Steuerungs- und Monitoring-Lösung für Pumpsysteme
- Intuitive Bedienkonzepte für Industrieanwendungen
- IP65-geschützte IPCs für Einsatz unter rauhen Umgebungsbedingungen
- Individuell konfigurierbare IPCs für anspruchsvolle Anwendungen
Das Projekt auf einen Blick
- Das kolumbianische Unternehmen Variadores entwickelt elektrische Tauch- und Wassereinspritzpumpen für die Ölindustrie.
- Die dortigen Anwender stellen besondere Anforderungen in puncto Flexibilität und Verfügbarkeit an die Systeme.
- Die in die Pumpen eingebaute Steuerungslösung auf Basis eines Linux-basierten Industrie-PCs ist leistungsfähig, offen für neue Technologien wie ML oder KI sowie einfach mit Python programmierbar.
- Aufgrund der internationalen Präsenz von Variadores und Phoenix Contact hinsichtlich Lieferung und Support verzeichnen die innovativen Pumpsysteme weltweit eine stetig steigende Nachfrage.
Variadores beschäftigt rund 300 Mitarbeiter in Kolumbien
Im Öl- und Gassektor zu Hause
Die Variadores SAS mit Hauptsitz im kolumbianischen Medellin bietet Lösungen für die Kraftübertragung, Drehzahlregelung und Bewegungssteuerung auf der Grundlage von Frequenzumrichtern sowie Getriebemotoren an. Das in Südamerika und der Karibik tätige Unternehmen fokussiert sich neben Industrie, Handel, Bergbau und Solar auf den Bereich Öl und Gas.
Das Abwasser wird mit hydraulischen Pumpsystemen in die Öllagerstätten eingespritzt
Steuerungstechnik für Tiefpumpen
Bei mehr als 90 Prozent aller weltweiten Quellen reicht der Lagerstättendruck nicht aus, damit das Öl selbständig oder in ausreichender Menge an die Oberfläche gelangt. Zu diesem Zweck werden dann Tiefpumpen eingesetzt. Dabei kann es sich um Gestänge-, Exzenterschnecken-, hydraulische oder elektrische Tauchpumpen (electric submersible pump, ESP) handeln. In ESP-Systemen werden Frequenzumrichter mit integrierter SPS zur Steuerung der Drehzahl genutzt, sodass die Pumpen mit dem besten Wirkungsgrad arbeiten. Darüber hinaus sind die Frequenzumrichter für die Überflutungskontrolle im Förderschacht verantwortlich.
In Kolumbien ist es seit 2010 verboten nicht-häusliches Abwasser, das Kohlenwasserstoffe enthält, in die Kanalisation einzuleiten. Die hiesigen Ölgesellschaften spritzen das Abwasser daher mit horizontalen Pumpsystemen (HPS) in die Lagerstätten ein. So wird es nicht nur entsorgt, sondern stimuliert zudem die Lagerstätten, was die Produktionsmenge erhöht. In den HPS-Systemen werden ebenfalls Frequenzumrichter mit eingebauter Steuerung verwendet.
Zukunftsfähig und hochverfügbar
Variadores entwickelt seit fast zehn Jahren Steuerungen für ESP- und HPS-Pumpen, die für eine Einsatzdauer von zehn bis 15 Jahren ausgelegt sind. Das Unternehmen begann 2018 mit der Konzipierung einer neuen Steuerungsgeneration. In diesem Zusammenhang waren folgende Anforderungen zu berücksichtigen:
- Minimierung von Risiken wie eine frühzeitige technologische Veralterung, die Nutzung nicht ausgereifter Hardware sowie mangelnde Flexibilität und Offenheit bei der Software
- Die CPU muss auch komplexe mathematische Operationen ausführen können
- Schaffung eines Vorhersagesystems, das maschinelles Lernen (ML) und künstliche Intelligenz (KI) unterstützt
- Hochsprachenprogrammierung sowie die Möglichkeit, dass mehrere Entwickler gleichzeitig Code für ein Projekt erstellen
- Portabilität des Steuerungsprogramms auf eine andere Hardware
- Verwendung von auf Data Science spezialisierter Software
- Option einer modularen, erweiterbaren Architektur
- Hohe systemische Verfügbarkeit trotz Transienten und Stoßspannungen.
Über den Industrie-PC Valueline werden die Pumpen gesteuert und beispielsweise hinsichtlich Über- oder Unterlast sowie Vibration überwacht
Um diesen Rahmenbedingungen gerecht zu werden, setzte das Entwicklungsteam von Variadores die Projekte Quantum ESP und Quantum HPS auf, wobei die entsprechenden Produkte zwei Jahre nach dem Projektstart verfügbar sein sollen. Als Technologiepartner hat sich Phoenix Contact mit Industrie-PCs (IPC) der Produktfamilie Valueline sowie weiteren Geräten beteiligt. Die IPC, die auf dem offenen Linux-Betriebssystem basieren, unterstützen unter anderem Python. Dabei handelt es sich um eine höhere Programmiersprache, die sich bestens für Machine Learning, KI, Data Science oder zur Visualisierung eignet und ferner eine benutzerfreundliche Systemintegration erlaubt. Ethernet-Buskoppler und I/O-Komponenten des modularen Axioline-Systems passen sich außerdem flexibel an die jeweiligen Anforderungen an. Quint-Stromversorgungen sowie Trabtech-Überspannungsschutz sorgen für einen zuverlässigen Betrieb sowie den Schutz vor Stoßspannungen und Transienten, während Messgeräte den Energieverbrauch überwachen.
Weltweiter Service
Aus der Erfahrung und Kreativität des Entwicklungsteams von Variadores ist in Kombination mit der Offenheit, Flexibilität und Zuverlässigkeit der Komponenten und Systeme von Phoenix Contact eine innovative Lösung für die besonderen Anforderungen der Öl- und Gasindustrie entstanden. Die Quantumvarianten ESP und HPS trotzen selbst rauen Umgebungsbedingungen wie hohen Temperaturen, Feuchtigkeit und Staub. Darüber hinaus ist die Lösung kompatibel zu verschiedenen industriellen Kommunikationssystemen und den Geräten anderer Hersteller. Aufgrund der internationalen Aufstellung beider Unternehmen sind die weltweite Lieferung und entsprechender Service sichergestellt.