Forschung am CSE-institut
Infrastruktur am CSE
Testen und messen unter Betriebsbedingungen !
Forschung in der Prozess- und Anlagensicherheit ist ohne eine ausgereifte Infrastruktur nicht machbar. Das Center of Safety Excellence stellt den Forschenden am Institut zahlreiche Einrichtungen zur Verfügung, um theoretische Erkenntnisse und Simulationsergebnisse praxisnah zu validieren – von modernen sSPS-Systemen über den Zwei-Phasen-Versuchskreislauf bis hin zum ChemLab.
Infrastruktur
SSPS Lab
Entwicklungs-Labor für sicherheitsgerichtete speicherprogrammierbare Steuerungen (sSPS)
Die zunehmende Automatisierung eröffnet neue Möglichkeiten zur Absicherung verfahrenstechnischer Anlagen. Adaptive Sicherheitseinrichtungen stellen dabei ein großes Potential dar. Im sSPS-Lab werden innovative Sicherheitskonzepte entwickelt und umfassend getestet.
sSPS eröffnet neue Möglichkeiten
Für die Anwendbarkeit von adaptiven Sicherheitseinrichtungen ist eine sicherheitsgerichtete, speicherprogrammierbare Steuerung (sSPS) eine Grundvoraussetzung. Die sSPS dient zur Bewertung der eingehenden Messdaten (Actio) aus dem Prozess, vergleicht im Falle von adaptiven Sicherheitseinrichtungen den zuvor festgelegten maximal zulässigen prozesstechnischen Grenzwert mit dem gemessenen Druck und initiiert vor einer Überschreitung Gegenmaßnahmen (Reactio). Im Falle von mechanischen Sicherheitseinrichtungen kann das deren Öffnung oder Schließung sein, im Falle von PLT-Sicherheitseinrichtungen die Initiierung von Gegenmaßnahmen, beispielsweise die Erhöhung der Kühlleistung bei einem Druckanstieg aufgrund einer Durchgehreaktion.
Programmierung und Validierung sicherheitsgerichteter Steuerungen
Im sSPS-Lab des CSE-Instituts kann die Steuerung für diese adaptiven Sicherheitseinrichtungen programmiert und validiert werden. Aufbauend darauf können neue Sicherheitskonzepte entwickelt werden. Zu diesem Zweck stehen den Studierenden und Doktoranden zwei SIMATIC PCS 7 sowie eine HIMatrix F60 zur Verfügung. Die Programmierung von Logik auf den Steuerungen kann mit den üblichen Programmiersprachen nach EN 61131, zum Beispiel mit strukturiertem Text (ST), Funktionsplan (FUP), Ablaufsprache (AWL) und mit Sequential Function Chart (SFC) erfolgen. Diese Programmiersprachen sind in der Industrie weit verbreitet und ermöglichen eine strukturierte, systematische und effiziente Programmierung sicherheitsgerichteter Steuerungen.
Das sSPS Lab ist ein unverzichtbares Instrument bei der Entwicklung innovativer Sicherheitskonzepte in unseren Forschungsprojekten!
Infrastruktur
2-phase Flow loop
Gas/Flüssigkeitsgemische untersuchen? An der CSE Großversuchsanlage!
Am Gas/Wasser-Zweiphasenprüfstand des CSE-Instituts lassen sich Armaturen und Rohrleitungskomponenten prüfen. Messungen sind standardmäßig bis zu Drücken von 64 bar mit Luft oder Stickstoff und mit Wasser möglich – auch als Zweiphasengemische.
Der 2-Phase Flow Loop in der Übersicht
Am CSE-Institut werden Sicherheitseinrichtungen erforscht und entwickelt, die mit Zweiphasenströmungen aus Gasen und Flüssigkeiten durchströmt werden. Dies ist beispielsweise typisch für Notentlastungseinrichtungen von druckführenden Apparaten und Anlagen.
Der 2-Phase Flow Loop besteht aus einem Gasspeicher mit einem Volumen von ca. 30 m3 und einem zulässigen Druck von 150 bar. Das Wasser wird aus einer Zisterne mit 110 m3 Volumen für die Messungen entnommen. Die Wasserpumpe hat eine Leistung von rund 300 m3/h bei einem Druck von 25 bar. Für Test mit höheren Drücken werden die Druckbehälter des High Pressure Loop eingesetzt.
Hochpräzise Düsen und Durchflussmessgeräte
Für die Messungen des Massenstrom stehen Hochpräzisions-Venturidüsen zur Verfügung, die kritisch durchströmt werden. Damit ergibt sich eine der genauesten Leistungsmessungen mit weniger als 0,2% Abweichung vom Messwert. Außerdem werden Coriolis-Durchflussmessgeräte eingesetzt.
Leistungsdaten:
- Medien: Luft, Stickstoff, Wasser
- Wasserspeicher: 110 m3 bei Umgebungsdruck
- Gasspeicher: 60 m3 bei 150 bar
- Druckstufe: bis 64 bar
- Temperatur: Umgebungstemperatur
Standardmessungen:
- Leistungen (Volumenstrom, Massenstrom)
- Strömungswiderstände (Druckabfall)
- Charakteristiken (Druck-Öffnung)
- Festigkeit (Druckstoss)
- sonstige Untersuchungen
Armaturprüfungen:
- Sicherheitsventile
- Berstscheiben
- Stellventile
- Klappen
- Blenden
- Düsen
- weitere Armaturen
Infrastruktur
Chem Lab
Gefahrstoffe und chemische Reaktionen bewerten
Gefahrstoffe und gefährliche chemische Reaktionen müssen bewertet werden. Dies ist die Aufgabe der Sicherheitstechnik. Am CSE-Institut werden dafür neue Methoden erforscht und entwickelt. Dafür steht den Forschenden das Chem Lab zur Verfügung.
Reaktionskalorimetrische Untersuchungen von chemischen Reaktionen werden immer genauer. Daraus lassen sich sicherheitstechnische Kennzahlen ableiten. Sie sind nur aussagekräftig, wenn die Ergebnisse laborunabhängig mit hoher Genauigkeit bestimmt werden können.
Die Standardisierung von Verfahren und die Harmonisierung von Methoden sind ebenso Forschungsthemen wie die Neuentwicklung weiterer Methoden, beispielsweise im Bereich Mikro-Reaktionskalorimetrie oder bei der Verwendung sehr geringer Substanzmengen.
Das CSE-Institut forscht und entwickelt im Bereich chemische Sicherheitstechnik. Mit den Hochschulen und Universitäten sowie dem Fraunhofer ICT als Kooperationspartner ergeben sich aussergewöhnliche Synergien für innovative Schutzkonzepte.