on de rd ru k o pge bo uwd wo rd en 4 2 4 32 m oeilijk om a tmosfee r o p de vacuum po mp te circuleren 2 2 4 16 m oeilijk om a tmosfee r o p KE0 1 te krijgen 4 2 4 32 e r is ge en o nde rdruk op te bo uwe n in h et syste em 3 2 4 24 e r is mo eilijk ond erdruk op te b ouw en in he t systee m 4 2 4 32 g een o ve rd ru k o p-bo uw mo ge lijk in va cu um /d ruk-syste em 4 2 4 32 g een o ve rd ru k reg eling m oge lijk in vacuum /druk-systeem 4 2 4 32 g een o ve rd ru k reg eling m oge lijk in vacuum /druk-systeem 4 2 4 32 g een o nd erdruk re ge ling mog elijk in va cu um/d ru k-systee m 4 2 4 32 g een o nd erdruk op -b ouw m og elijk in vacuu m/druk-systeem 4 2 4 32 g een o nd erdruk re ge ling mog elijk in va cu um/d ru k-systee m 4 2 4 32 g een o nd erdruk op -b ouw m og elijk in vacuu m/druk-systeem 4 2 4 32 g een o nd erdruk re ge ling mog elijk in va cu um/d ru k-systee m 4 2 4 32 g een o ve rd ru k o p-bo uw mo ge lijk in va cu um /d ruk-syste em 4 2 4 32 g een o ve rd ru k reg eling m oge lijk in vacuum /druk-systeem 4 2 4 32 m oeilijk om a tmosfee r o p KE0 1 te krijgen 3 2 4 24 d e ond er/ove r-d ru k in he t syste em is m oeilijk te re gele n 4 2 4 32 vacuum /druk-syste em n ie t h and ma tig te be luch ten 3 2 4 24 vacuum /druk-syste em n ie t o p druk te breng en 4 2 4 32 vacuum /druk-syste em n ie t g oed op dru k te bren ge n 4 2 4 32 e r is ge en p erslucht / instru me ntatie lucht b esch ikb aar 4 2 4 32 p erslucht / instru me ntatie lu ch t is n ie t uit te zette n 5 2 4 40 e r is ge en e xa cte dru k in te stellen 6 1 4 24 e r is ge en d ru k in te stellen 6 1 4 24 e r sta at te weinig druk op h et syste em 5 1 4 20 e r sta at te vee l d ru k o p het systeem 6 1 4 24 e r is ge en e xa cte dru k in te stellen 6 1 4 24 e r is ge en d ru k in te stellen 5 1 4 20 e r sta at te weinig druk op h et syste em 5 1 4 20 e r sta at te vee l d ru k o p het systeem 6 1 4 24 luchtdruk in het leiding syste em ka n te ver oplo pen 6 2 5 60 luchtdruk in het leiding syste em ka n te ver dale n 4 2 2 16 instru me ntatie lu ch t d ru k kan te ver oplop en 6 2 5 60 instru me ntatie lu ch t d ru k kan te ver dalen 4 2 2 16
37
Afstudeerverslag 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 51
Bijlagen
Plaats, equipement onderdeel ofmodulesMogelijke functie faalwijze Omschrijving Mogelijk Gevolg Mogelijke Ernst oorzaak Frequentie Huidige Detectie wijze RPNvan detectie TA01 CR StadswaterEM 11 niet open afsluiter handmatig (aanvoer) er kan geen water bijgevuld worden in TA01 4 2 1 8 TA01 CR StadswaterEM 11 niet dicht afsluiter handmatig (aanvoer) TA01 kan overlopen 4 2 4 32 TA01 CR StadswaterEM 11 niet dicht afsluiter handmatig (aanvoer) TA01 kan niet vervangen worden 4 2 4 32 TA01 CR StadswaterEM SV70 niet open afsluiter (aanvoer) er kan geen water bijgevuld worden in TA01 4 2 1 8 TA01 CR StadswaterEM SV70 niet open afsluiter (aanvoer) er kan niet worden gecondenseerd met HE01 4 2 4 32 TA01 CR StadswaterEM SV70 niet dicht afsluiter (aanvoer) TA01 kan overlopen 3 2 4 24 TA01 CR StadswaterEM SV70 niet dicht afsluiter (aanvoer) er blijft waterdruk staan op HE01 3 2 5 30 TA01 CR StadswaterEM 3 niet open afsluiter handmatig (aanvoer) er kan geen water bijgevuld worden in TA01 3 2 1 6 TA01 CR StadswaterEM 3 niet open afsluiter handmatig (aanvoer) er kan niet gecondenseerd worden met HE01 4 2 4 32 TA01 CR StadswaterEM 3 niet dicht afsluiter handmatig (aanvoer) TA01 kan overlopen 3 2 4 24 TA01 CR StadswaterEM 3 niet dicht afsluiter handmatig (aanvoer) SV70 kan niet worden verwijderd 4 2 6 48 TA01 CR LeegEM 10 niet open afsluiter handmatig (afvoer) TA01 kan niet geleegd worden 4 2 1 8 TA01 CR LeegEM 10 niet open afsluiter handmatig (afvoer) TA02/03/04 kan niet gevuld worden vanuit TA01 4 2 1 8 TA01 CR LeegEM 10 niet open afsluiter handmatig (afvoer) PO01 kan droog lopen 6 2 5 60 TA01 CR LeegEM 10 niet dicht afsluiter handmatig (afvoer) TA01 kan leeg lopen in het riool 3 2 6 36 TA01 CR LeegEM 10 niet dicht afsluiter handmatig (afvoer) TA01 kan niet vervangen worden 4 2 6 48 TA01 CR LeegEM 14 niet open afsluiter handmatig (riool) TA01 kan niet naar riool geleegd worden 3 2 1 6 TA01 CR LeegEM 14 niet dicht afsluiter handmatig (riool) TA01 kan leeg lopen in het riool 4 2 4 32 TA01 CR LeegEM 14 niet dicht afsluiter handmatig (riool) PO01 kan droog lopen 6 2 5 60 TA01 CR LeegEM 15 niet open afsluiter handmatig (aanvoer) er kan geen water naar één van de tanks doorgevoerd worden 4 2 4 32 TA01 CR LeegEM 15 niet open afsluiter handmatig (aanvoer) PO01 kan droog lopen 6 2 5 60 TA01 CR LeegEM 15 niet dicht afsluiter handmatig (aanvoer) PO01 kan niet vervangen worden 4 2 6 48 TA01 CR LeegEM PO01 werkt niet naar behoren pomp vanuit TA01 kan slecht worden verpompt 4 2 5 40 TA01 CR LeegEM PO01 werkt niet pomp geen enkele tank kan gevuld worden 4 2 1 8 TA01 CR LeegEM 21Q1.1 werkt niet naar behoren werkschakelaar er staat nog spanning op één van de geleiders 6 1 4 24 TA01 CR LeegEM 21Q1.1 werkt niet werkschakelaar er staat nog spanning op alle geleiders 6 1 4 24 TA01 CR LeegEM 21Q1.1 werkt niet werkschakelaar er is geen spanning meer op de motor te zetten 4 1 1 4 TA01 CR LeegEM EB02 werkt niet naar behoren terugmelding geeft een foutieve melding 5 2 3 30 TA01 CR LeegEM EB02 werkt niet terugmelding geeft geen melding 5 2 3 30 TA01 CR LeegEM EZA11 werkt niet naar behoren thermische beveiliging motor motor kan oververhit raken 6 1 6 36 TA01 CR LeegEM 12 niet open afsluiter handmatig (afvoer) er kan geen water naar één van de tanks doorgevoerd worden 4 2 4 32 TA01 CR LeegEM 12 niet open afsluiter handmatig (afvoer) PO01 kan onnodig druk opbouwen 3 2 4 24 TA01 CR LeegEM 12 niet dicht afsluiter handmatig (afvoer) achterliggende komponenten kunnen niet veilig vervangen worden 5 2 4 40 TA01 CR LeegEM 12 niet dicht afsluiter handmatig (afvoer) PO01 kan niet vervangen worden 4 2 4 32 TA01 CR LeegEM 13 niet open afsluiter handmatig (afvoer) de circulatieleiding van het systeem kan niet worden geleegd in het riool 4 2 1 8 TA01 CR LeegEM 13 niet dicht afsluiter handmatig (afvoer) er kan niet naar andere tanks worden verpompt 4 2 1 8 TA01 CR LeegEM SV12 niet open afsluiter (afvoer) er kan geen water naar de tanks doorgevoerd worden vanuit TA01 4 2 4 32 TA01 CR LeegEM SV12 niet open afsluiter (afvoer) PO01 kan onnodig druk opbouwen 3 2 4 24 TA01 CR LeegEM SV12 niet dicht afsluiter (afvoer) TA01 kan niet uitgesloten worden van de doelvaten vanuit KE01 4 2 4 32 TA01 CR LeegEM PI31 werkt niet naar behoren druk indicatie systeem toevoerdruk slecht in te schatten 2 2 5 20 TA01 CR LeegEM PI31 werkt niet druk indicatie systeem toevoerdruk niet in te schatten 2 2 4 16 TA01 Door het ontbreken van een niveau-meting kan door een lege bak de pomp ook droog lopen!!!!! 6 2 5 60
Plaats, onderdeel equipement of functie modules Mogelijke faalwijze TA02 EM LeegEM LI22 we rkt niet naar beho ren TA02 EM LeegEM LI22 we rkt niet TA02 EM LeegEM SV21 n ie t ope n TA02 EM LeegEM SV21 n ie t ope n TA02 EM LeegEM SV21 n ie t dicht TA02 EM LeegEM SV21 n ie t dicht TA02 EM LeegEM GS21 gee n o pen me lding TA02 EM LeegEM GS21 gee n d icht m eld ing TA02 EM LeegEM GS21 foutie ve open m eld in g TA02 EM LeegEM GS21 foutie ve dicht melding TA02 EM LeegEM SV22 n ie t ope n TA02 EM LeegEM SV22 n ie t ope n TA02 EM LeegEM SV22 n ie t dicht TA02 EM LeegEM FT0 1 we rkt niet n aar b ehoren TA02 EM LeegEM FT0 1 we rkt niet TA02 EM LeegEM SV23 n ie t ope n TA02 EM LeegEM SV23 n ie t ope n TA02 EM LeegEM SV23 n ie t dicht TA02 EM LeegEM PO02 werkt n ie t naa r beh ore n TA02 EM LeegEM PO02 werkt n ie t TA02 EM LeegEM 21Q7.1 werkt nie t naa r beh ore n TA02 EM LeegEM 21Q7.1 werkt nie t TA02 EM LeegEM 21Q7.1 werkt nie t TA02 EM LeegEM EB03 werkt n ie t naa r beh ore n TA02 EM LeegEM EB03 werkt n ie t TA02 EM LeegEM EZA13 werkt niet na ar be horen TA02 EM LeegEM PI3 3 we rkt niet n aar b ehoren TA02 EM LeegEM PI3 3 we rkt niet TA02 EM LeegEM 20 niet op en TA02 EM LeegEM 20 niet dich t TA02 EM LeegEM 20 niet dich t TA02 EM LeegEM 20 niet dich t TA02 EM LeegEM 21 niet op en TA02 EM LeegEM 21 niet op en TA02 EM LeegEM 21 niet dich t TA02 EM LeegEM 21 niet dich t TA02 EM Vac-DrukEM RV02 niet op en TA02 EM Vac-DrukEM RV02 werkt n ie t naa r beh ore n TA02 EM Vac-DrukEM RV02 niet dicht TA02 EM Vac-DrukEM SV02 n ie t ope n TA02 EM Vac-DrukEM SV02 n ie t dicht TA02 EM Vac-DrukEM SV03 niet op en TA02 EM Vac-DrukEM SV03 niet dicht TA02 EM Vac-DrukEM PI3 5 we rkt niet n aar b ehoren TA02 EM Vac-DrukEM PI3 5 we rkt niet TA02 EM VulEM CV02 n ie t ope n TA02 EM VulEM CV02 n ie t ope n TA02 EM VulEM CV02 n ie t ope n TA02 EM VulEM CV02 n ie t dicht TA02 EM VulEM CV02 n ie t dicht TA02 EM VulEM LT0 2 we rkt niet n aar b ehoren TA02 EM VulEM LT0 2 we rkt niet n aar b ehoren TA02 EM VulEM LT0 2 we rkt niet
Omschrijving niveau indicatie niveau indicatie afsluiter (a fvoer) afsluiter (a fvoer) afsluiter (a fvoer) afsluiter (a fvoer) terug melding terug melding terug melding terug melding afsluiter (a fvoer) afsluiter (a fvoer) afsluiter (a fvoer) volumeflow metin g volumeflow metin g afsluiter (a fvoer) afsluiter (a fvoer) afsluiter (a fvoer) pomp pomp we rkschakelaar we rkschakelaar we rkschakelaar terug melding terug melding the rm ische be veiliging motor dru k indicatie dru k indicatie afsluiter hand matig (rioo l) afsluiter hand matig (rioo l) afsluiter hand matig (rioo l) afsluiter hand matig (rioo l) afsluiter hand matig (afvoe r) afsluiter hand matig (afvoe r) afsluiter hand matig (afvoe r) afsluiter hand matig (afvoe r) over/onde r-druk be veiliging over/onde r-druk be veiliging over/onde r-druk be veiliging afsluiter (leiding) afsluiter (leiding) afsluiter (leiding) afsluiter (leiding) dru k indicatie dru k indicatie reg elklep (aanvoer) reg elklep (aanvoer) reg elklep (aanvoer) reg elklep (aanvoer) reg elklep (aanvoer) niveau me ting niveau me ting niveau me ting
Mogelijk Gevolg n iveau slecht in te schatten n iveau niet in te scha tten vanuit T A02 ka n nie t verpo mpt worden PO 02 ka n d roo g lop en T A02 kan niet na ar be horen gevuld worden e r kan niet uitsluitend g eko zen worden voo r legen va n T A02 na ar rio ol h et proces kan niet do org aan h et proces kan niet do org aan PO 02 ka n d roo g lop en T A02 kan le eg lo pen e r kan van TA0 2 nie t naa r KE01 do org evoe rd worden PO 02 ka n o nnod ig druk o pbou wen selectiviteit tussen do elvaten nie t mee r functione el a fg evoe rd e volumestroom kan niet n aar b ehoren worden ge re geld a fg evoe rd e volumestroom kan niet wo rde n g eregeld e r kan van TA0 2 nie t naa r TA0 1 verpomp t worden PO 02 ka n o nnod ig druk o pbou wen selectiviteit tussen do elvaten nie t mee r functione el T A02 kan slech t worden leeg ge pomp t T A02 kan niet worden leeg ge pomp t e r staat nog sp anning op é én van de ge leide rs e r staat nog sp anning op a lle geleiders e r is geen spann ing m eer o p d e motor te zetten g eeft ee n fo utieve m eldin g g eeft ge en melding m otor kan overve rhit raken a fvoerdruk va n PO02 slech t in te schatten a fvoerdruk va n PO02 niet in te schatten T A03 kan niet na ar rio ol ge lee gd word en T A03 kan le eg lo pen naa r rioo l T A03 kan niet ge reg eld a fp ompe n PO 02 ka n d roo g lop en e r kan niet verpo mpt worde n PO 02 ka n o nnod ig druk o pvoe re n PO 02 ka n n iet vervan gen worden a chterligg ende komp onenten kunn en niet ve ilig ve rvange n wo rde n d ru k/vacuum T A02 ka n te ver oplopen d ru k/vacuum T A02 niet co nstant/betro uwbaa r d ru k/vacuum T A02 is n iet op te voeren d ru k/vacuum T A02 is n iet op te voeren, zie ook KE01-CRVDSEM d ru k/vacuum op bouw TA0 2 is niet te stopp en, zie ook KE01-CRVDSEM d ru k/vacuum T A02 is n iet af te la te n, zie ook KE0 1-CRVDSEM d ru k/vacuum T A02 is n iet op te voeren, zie ook KE01-CRVDSEM d ru k TA0 2 sle cht in te sch atten d ru k TA0 2 n iet in te schatte n g een toevo er na ar T A02 PO 01 ka n o nnod ig druk o pbou wen n iveau in T A02 niet a f te reg ele n n iveau in T A02 niet a f te reg ele n T A02 kan overlopen n iveau in T A02 slecht af te rege le n PO 02 ka n d roo g lop en n iveau in T A02 niet a f te reg ele n
Ernst Mogelijke Frequentie Huidige oorzaak Detectie wijze RPNvan detectie 2 1 5 10 2 1 4 8 3 2 3 18 6 2 5 60 4 2 3 24 4 2 3 24 4 2 5 40 4 2 5 40 6 2 5 60 4 2 5 40 4 2 3 24 3 2 3 18 3 2 3 18 3 1 5 15 3 1 4 12 3 2 1 6 3 2 3 18 3 2 4 24 4 2 5 40 4 2 3 24 6 1 4 24 6 1 4 24 4 1 1 4 5 2 5 50 5 2 5 50 6 1 6 36 2 2 5 20 1 2 4 8 3 2 1 6 4 2 2 16 4 2 2 16 6 2 5 60 4 2 2 16 3 2 2 12 2 2 5 20 2 2 6 24 6 2 5 60 6 2 5 60 3 2 2 12 4 2 4 32 4 2 4 32 3 2 4 24 4 2 4 32 2 2 5 20 1 2 5 10 4 2 2 16 3 2 2 12 4 2 3 24 4 2 2 16 4 2 2 16 4 1 5 20 6 2 5 60 4 1 4 16
38
Afstudeerverslag 1 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 32 33 34
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Plaats, onderdeel equipement of modules functie Mogelijke faalwijze TA03 EM Leeg EM LT03 werkt niet naar behoren TA03 EM Leeg EM LT03 werkt niet naar behoren TA03 EM Leeg EM LT03 werkt niet TA03 EM Leeg EM LI23 werkt niet naar behoren TA03 EM Leeg EM LI23 werkt niet TA03 EM Leeg EM CV03 niet open TA03 EM Leeg EM CV03 niet dicht TA03 EM Leeg EM CV03 werkt niet naar behoren TA03 EM Leeg EM SV30 niet open TA03 EM Leeg EM SV30 niet dicht TA03 EM Leeg EM FT02 werkt niet naar behoren TA03 EM Leeg EM FT02 werkt niet TA03 EM Leeg EM PI32 werkt niet naar behoren TA03 EM Leeg EM PI32 werkt niet TA03 EM Leeg EM 31 niet open TA03 EM Leeg EM 31 niet dicht TA03 EM Leeg EM PO03 werkt niet naar behoren TA03 EM Leeg EM PO03 werkt niet TA03 EM Leeg EM 21Q4.1 werkt niet naar behoren TA03 EM Leeg EM 21Q4.1 werkt niet TA03 EM Leeg EM 21Q4.1 werkt niet TA03 EM Leeg EM EB04 werkt niet naar behoren TA03 EM Leeg EM EB04 werkt niet TA03 EM Leeg EM EZA12 werkt niet naar behoren TA03 EM Leeg EM SV31 niet open TA03 EM Leeg EM SV31 niet open TA03 EM Leeg EM SV31 niet dicht TA03 EM Leeg EM SV31 niet dicht TA03 EM Leeg EM 30 niet open TA03 EM Leeg EM 30 niet dicht TA03 EM Leeg EM 30 niet dicht TA03 EM Leeg EM 30 niet dicht TA03 EM Leeg EM 30 niet dicht TA03 EM VulEM CV04 niet open TA03 EM VulEM CV04 niet dicht TA03 EM VulEM CV04 werkt niet naar behoren
Plaats, onderdeel equipement ofmodules functie Mogelijke faalwijze TA04 EM VulEM LI24 werkt niet naar behoren TA04 EM VulEM LI24 werkt niet TA04 EM VulEM LT04 werkt niet naar behoren TA04 EM VulEM LT04 werkt niet TA04 EM VulEM SV40 niet open TA04 EM VulEM SV40 niet dicht TA04 EM VulEM SV40 niet dicht TA04 EM VulEM FT03 werkt niet naar behoren TA04 EM VulEM FT03 werkt niet TA04 EM Leeg EM SV41 niet open TA04 EM Leeg EM SV41 niet dicht TA04 EM Leeg EM 41 niet open TA04 EM Leeg EM 41 niet dicht
Omschrijving niveau meting niveau meting niveau meting niveau indicatie niveau indicatie regelklep (afvoer) regelklep (afvoer) regelklep (afvoer) afsluiter (circuleren) afsluiter (circuleren) massaflow meting massaflow meting druk indicatie druk indicatie afsluiter handmatig (leiding) afsluiter handmatig (leiding) pomp pomp werkschakelaar werkschakelaar werkschakelaar terugmelding terugmelding thermische beveiliging motor afsluiter (afvoer) afsluiter (afvoer) afsluiter (afvoer) afsluiter (afvoer) afsluiter handmatig (riool) afsluiter handmatig (riool) afsluiter handmatig (riool) afsluiter handmatig (riool) afsluiter handmatig (riool) regelklep (aanvoer) regelklep (aanvoer) regelklep (aanvoer)
Omschrijving niveau indicatie niveau indicatie niveau meting niveau meting afsluiter (aanvoer) afsluiter (aanvoer) afsluiter (aanvoer) volumeflow meting volumeflow meting afsluiter (afvoer) afsluiter (afvoer) afsluiter handmatig (leiding) afsluiter handmatig (leiding)
Plaats, onderdeel of functieequipement modules Mogelijke faalwijze Nummer 1 Zekering CCC-201F1 Onnodig afvallen 2 Zekering CCC-201F1 Niet uitschakelen bij overstroom 3 Zekering CCC-201F1 Niet meer 'IN' te schakelen 4 Zekering CCC-201F1 Niet meer 'UIT' te schakelen 5 Zekering CCC-201F1 Zelftest defect 6 Aansturing Transportpomp CCC-21Q7 Onnodig afvallen 7 Aansturing Transportpomp CCC-21Q7 Niet uitschakelen bij overstroom 8 Aansturing Transportpomp CCC-21Q7 Niet meer 'IN' te schakelen 9 Aansturing Transportpomp CCC-21Q7 Niet meer 'UIT' te schakelen 10 Aansturing Transportpomp CCC-21Q7 Zelftest defect 11 Profibus netwerk CCC-113Z1 Voeding defect 12 Profibus netwerk CCC-113Z1 Communicatie module defect 13 Profibus netwerk CCC-113Z1 Communicatie module defect 14 PIAS PLC-91Z6 Voeding defect 15 PIAS PLC-91Z6 Communicatie module defect
Mogelijk Gevolg niveau TA03 niet excact te regelen PO03 kan droog lopen niveua TA03 niet te regelen niveau TA03 slecht in te schatten niveau TA03 niet in te schatten TA03 kan enkel nog naar het riool geleegd worden TA03 kan leeglopen in KE01 Afgevoerde massastroomsnelheid kan niet naar behoren worden geregeld TA03 kan niet circuleren TA03 kan niet afpompen Afgevoerde massastroomsnelheid kan niet naar behoren worden geregeld Afgevoerde massastroomsnelheid kan niet worden geregeld de toevoerdruk van FT02 is slecht in te schatten de toevoerdruk van FT02 is niet in te schatten PO03 bouwt onnodig druk op FT02, PI32 en CV03 zijn niet veilig uit te bouwen TA03 kan slecht worden geleegd/gecirquleerd TA03 kan niet worden geleegd/gecirquleerd er staat nog spanning op één van de geleiders er staat nog spanning op alle geleiders er is geen spanning meer op de motor te zetten geeft een foutieve melding geeft geen melding motor kan oververhit raken TA03 kan niet geleegd worden PO03 kan droog lopen TA03 kan leeglopen PO03 kan niet worden verwijderd bij een gevulde TA03 TA03 kan niet naar riool geleegd worden TA03 kan leeg lopen naar riool TA03 kan niet circuleren TA03 kan niet geregeld afpompen PO03 kan droog lopen TA03 kan niet gevuld worden TA03 kan overlopen niveau TA03 niet exact te regelen
Mogelijk Gevolg niveau van TA04 is slecht in te schatten niveau van TA04 is niet in te schatten niveau in TA04 kan niet naar behoren worden afgepast niveau in TA04 kan niet worden afgepast TA04 kan niet gevuld worden TA04 kan overlopen TA04 kan niet uitgesloten worden van de doelvaten vanuit KE01 volume in TA04 kan niet naar behoren worden afgepast volume in TA04 kan niet worden afgepast TA04 kan niet worden geleegd TA04 kan niet worden gevuld TA04 kan niet worden geleegd Leiding van TA04 naar KE01 kan niet veilig worden verwijderd
Omschrijving Installatie-automaat 1polig 4A-DC Installatie-automaat 1polig 4A-DC Installatie-automaat 1polig 4A-DC Installatie-automaat 1polig 4A-DC Installatie-automaat 1polig 4A-DC Motorstarter Profibus DP 1A Motorstarter Profibus DP 1A Motorstarter Profibus DP 1A Motorstarter Profibus DP 1A Motorstarter Profibus DP 1A PA interface segment coupler PA interface segment coupler PA interface segment coupler RS485 Versterker Profibus repeater RS485 Versterker Profibus repeater
ErnstMogelijke Frequentie oorzaak Huidige Detectie wijze RPN van detectie 4 1 5 20 6 2 5 60 4 1 1 4 2 1 5 10 1 1 4 4 4 2 1 8 4 2 2 16 3 2 5 30 4 2 2 16 4 2 4 32 4 1 5 20 4 1 4 16 2 2 5 20 1 2 4 8 4 1 4 16 5 1 6 30 6 2 4 48 4 2 1 8 6 1 4 24 6 1 4 24 4 1 1 4 5 2 5 50 5 2 5 50 6 1 6 36 4 2 4 32 6 2 5 60 3 2 5 30 3 2 2 12 4 2 1 8 4 2 2 16 4 2 2 16 4 2 2 16 6 2 5 60 4 2 3 24 3 2 1 6 3 2 3 18
Ernst Mogelijke Frequentie oorzaak Huidige Detectie wijze RPNvan detectie 2 1 5 10 1 1 5 5 4 1 5 20 3 1 2 6 4 2 2 16 4 2 4 32 4 2 5 40 4 1 5 20 3 1 4 12 4 2 3 24 4 2 3 24 4 2 3 24 4 2 6 48
Mogelijk Gevolg ErnstMogelijke Frequentie Huidige oorzaak Detectie wijze RPNvan detectie Installatiedeel of component niet te gebruiken 4 1 4 16 Installatiedeel of component schade 6 1 6 36 Installatiedeel of component niet te gebruiken 4 1 4 16 Installatiedeel of component is niet afzonderlijk spanningsvrij te maken 4 1 4 16 Onterechte vervanging van het component 4 1 4 16 Motor niet te gebruiken 4 1 4 16 Component schade 6 1 6 36 Motor niet te gebruiken 4 1 4 16 Motor is niet op afstand 'UIT' te schakelen 4 1 4 16 Onterechte vervanging van het component 4 1 4 16 Interface werkt niet 4 1 4 16 Geen communicatie met de componenten mogelijk 4 1 4 16 Uitval van transparantie 4 1 4 16 Installatie niet met het achterliggende OS aan te sturen 4 1 4 16 Installatie niet met het achterliggende OS aan te sturen 4 1 4 16
Ernst van de gevolgen van het proces Ernst Omschrijving 1 geen 2 gering 3 laag 4 Gemiddeld 5 Hoog 6 Gevaarlijk hoog
Definitie Falen wordt niet opgemerkt en heeft geen effect op de goede werking van het proces Het falen wordt niet opgemerkt en heeft slechts een gering effect op de werking van het proces Falen leidt tot ergernis, maar kan verholpen worden zonder noemenswaardige stilstand van het proces Falen kan niet op korte termijn gecorrigeerd worden en leidt tot langdurige stilstand van het proces Falen leidt tot het niet langer voldoen aan wettelijke normen en voorschriften Het falen kan een personeelslid ernstig verwonden of tot schade aan de procesinstallatie leiden
Frequentie van de fouten/faalwijzen van het proces Omschrijving frequentie 1 Nihil(falen is zeer onwaarschijnlijk) 2 Af en toe 3 Met tussenpozen 4 Regelmatig 5 Vaak 6 Zeer vaak
Definitie Eens per vijf of meer jaar Eens per één tot vijf jaar Eens per jaar Eens per maand Eens per week Eens of meerdere keren per dag/ per twee dagen
Detectie van de fouten/faalwijzen van het proces Omschrijving Detectie 1 Vrijwel zeker 2 Waarschijnlijk 3 Gemiddeld 4 Laag 5 Onwaarschijnlijk 6 Vrijwel uitgesloten
Definitie Het defect is duidelijk zichtbaar of er vind een 100% automatische controle plaats met regelmatige ijking en preventief onderhoud van de cont Alles wordt 100% automatisch gecontrolleerd Alles wordt 100% handmatig gecontroleerd en er wordt gebruik gemaakt van een terugmelding of periodieke calibratie Alles wordt 100% handmatig gecontroleerd Er wordt steekproefsgewijs gecontroleerd en in de steekproef worden geen fouten gevonden Het defect is niet te detecteren
Bijlagen
39
Afstudeerverslag
12.11 Actiepunten FMEA A)
KE01 EMCondensEM RV05 niet open. Er kan overdruk ontstaan in het systeem door opwarmend ingesloten water in de condensor. 1. In geval van overdruk CV05 open sturen a.d.h.v. TT03. 2. WENS!! Beveiliging van het cirquit ideaal a.d.h.v. PT**. 3. Is de zitting van de regelklep zo aangesloten dat deze al open staat in het geval er overdruk optreed? 4. Inbouwen van een automatisch openende regelklep zitting bij overdruk.
Vraag aan Renè Maatman: Samson 3241, PN40, DN32 Is dit een legitieme manier om het ingesloten circuit in de condensor te verzekeren?? Zijn hier regels/normen of richtlijnen voor?? Waar kan ik snel een antwoord krijgen??
Antwoord van Renè Maatman: In dit geval moet een beveiliging niet tegen falen beveiligd worden, maar dient deugdelijk bevestigd te zijn.
Oplossing actiepunt: In eerste instantie is de hogere faalfrequentie waardering tot stand gekomen door de foutieve montage van de overdruk beveiliging. Het is dus niet de bedoeling om een beveiliging tegen falen te gaan beveiligen! Geconcludeerd kan nu worden dat de montage van de bestaande beveiliging moet worden over gedaan met gebruik van vloeibare pakking zoals in de handleiding staat beschreven. In tegenstelling tot de montage methode van nu met gebruik van teflon-tape. Bovendien is de zitting van de regelklep zo aangesloten dat deze tegen de instrumentatieluchtdruk en de veerdruk in wordt open geforceerd i.g.v. overdruk over de condensor.
B)
KE01 EMLeegEM LS05 werkt niet . De pomp kan droog lopen. 1. 2. 3. 4.
Onderstroom beveiliging > verbeterde detectie Dry-run detectie > verbeterde beveiliging Niveau meting vervangen > verbeterde betrouwbaarheid Opnemen in de besturing >
Oplossing: In eerste instantie is de hogere faalfrequentie waardering tot stand gekomen doordat de betrouwbaarheid van de niveau meting in twijfel werd getrokken door de beheerder en een fout van de analist. Er blijkt al een niveau schakelaar aanwezig te zijn i.v.m. de bescherming van de pomp tegen drooglopen. Op dit punt is de FMEA aangepast. Voor verdere actie n.a.v. bespreking ma 14 april j.l. zie punt E (zie onder).
C)
TA02 EMLeegEM GS21 foutieve open melding. PO02 kan droog lopen
Bijlagen
40
Afstudeerverslag
1. Dry-run detectie > Grundfos 2. Niveau schakelaar 3. Klepstand gebruiken Oplossing: Het aanbrengen van een Dry-run detectie. In de besturing is de terugmelding van de klep te vinden als SV21_I_closed en SV21_I_opened. Na enig programmeer en test werk word deze terugmelding samen met de Laag Laag (LL)-nivo detectie nu gebruikt voor de droogloopbeveiliging van PO02 aan de hand van een Interlock. Zie voor de gebruikte code de oplossing van punt H. Peter van den Berg gaat stappen ondernemen voor het aanbrengen van een deugdelijke droogloop beveiliging. Maak een verslag van ‘Exception handeling’ en pas dit in bij de ‘Functional Specification’ van de ABB applicatie. Dit zal aanpassingen vergen in zowel de EM als de CM: • Maak een tabelletje in het procedurele model ‘7.3’ • Maak een nieuwe alinea voor ’Bijzondere exception handeling’ • Stel een nummering in voor alle alinea’s zonder deze op te nemen in de inhoudsopgave Actiepunten uit overleg van maandag 14 april 2008: D) Overdruk-beveiligingen opnieuw monteren met vloeibare pakking. Oplossing: Vloeibare pakking gehaald, wachten op bestelling van RV03 (vooringesteld op 0,5bar).
E)
Controleren of LS05 in de besturing en in de FS/SDS is opgenomen als droog loop beveiliging. Oplossing: In de FS opgenomen in de SDS niet. Na enig programmeer werk en wat tests, is het gelukt om LS05 als droogloopbeveiliging voor PO04 te gebruiken. Dit is gedaan door LS05 te gebruiken als voorwaarde i.p.v. ‘Interlock’ omdat een interlock slechts een opstart voorwaarde is en dus geen invloed meer heeft als de pomp eenmaal draait. In het geval van aanspreken van de LS05 zal ook een alarm worden gegenereerd voor PO04.
F)
Waarom is er verschil in RPN-getal voor het droog lopen van de verschillende pompen in de installatie. Oplossing: Een aantal faalwijzen ontbraken nog in de FMEA. Punten zijn bijgewerkt en zo nodig toegevoegd aan de actiepuntenlijst.
G) Controleren waarom 14 niet genoemd wordt voor het droog lopen van PO01. Oplossing: Foutje in de volledigheid van de analyse, zie punt F (boven).
H)
Opnemen LL-schakelniveau + klep-terugmelding/aansturing gebruiken om een droogloopbeveiliging voor PO02 en PO03 te maken. FS-SDS=>software ABB Oplossing: Structured Tekst in de CM van de pompen: Bijlagen
41
Afstudeerverslag
ELSIF SV31_data.StatAct=0
OR
LT03_data.AlStateLL=true
THEN
PO03_Data.Ilock11:=1; ELSE PO03_Data.Ilock11:=0; END_IF;
Door deze programmeer en test werkzaamheden is aan het licht gekomen dat SV60(voor het activeren van de perslucht) wel aan de hand van het bedieningstabeau maar niet vanuit het systeem aan te sturen is. Dit euvel is verholpen door dat in de programmatuur de verwijzing tussen de software en de I/O hersteld is.
I)
Bij de bediening van de installatie moet volgens de S88 richtlijn de benaming PAUSE absolute niet voorkomen bij Actemium. Alle SFC’ van de hele installatie moeten hierop worden aangepast. Er mag alleen HOLD worden gebruikt zodat een processtap naar een veilige situatie loopt.
12.12 Voorwerk John Opdrachtomschrijving Het werktuigbouwkundige deel van onze afstudeeropdracht is het geven van een advies voor het toevoegen van een simulatie in de EdulabProcess-installatie. De EdulabProcess-installatie maakt gebruik van een warmtewisselaar die de reactor kan verwarmen en koelen. Het verwarmen van de reactor is nodig voor het uitvoeren van endotherme processen (reacties waarbij energie toegevoerd wordt). Het koelen van de reactor is nodig voor het onder controle houden van exotherme reacties (reacties waarbij energie vrij komt). Omdat er in de EdulabProcess-installatie alleen gewerkt wordt met water in plaats van chemicaliën, zal een exotherme reactie nooit kunnen optreden. Als er de behoefte is een exotherme reactie uit te voeren, zal deze reactie gesimuleerd moeten worden. Dit wil zeggen dat de inhoud van de reactor warmer wordt zonder dat het proces daar zelf voor verantwoordelijk is. Het uitbreiden van de EdulabProcess-installatie met de exotherme simulatie zal binnenkort gebeuren. Voordat deze uitbreiding plaats zal vinden zal er bekend moeten zijn hoe en wat er aan de installatie veranderd moet worden. Onze opdracht bestaat uit het geven van een advies voor deze uitbreiding. Aanpak De opdracht kan opgedeeld worden in drie onderdelen; Chemische analyse Analyse van een exotherme reactie en het bepalen van het vermogen van de warmtebron. Mechanische analyse Analyse van de EdulabProcess-installatie en het bepalen van de hardware toevoegingen. Besturingstechnische analyse Analyse van het simulatieproces en het bepalen van model vergelijkingen. Chemische analyse Voor het simuleren van een exotherme reactie is een warmtebron nodig die onafhankelijk van het draaiende proces de reactorinhoud opwarmt. Het vermogen van deze warmtebron is afhankelijk van de exotherme reacties die gesimuleerd gaan worden. Om er zeker
Bijlagen
42
Afstudeerverslag
van te zijn dat alle exotherme reacties gesimuleerd kunnen worden zal er uitgegaan worden van een van de heftigste exotherme reacties in de procesindustrie. Dit is de reactie van natronloog en zoutzuur tot zout, water en warmte. Chemische formule: NaOH + HCl è NaCl + H2O + warmte De reactor wordt voorzien van een bepaalde hoeveelheid voorlegwater. Aan het voorlegwater wordt een hoeveelheid natronloog toegevoegd. De reactorinhoud wordt gemengd en er wordt een hoeveelheid zoutzuur toegevoegd. De reactie is enorm heftig en de reactorinhoud zal nagenoeg meteen na toevoegen van het zoutzuur op temperatuur zijn. De concentraties van het natronloog en het zoutzuur worden het meest gangbaar genomen. Dit is voor natronloog een concentratie van 50% en voor zoutzuur een concentratie van 30%. Als voor deze reactie berekend wordt wat de temperatuurstijging zou zijn bij de meest optimale toepassing in de EdulabProcess-installatie, dan zou dat een stijging van +/-38°C zijn op een reactorinhoud van 246 liter water in ongeveer 5 minuten. Dit zou betekenen dat de warmtebron een vermogen van 128 KWatt zou moeten leveren om deze reactie te kunnen simuleren. De volledige berekening van het vermogen is te vinden in bijlage 15. Een warmtebron van 128 KWatt toevoegen aan de EdulabProcess-installatie is niet realistisch. Er zijn een aantal factoren die bij het toevoegen van een 128 KWatt warmtebron complicaties opleveren. Zo is bijvoorbeeld de bekabeling in de EdulabProcess-installatie niet geschikt voor een dermate groot vermogen en zouden de energiekosten natuurlijk niet te betalen zijn. Een reële warmtebron zal ergens liggen tussen de 10 en 30 KWatt. Het advies wat gegeven kan worden aan de hand van deze chemische analyse is; een zo krachtig mogelijke warmtebron toevoegen. Mechanische analyse Het chemische proces moet gesimuleerd worden in de EdulabProcess-installatie. Zodra de exotherme reactie start, zal de temperatuur van de reactorinhoud stijgen. De enige manier dit te simuleren is de inhoud van de reactor buiten het bestaande proces om verwarmen. Het is dus noodzakelijk een warmtebron toe te voegen aan de bestaande installatie. Er zijn vier mogelijkheden; Interne warmtebron in de reactor Er wordt een warmtebron in de reactor geplaatst die wordt geactiveerd wanneer de simulatie van de exotherme reactie start. De warmtebron zal ervoor zorgen dat de reactorinhoud stijgt in temperatuur.
Afbeelding 5.1: Interne warmtebron in de reactor Voordelen -
Bijlagen
Minimale hardwaretoevoegingen (alleen warmtebron).
43
Afstudeerverslag
Nadelen
Meest ideale warmteoverbrenging. Eenvoudig te besturen (alleen warmtebron integreren).
-
Er zit een roerwerk in de reactor die het toevoegen van een interne warmtebron onmogelijk maakt. Externe warmtebron om de reactor De reactor wordt voorzien van een holle behuizing met vloeistof die wordt verwarmd door een externe warmtebron. De warmte zal via de vloeistof de reactorinhoud opwarmen
Afbeelding 5.2: Externe warmtebron om reactor Voordelen Nadelen
Geringe hardwaretoevoegingen (warmtebron en vloeistofbak). Goede warmteoverbrenging (mits niet geïsoleerd). Eenvoudig te besturen (alleen warmtebron integreren).
-
De reactor is reeds voorzien van een dergelijk systeem (de warmtewisselaar van het proces) en daardoor ook geïsoleerd. Het rendement van verwarmen door de isolatie heen is zo laag dat deze methode niet doeltreffend is. Externe warmtebron met circulatie De externe warmtebron wordt volledig los van de reactor geplaatst en zal via een circulatieleiding met een pomp de reactorinhoud circuleren en van warmte voorzien. Voordelen Nadelen -
Bijlagen
Eenvoudige integratie van nieuwe hardware (los van bestaande hardware). Geen problemen met bestaande hardware (roerwerk en isolatie). Veel nieuwe hardware (pomp, kleppen, warmtebron en leidingwerk). Ingewikkeld te besturen (pomp, kleppen en warmtebron integreren).
44
Afstudeerverslag
Afbeelding 5.3: Externe warmtebron met circulatie Volledig softwarematige simulatie Er wordt geen hardware toegevoegd aan de installatie maar in plaats daarvan wordt met behulp van software het exotherme proces gesimuleerd en getoond aan de operator. Hierbij wordt de reactorinhoud niet verward, maar zal de temperatuurindicator worden beïnvloed. De warmtewisselaar zal de reactorinhoud niet koelen, maar de software zal het aanspringen van warmtewisselaar en de temperatuurindicator van de warmtewisselaar simuleren.
Afbeelding 5.4: Volledig softwarematige simulatie Voordelen Nadelen
Geen additionele hardware. Geen energieverlies.
-
Ingewikkelde integratie in de besturing (additionele regelaars en veel overname door simulatieformules). - Geen daadwerkelijk zichtbaar proces in de EdulabProcess-installatie Fysieke opstelling
Bijlagen
45
Afstudeerverslag
Het plaatsen van een warmtebron in de reactor is onmogelijk want het roerwerk in de reactor zal de warmtebron stuk slaan. De reactor voorzien van een warmtebron om de reeds bestaande jacket is niet rendabel en een complete softwarematige simulatie zal geen effect hebben op de installatie zelf. De enige mogelijkheid die resteert, is het toevoegen van een externe warmtebron buiten het proces om. Op deze manier zullen er geen problemen optreden met de huidige hardware en is het eenvoudig de nieuwe hardware buiten het huidige proces om te installeren.
Afbeelding 5.5: Fysieke opstelling De installatie zal worden voorzien van een tweede warmtebron die met behulp van een circulatiepomp de reactorinhoud zal circuleren en voorzien van warmte. Het systeem zal gescheiden moeten worden van de procesinstallatie door middel van een tweetal kleppen. Deze kleppen zullen alleen open gestuurd worden zodra de simulatie van de exotherme reactie start. De pomp zal ingeschakeld worden en het water zal via de warmtebron opgewarmd en weer terug de ketel in worden gepompt. Warmtewisselaar Uit de chemische analyse volgt dat de warmtebron die nodig is 128 KWatt bedraagt. Het toevoegen van een 128 KWatt warmtebron is echter niet reëel. De warmtebron zal waarschijnlijk een vermogen tussen de 10 en 30 KWatt gaan leveren. Dit besluit is aan Actemium zelf. Het advies wat gegeven wordt over het vermogen van de warmtebron is; zo hoog mogelijk!. Hoe hoger het vermogen hoe meer en hoe dichter er bij de realiteit er gesimuleerd kan worden. Tevens zullen er experimenten gedaan kunnen worden met sterkere temperatuurstijgingen en warmtepieken die bij lagere vermogens minder interessant zijn. Circulatiepomp Het vermogen van de circulatiepomp is afhankelijk van het vermogen van de warmtewisselaar. De circulatiepomp moet het water door de warmtewisselaar pompen en ervoor zorgen dat het water niet zal gaan koken in de warmtewisselaar. Het berekenen van het vermogen van de circulatiepomp kan via onderstaande formule.
F=
Pwarmtewiss elaar P = warmtewiss elaar (Tuit − Tin ) ⋅ Cp ∆T ⋅ Cp
F = flow (kg/s) P = vermogen (KWatt = KJ/s) T = temperatuur (°C) Cp = soortelijke warmte water (4,18 KJ/kg/°C) Bijlagen
46
Afstudeerverslag
De flow is mede afhankelijk van de temperatuur van het water. Het water mag in de warmtewisselaar niet warmer worden dan 90°C. Mocht de temperatuur toch hoger oplopen, dan gaat het water in de warmtewisselaar koken. Als voorbeeld wordt er een warmtebron van 30 KWatt genomen die een reactor van 70°C opwarmt. Er is dus een temperatuurverschil van maximaal 20°C. De bijbehorende flow is dan;
F=
30 = 0.3125 Kg = 0,3125 ⋅ 60 = 18,75 liter s min uut 20 ⋅ 4,18
Kleppen De kleppen kunnen open/dicht of geregeld aangestuurd worden. Beide hebben voor- en nadelen. Het voordeel van een open/dicht aansturing is dat de kleppen op de bestaande perslucht hardware kunnen worden aangesloten en goedkoper zijn. Het nadeel is dat deze kleppen alleen volledig open of dicht gezet kunnen worden. Het voordeel van een geregelde aansturing is dat de kleppen geregeld bestuurd kunnen worden en daardoor mee kunnen werken in het regelen van de warmteoverdracht. Deze manier van besturen geeft veel meer mogelijkheden voor het simuleren van de warmtefunctie die optreedt bij een exotherme reactie. De nadelen van deze kleppen zijn dat ze duurder zijn en ze aangesloten moeten worden op het bussysteem. Het vermogen van de warmtewisselaar kan worden geregeld vanuit het besturingssysteem. Door het vermogen te wijzigen zal de temperatuur in de warmtewisselaar geleidelijk toenemen of afnemen. Om snelle veranderingen in de temperatuur te kunnen simuleren is het noodzakelijk de flow door de warmtewisselaar te wijzigen. Om de flow te kunnen regelen door de warmtewisselaar is er minstens een geregelde klep in de circulatieleiding nodig. Het is mogelijk om gebruik te maken van een geregelde en een open/dicht klep om kosten te besparen en montage te vereenvoudigen. Op deze manier hoeft er maar een klep op het bussysteem aangesloten te worden en kan de andere klep op de bestaande persluchtsturing functioneren. Sensoren Er zullen drie sensoren in de circulatieleiding gemonteerd moeten worden. Allereerst twee temperatuursensoren die zowel voor als na de warmtewisselaar de temperatuur van het water in de circulatieleiding meten. Deze temperatuursensoren kunnen gebruikt worden voor de regelaar in het besturingssysteem. Een voor de temperatuur van het water voor de verwarming en een als terugmelding naar de regelaar na verwarming. De derde sensor is een flowmeter die gebruikt kan worden voor de flowsturing door de warmtewisselaar. Besturingstechnische analyse Het simuleren van de exotherme reactie gebeurt met behulp van een externe warmtebron. Deze warmtebron zal aangestuurd moeten worden. Het besturingssysteem zal de reactie moeten simuleren en via de externe warmtebron de reactorinhoud moeten voorzien van de warmte die nodig is.
Bijlagen
47
Afstudeerverslag
Afbeelding 5.6: Temperatuurverloop van een imaginaire exotherme reactie In grafiek 5.6 is het verloop van een imaginaire exotherme reactie getekend. De reactor in het proces wordt opgewarmd met behulp van een procesthermostaat. Deze procesthermostaat warmt de ketel op met behulp van water dat om de reactor heen wordt gepompt, dit wordt de jacket van de reactor genoemd. De reactie start op 20°C. De reactor wordt opgewarmd, dit is ter zien aan de stijging van de temperatuur van het water in de jacket (Tj). Zodra de reactie op gang is, start de exotherme reactie. De warmtewisselaar ziet de temperatuurstijging (Tr) en begint de reactor te koelen om zo de gewenste setpoint te behouden. Uiteindelijk zullen de componenten op zijn en zal de exotherme reactie stoppen. De warmtewisselaar ziet de daling in de temperatuur en zal weer beginnen met het opwarmen van de reactor. Deze reactie zal door software gesimuleerd moeten worden. De eenvoudigste methode dit te realiseren is het aanmaken van een functieblok die aan de hand van een aantal formules berekeningen uitvoert en deze naar het proces stuurt. Zo zal het proces moeten weten hoeveel energie er vrijkomt en wat de concentratie is van de reagerende componenten.
Afbeelding 5.7: Schematisch parameterverloop functieblok en proces
Het functieblok zal aan een aantal parameters moeten krijgen. Deze parameters zijn afhankelijk van de exotherme reactie die wordt gesimuleerd en het lopend proces. Het functieblok zal drie berekeningen moeten uitvoeren en zal de berekende waarden moeten terugsturen naar het proces. In afbeelding 5.7 is dit geïllustreerd. Wet van Arrhenius
Bijlagen
48
Afstudeerverslag
r = Ca ⋅ V ⋅ A ⋅ e
−
E R⋅T
r = reactiesnelheid (mol/s) Ca = concentratie ( mol/m3 ) V = volume in reactor ( m3 ) A = pre exponentiële factor ( 1/s ) E = activeringsenergie ( J/mol ) R = ideale gasconstante (8,314 J/mol · K) T = temperatuur in Kelvin (K) Warmteproductie
Q product = r ⋅ ∆H Qproduct = energieopbrengst ( J/s = Watt ) r = reactiesnelheid (mol/s) ΔH = enthalpie ( J/mol ) Reactant concentratie
dCa = − k ⋅ Ca dt
k = A⋅e
à
−
E RT
Ca = concentratie ( mol/m3 ) k = reactie constante ( 1/s ) A = pre exponentiële factor ( 1/s ) E = activeringsenergie ( J ) R = ideale gasconstante (8,314 J/mol · K) T = temperatuur in Kelvin (K) Een aantal van deze parameters worden door het proces naar het functieblok gestuurd, een aantal parameters moeten door de operator worden ingevoerd en een aantal van deze parameters worden vanuit de functieblok naar het proces gestuurd. Tabel 5.1 geeft duidelijk per parameter aan waar deze vanaf komt en waar deze naar toe gestuurd wordt. Proces à Functieblok
Operator à Functieblok
Functieblok à Proces
Volume
V
Enthapie verandering
ΔH
Warmte productie
Qprod
Temperatuur
T
Activeringsenergie
E
Concentratie
Ca
Tijd
t
Pre exponentiële factor
A
Startconcentratie
Castart
Tabel 5.1: Parameterverloop van functieblok en proces
Bijlagen
49
Afstudeerverslag
12.13 PvA Inhoudsopgave:
1.
Inleiding
4
2.
Projectbeschrijving
2.1.
Opdrachtgever 5
2.2.
Onderwijsinstelling
2.3.
Opdrachtnemer 5
2.4.
Begeleiders
2.5.
Probleemstelling
2.6.
De opdracht
2.7.
Projectgrenzen 8
2.8.
Projectrandvoorwaarden
3.
Projectfasen
3.1.
Beschrijven projectfasen
4.
Beheersaspecten
4.1.
Organisatie
11
4.2.
Planning
11
4.3.
Middelen
11
4.4.
Kwaliteitsplan
11
4.5.
Risicomanagement
5.
Bijlagen13
5.1.
Afstudeerhandleiding
13
5.2.
Strokenplanning
14
5.3.
Risicotabel
1.
Inleiding
5
5
5 6
7
8
9 9
11
12
15
Dit document is geschreven door A.J. Cornelissen (2.3 Opdrachtnemer) voor de begeleiding van de afstudeeropdracht uitgevoerd bij ‘Actemium’ (2.1 Opdrachtgever). Het is geschreven voor de algehele begeleiding van het afstuderen. Hieronder valt zowel de aanpak van de opdracht zelf als de omgang met begeleiders en randvoorwaarden. Veghel, maart 2008.
2.
Projectbeschrijving
De afstudeeropdracht zal worden uitgevoerd op vestiging Costerweg te Veghel van het bedrijf ‘Actemium’. Door een afstudeerder (2.3 Opdrachtnemer) van de ‘Hogeschool Utrecht’. Door de betrokkenheid van de ‘Hogeschool Utrecht’ is bij wijze van uitzondering een bijlage (Afstudeerhandleiding) aan dit document toegevoegd om naar te verwijzen. Doordat de opdracht uitvoer omgeving bestaat uit een speciale educatieve afdeling van de opdrachtgever, waar zowel lagere school leerlingen als universitaire studenten terecht kunnen, wordt gebruik gemaakt van een speciaal daarvoor ingerichte werkzame proces Bijlagen
50
Afstudeerverslag
installatie. Gevolg hiervan is dat deze afstudeeropdracht een voortzetting is van een doorlopend ontwikkeltraject van de betreffende proces installatie. Gedurende de uitvoering van het project zal, ter beoordeling van de voortgang, wekelijks worden gerapporteerd aan de afstudeerbegeleiders. De voortgebrachte producten (Fout! Verwijzingsbron niet gevonden. Producten) zijn ter beoordeling van de complete afstudeerperiode. E.e.a. staat ook omschreven in de bijlagen (Afstudeerhandleiding). 2.1.
Opdrachtgever
Actemium Costerweg 5 Postbus 248 5460 AM Veghel Als systeem integrator is ‘Actemium’ voornamelijk georiënteerd op industriële automatisering. Zoals al eerder beschreven is er de beschikking over een speciale educatieve afdeling (het EduLab) dat gedeeltelijk is toegespitst op procestechniek. Het EduLab vond zijn oorsprong in 2000, sindsdien zijn hierop meerdere afstudeeropdrachten uitgevoerd welke de proces installatie naar het huidige niveau hebben gebracht. Het is op het ogenblik mogelijk om de procesinstallatie te besturen met twee verschillende besturingssystemen (Siemens en ABB). D.m.v. het PIAS systeem kan gekozen worden welk besturing systeem de proces installatie bestuurt. 2.2.
Onderwijsinstelling
Hogeschool Utrecht Product Design & Engineering Grebbenberglaan 15 3527 VX Utrecht Onder de faculteit ‘Natuur en Techniek’, aanbieder van de opleiding ‘Algemene Operationele Technologie’, met studierichting ‘Elektrotechnische Installatie Techniek’ en afstudeer traject ‘Industriële Automatisering’. 2.3.
Opdrachtnemer
A.J. Cornelissen (Bjorn) Afstudeerder Hogeschool Utrecht
[email protected] Na volgend op een MBO Electro opleiding, 5 jaar te hebben gewerkt, is ervoor gekozen alsnog een HBO opleiding te gaan volgen. Aansluitend op de werkervaring als meet & regel monteur is gekozen voor studierichting ‘Elektrotechnische Installatie Techniek’ met afstudeer richting ‘Industriële Automatisering’. Interesses gaan hierbij vooral uit naar de proces besturing. 2.4.
Begeleiders
Bedrijfsbegeleider vanuit Actemium-Starren B.V. P. van den Berg
[email protected] P. v.d. Berg is binnen de organisatie verantwoordelijk voor de begeleiding van de studenten aan het ‘EduLab’ en is daardoor in dit specifieke geval afstudeerbegeleider en aanspreekpunt van het bedrijf. Er zal een wekelijkse mondelinge rapportage van de voortgang plaats vinden. Tijdens deze rapportage zal tevens ruimte worden gegeven voor meldingen en de mogelijkheid voor het maken van verdere afspraken. Communicatie buiten de mondelinge rapportages om, zal bij voorkeur geschieden middels e-mail.
Bijlagen
51
Afstudeerverslag
Schoolbegeleider vanuit Hogeschool Utrecht A. Moes
[email protected] A. Moes is binnen de organisatie van de Hogeschool Utrecht verantwoordelijk voor de begeleiding van de opdrachtnemer. Het is aan de opdrachtnemer om wekelijks een rapportage uit te brengen. Tevens zal de afstudeerder zelf het voortouw moeten nemen in het maken van afspraken met betrekking tot de voortgangsbesprekingen en het inleveren van de te leveren producten. 2.5.
Probleemstelling
Eerst zal hier een overzicht worden gegeven van de zich voordoende probleemgebieden. Vervolgens zijn hieruit taken gedefinieerd, welke in “2.6. De opdracht” staan beschreven. De verschillende taken binnen de opdracht zullen volgens een vast behandel patroon worden aangegaan welke in “3. Projectfasen” staan beschreven. Problemen rond de procesinstallatie van het ‘EduLab’ kunnen worden samengevat in de volgende opsomming: • Door vragen over de status van eerdere projecten en onvolledige afhandeling van de betreffende projecten, zal duidelijkheid moeten worden geschapen. Waar nodig zullen de projecten verder moeten worden af gemaakt. • Door gebrekkige aanpak van eerdere projecten zijn onduidelijkheden over instrumentatie documentatie, applicatie documentatie en instellingen van de verschillende systemen. Hierop zal moeten worden gecontroleerd, uitgebreid en verbeterd. • De EduLab Wiki is nog niet compleet, deze zal moeten worden uitgebreid met alle gebruikte informatie rondom de proces installatie. 2.6.
De opdracht
De hoofdmoot van de opdracht zal bestaan uit de engineering van de exotherme reaktie. Daarnaast zal de opdracht ook bestaan uit het afronden van heersende problemen rond de procesinstallatie. Als begeleiding bij de uitvoering van de verschillende taken, is ervoor gekozen om ze te voorzien van een prioriteitsindeling volgens de MoSCoW classificering. Gebruikte prioriteit indelingen hierbij zijn: MoSCoW-term Omschrijving
Aand.
Must have this Dit is een kritisch onderdeel van de opdracht en moet in het eindresultaat aanwezig zijn. Zonder dit onderdeel kan de applicatie niet opgeleverd worden. 1 Should have this if at all possible Dit onderdeel is zeer gewenst en zou in de applicatie aanwezig kunnen zijn voor een optimale functionaliteit. Is eventueel te vervangen door een ander gelijkwaardig onderdeel. 2 Could have this if it does not affect anything else Dit onderdeel heeft geen hoge prioriteit en kan uit de applicatie worden gelaten. Het is niet nodig voor een optimale functionaliteit van de applicatie, maar mag aan bod komen als er tijd over is. 3 Won’t have this but would like in the future Deze eis zal nu niet aan bod komen, maar kan wellicht in de toekomst interessant zijn. 4 Voortvloeiend uit de probleemstellingen zijn de hierop volgende taken geformuleerd en omwille van de duidelijkheid op onderwerp gesorteerd:
Bijlagen
52
Afstudeerverslag
Installatiedelen inbedrijf nemen Omschrijving
MoSCoW
1
In samenwerking met de engineers afdeling van Actemium Zwolle een plan op te stellen voor de basisengineering / specificaties van het nieuwe installatiedeel t.b.v. de simulatie van de Exotherme reactie,
1
2
PIAS systeem werkend maken voor het ABB systeem,
1
3
In bedrijf nemen van de vacuümpomp,
2
4
Informatieve documentatie over apparatuur of werkwijzen omtrent de uit te voeren taken zal in de EduLab Wiki beschikbaar worden gesteld door de opdrachtnemer,
2
5
Simeas_P (apparaat voor energiemeting) weer in bedrijf nemen.
2
6
Batch opdrachten voortbrengen uit de aanwezige leeropdrachten,
3
Deelprojecten napluizen / verbeteren Omschrijving
MoSCoW
7
Edulab process for dummies: dracht
ABB => R
van deze nieuwe op-
8
FMEA analyse van de proces installatie over doen i.s.m. Nick en Frank. En vervolgens toepassen op de besturing van ABB.
1
9
Exotherme reactie van John & Maarten beter bekijken en deugdelijk onderbouwen,
2
10
Verdiepen in het “Change management systeem” van Bart & Sjoerd,
2
11
Duidelijkheid scheppen over de aanwezige meetprincipes op de procesinstallatie,
2
12
Beschrijven en verbetering van de algehele status van het vacuüm / druksysteem dat communiceert via de Foundation Fieldbus,
2
13
Het coördineren van het gedegen kalibreren van alle proces meetopnemers. Alsmede het controleren en zo nodig het verbeteren van de instellingen van de Profibus PA in combinatie met de meetopnemers door een externe expert.
3
14
IQ / OQ / PQ-certificaten voortbrengen,
3
1
Interfaces Omschrijving: 15
VPN verbinding tot stand brengen met het ABB systeem,
2
16
Beschrijven en verbetering van de status van de communicatie tussen de ABB controller en de Proces thermostaat via de RS 232 converter,
2
17
Uitzoeken van de status van de I/O communicatie module van Profibus DP welke een 4-20 mA signaal codeert en gebruik kan maken van het HART-protocol,
3
2.7.
Bijlagen
MoSCoW
Projectgrenzen
53
Afstudeerverslag
Bij de uitvoering van de verschillende taken binnen de opdracht zullen MoSCoW klasseringen 1 en 2 (2.6. De opdracht) worden aangegaan als vallend binnen de afstudeer opdracht. Hierbij wordt prioriteit klassering 3 beschouwd als extra werk, welke pas aan de orde zal komen wanneer de taken met hogere prioriteit zijn afgerond. 10% van de werkzaamheden zullen betrekking hebben op onderwijzende activiteiten en excursies in het ‘EduLab’. Informatieve documentatie over apparatuur of werkwijzen omtrent de uit te voeren taken zal in de EduLab Wiki beschikbaar worden gesteld door de opdrachtnemer. 2.8.
Projectrandvoorwaarden
Mits aan de hierop volgende voorwaarden kan worden voldaan, mag succesvolle afhandeling van de opdracht niet uitblijven. •
Volledige beschikking over een werkstation;
• Volledige beschikking over de proces installatie delen, waaraan op dat moment gewerkt wordt; • Afdoende beschikbaarheid van begeleiding vanuit het bedrijf bij vragen en of onduidelijkheden; •
Tijdige terugkoppeling van feedback van de begeleiding;
• Adequaat afhandelen van eventuele onvoorziene tegenslagen welke de voortgang van de werkzaamheden bemoeilijken; •
Aanwezigheid van de afstudeerder op het bedrijf.
3.
Projectfasen
De verschillende taken binnen de afstudeer opdracht zijn in opeenvolgende fasen opgedeeld. Dit is gedaan zodat er op een gestructureerde manier gewerkt kan worden aan het project. Elke fase heeft op het einde de voorafgestelde resultaten. 3.1.
Beschrijven projectfasen
Elke fases bevat verschillende activiteiten deze zullen hieronder opgesomd worden. Wat de activiteiten voort zouden moeten brengen als resultaat is vervolgens ook opgesomd. Alle producten zullen worden beoordeeld volgens de richtlijnen die in de ‘Afstudeerhandleiding’ staan beschreven.: Initiëlefase: •
Activiteiten
o
Introductie Actemium;
o
Plan van Aanpak schrijven;
o
Planning maken;
o
Uitbreidingen in de EduLab Wiki zetten;
o
Vorige opdrachten en verslagen doorlezen;
•
Resultaten
o
Plan van Aanpak;
o
Planning;
o
Artikelen in de EduLab Wiki;
Onderzoeksfase:
Bijlagen
•
Activiteiten
o
Cursus ABB 800xA;
54
Afstudeerverslag
o
Verdiepen in gebruikte systemen en technieken;
•
Resultaten
o
Basis kennis ABB 800xA;
o
Samenvattingen van alle bestudeerde systemen en technieken;
o
User Requirement Specification (URS);
o
Functional Specification (FS);
o
Technical Specification (TS);
Ontwerpfase: •
Activiteiten
o
Functionele en operationele eisen compleet maken;
o
Hardware en Software ontwerp;
•
Resultaten
o
Complete ‘URS, FS en TS’;
Realisatiefase: •
Activiteiten
o
Hardware configuratie opstellen;
o
Programma structuur opzetten;
o
Besturing schrijven;
o
Visualisatie samenstellen;
•
Resultaten
o
Compleet proces installatiedeel;
o
Compleet ABB 800xA programma;
Testfase: •
Activiteiten
o
Uitvoeren van de Installation Qualification (IQ);
o
Uitvoeren van de Operational Qualification (OQ);
o
Uitvoeren van de Performance Qualification (PQ);
o
Corrigeren van gebreken;
•
Resultaten
o
Testrapporten van IQ, OQ en PQ;
o
Functioneel proces installatiedeel;
o
Functioneel ABB 800xA programma;
Afrondingfase:
Bijlagen
•
Activiteiten
o
Afstudeerverslag afronden;
o
Samenstellen van een poster;
o
Documentatie over software afronden;
o
Afstudeerpresentatie maken;
55
Afstudeerverslag
o
Lunchpresentatie maken;
o
Afstudeerbeoordeling;
o
Voorbereiden openavond EduLab;
•
Resultaten
o
Compleet eindverslag;
o
Poster;
o
Eindpresentatie;
o
Interne lunchpresentatie;
o
Eindbeoordeling;
o
Openavond EduLab;
4.
Beheersaspecten
De beheersaspecten zijn erg belangrijk voor het verloop van het project. Door het beheersen kunnen problemen sneller opgelost worden waardoor de invloed op het uiteindelijke resultaat kan worden beperkt. In de volgende paragrafen zullen alle beheersaspecten die op het project van toepassing zijn worden toegelicht. 4.1.
Organisatie
De opdrachtnemer is verantwoordelijk voor de oplevering van de opdracht, de bijbehorende documentatie en de Edu-Lab Wiki uitbreidingen. Wekelijks zal op een vaste dag en tijd een voortgangsbespreking worden gehouden met de bedrijfsbegeleider. Alle uitgevoerde taken van de afgelopen week komen hierbij aan bod. Alle afgeronde taken van de opdracht worden besproken met de bedrijfsbegeleider, alvorens er wordt overgegaan naar de volgende taak. Van gesprekken en vergaderingen worden korte verslagen gemaakt welke in de vorm van notulen terug te vinden zullen zijn op het intranet van ‘de opdrachtgever’ met het volgende pad: P:\BU9\Algemeen\Studenten\Agenda's en Notulen\2008 Verslaggeving aan de schoolbegeleider geschied wekelijks op een vaste dag in de vorm van een e-mail. De geproduceerde documenten worden naar alle desbetreffende personen gemaild zodat deze de documenten altijd voor inzage ter beschikking hebben. 4.2.
Planning
Zoals in de afstudeerhandleiding staat beschreven, bedraagt de totale duur van de afstudeerperiode 80 werkdagen. Aan het einde van deze 16 weken wordt de afstudeerverdediging gehouden. De planning word als strokenplanning weergegeven en is als bijlagen toegevoegd aan dit document. Door het onafhankelijke karakter van de taken binnen de opdracht, zullen verschillende taken naast elkaar kunnen worden uitgevoerd waarmee rekening is gehouden in de opzet van de tijdsindeling. 4.3.
Middelen
De afstudeerperiode zal intern bij de opdrachtgever worden uitgevoerd. Voor deze uitvoering is de nodige hard- software aanwezig. PC Software •
Bijlagen
Windows XP Professional 2003;
56
Afstudeerverslag
•
MS Office 2003 (Word, Excel, Powerpoint, Project, Outlook en Visio);
•
ABB 800xA System;
•
Internetbrowser;
PC Hardware •
Drie PC’s voor 800xA incl. toebehoren;
•
PC voor permanent gebruik door de opdrachtnemer incl. toebehoren;
•
Vijf 19” monitoren;
•
USB-memorystick;
•
USB harddisk voor backup van de ABB applicatie
Overige •
Licentie 800xA;
•
Controler ABB incl. toebehoren;
•
EdulabProcess;
4.4.
Kwaliteitsplan
Om de kwaliteit van het eindresultaat zo goed mogelijk te kunnen sturen is de opdracht in onderlinge categorieën verdeeld welke dan weer elk door hun eigen aandachtspunten worden gekenmerkt, nl.: •
Documentatie
•
Normen en technieken
•
Werkwijze
Documentatie: o
Overzichtelijke indeling door gebruik van een index;
o pak’;
Gebruik van dezelfde terminologie voor taken en fasen als in dit ‘Plan van Aan-
Normen en technieken: o
Ontwerpen volgens de GAMP en S88 normen;
o
Duidelijke en concrete formulering van de opdracht;
o
Duidelijke en eenduidige onderbouwing van de gemaakte keuzes;
o
Duidelijke omschrijving bij schema’s en diagrammen;
Werkwijze: o
Alle taken benaderen volgens het in Hoofdstuk 3 beschreven fasen patroon;
o
Hantering van de afstudeerhandleiding van de onderwijsinstelling;
o
Goedkeuring van de opzet van de documenten door de begeleiders;
o Vaste opmaak van de documenten gereed voor de aanvang van de werkzaamheden; o
Handhaving van de strokenplanning;
Bij het niet naleven van deze overeengekomen punten kan het resultaat van het project in gevaar komen. Documenten worden door de bedrijfbegeleider gecontroleerd alvorens deze naar de schoolbegeleider worden gestuurd. Wekelijks is er een voortgangsbespreking met de bedrijfbegeleider. Er wordt een versiebeheer bijgehouden in elk document.
Bijlagen
57
Afstudeerverslag
Documenten worden op de locale schijf en op draagbare opslagmedia bewaard. 4.5.
Risicomanagement
Naast de hieronder vernoemde interne en externe risico’s is een risicopercentage berekend voor de opdracht, dit is gedaan op basis van een standaard tabel (5.3 Risicotabel). Verder is per risico aangegeven wat er word gedaan om te voorkomen dat ten gevolge hiervan de succesvolle afronding van de opdracht in gevaar komt. Intern: o
Verkeerde prioriteiten indeling van de verschillende taken goedkeuring van beide afstudeerbegeleiders
o
Verkeerde keuzes in ontwikkel traject Het van tevoren opzetten van een te volgen traject in overleg met professionals goedkeuring van beide afstudeerbegeleiders
o
Gebrek aan overzicht Van tevoren vastleggen wat en waar alles aangaande deze opdracht te vinden is
o
Gebrek aan duidelijkheid
Door het opstellen van een concrete opdracht in een goed afgebakende opdrachtomschrijving van het PvA o
Gebrek aan initiatief Door van structuur gebruik te maken de duidelijkheid en de motivatie hoog te
houden o
Te laat om hulp vragen Afzonderlijke wekelijkse terugkoppeling aan twee begeleiders
Extern: o
Ingetrokken toezeggingen van betrokken partijen Waar mogelijk, afspraken op papier vastleggen
o
Opheffing EduLab Geen invloed op
o
Wijziging van begeleiding Geen invloed op
o
Slechte communicatie met begeleiding
Gebruik maken van e-mail, telefoon en inplannen van vergaderingen/mondelingoverleg o
Uitstel van de afronding, door het ontbreken van benodigde ECTS Goed leren voor herkansingen
o
Slechte medewerking van betrokken partijen Vragen om vervanging van betrokkenen aan begeleiding
o
Slechte of late hulp bij vragen Vragen om alternatieve hulp
o
Teveel extra activiteiten aan het EduLab Is contractueel vastgelegd en dus beperkt tot slechts 10% van de werktijd
o
Bijlagen
Wijzigingen aan de opdracht
58
Afstudeerverslag
Alleen in goed overleg met de beide begeleiders o
Teveel afleiding op de werkplek Vragen om verplaatsing naar een alternatieve werkplek
12.14 Mutatieformulier Bij het aanbrengen van een mutatie in het systeem moet het hierop volgende formulier worden ingevuld en vervolgens worden ingeleverd bij Peter van den Berg.
Bijlagen
59
Afstudeerverslag
RFC-Form-v1.0
REQUEST FOR CHANGE RFC#:
Hardware
Wijziging betreft: Datum aanvraag:
Huidige versie:
_____
____
Software
Documentatie
… / … / ……
Naam aanvrager: Functie: Verantwoordelijk voor te wijzigen onderdeel:
Ja
Nee
Bij nee, de verantwoordelijke is:
Wijziging beinvloed de volgende onderdelen:
Huidige Fase:
Reden van de wijziging: (Waarom?)
Omschrijving van de wijziging: (Wat wijzigt er?)
Gevolg(en) bij afkeuring:
Uiterlijke keuringsdatum: (indien noodzakelijk)
Bijlagen
… / … / ……
60
