System 800xA in indischen Zementfabriken

In den letzten 10 Jahren hat sich Chettinad Cement zu einem der am schnellsten wachsenden Zementhersteller in Indien entwickelt. Als Teil des Chettinad-Konzerns baut Chettinad Cement seine Produktionskapazität durch zusätzliche Fabriken in ganz Indien weiter aus.

Seit der Unternehmensgründung im Jahr 1968 als Zementfabrik für die Herstellung im Nassverfahren hat Chettinad Cement seinen Geschäftsbetrieb sowie das Portfolio seiner Zementprodukte stetig ausgebaut. Dabei konnte sich das Unternehmen eine Führungsposition auf dem südindischen Markt sichern, indem es seine Produkte und Services auf die Bedürfnisse von Zementkunden ausrichtete. Unter der Markenbezeichnung „Builders Choice“ bietet Chettinad Cement eine umfassende Reihe verpackter Produkte an, z. B. Portlandzemente (OPC) und Mischzemente für den Hoch- und Tiefbau.

Dennoch ruht sich das Unternehmen nicht auf seinen Lorbeeren aus. Chettinad Cement ist sich bewusst, dass sich für seinen Zementherstellungsprozess weitere Effizienzsteigerungen und Betriebsoptimierungen realisieren lassen. Daher begab man sich auf die Suche nach umfassenden betrieblichen und Automatisierungstechnologien für das Asset Management mit dem Ziel kontinuierlicher Produktivitätssteigerungen.

In wachsenden Volkswirtschaften wie Indien ist die Bau- und Infrastrukturbranche im Aufwind. Chettinad nutzte dieses Potenzial, um weitere Fabriken zu bauen und den Bedarf des Binnenmarktes zu decken.

Die Zementfabrik in Karikkali wurde von Chettinad Cement im Jahr 2001 als zweiter Standort errichtet. In der Anlage wird Kalkstein verarbeitet, der in einem drei Kilometer entfernten Steinbruch abgebaut und über lange Förderbänder zur Fabrik transportiert wird. Die Produktionskapazität der Fabrik mit zwei Linien liegt bei insgesamt 7.400 Tonnen pro Tag.

Chettinad Cement ist nach ISO 9001/2008, ISO 14001/2004 und ISO 18001/2007 zertifiziert.

Paketlösung für Energieversorgungssteuerung und Automatisierung

Die Produktionslinie 1 wurde im Jahr 2001 in Betrieb genommen und umfasst ein Leitsystem, Instrumentierung, Antriebe und Motoren von ABB. Zu der vollständigen Paketlösung für Energieversorgungssteuerung und Automatisierung der Zementfabrik gehören 150 Transmitter (PROFIBUS PA), die an kritischen Punkten entlang der Linie den Druck und die Temperatur messen.

Optimierung der Öfen und Mühlen

2010 wurde die Anlage um das Thin-Client-basierte grafische Tool Expert Optimizer (EO) für Engineering und Programmierung erweitert. Expert Optimizer steuert und optimiert die Öfen und Mühlen.

Upgrade des Leitsystems

Für die 2011 in Betrieb genommene Produktionslinie 2 beauftragte Chettinad erneut ABB mit der Lieferung einer vollständigen IEC-61850-konformen Paketlösung für Stromverteilung und Automatisierung. Der Vertrag umfasste das Upgrade des Leitsystems für Linie 1 auf ABB System 800xA einschließlich der aktuellsten HMI (Human Machine Interface, Mensch-Maschine-Schnittstelle). Darüber hinaus lieferte ABB Antriebe, Motoren und 150 Transmitter. Außerdem kamen die neuen Analysatoren für kontinuierliche Gasanalyse aus der ABB Reihe Advance Optima 2020 zum Einsatz, um die Optimierung der Produktqualität sowie die Einhaltung der Vorgaben in Bezug auf Stickoxide (NOx) und Schwefeloxide (SOx) sicherzustellen.

Lösung für Produktions- und Qualitätsmanagement

In der Anlage kam die ABB Lösung Knowledge Manager (KM) zum Einsatz, die speziell für das Produktions- und Qualitätsmanagement in der Zement- und Mineralienindustrie entwickelt wurde. ABB konnte dabei auf sein Know-how sowie Erkenntnisse aus vergangenen Projekten mit Chettinad zurückgreifen. So hatte ABB beispielsweise bereits für die Zementfabrik von Chettinad in Ariyalur (Produktionskapazität: 5. 000 Tonnen pro Tag) die Paketlösung für Stromverteilung und Automatisierung (Linie 1) und ein Prozessleitsystem (Linie 2) bereitgestellt.

Messtechnikprodukte

Auch für das 15-MW-Kraftwerk am Standort, das die Anlage zuverlässig mit Strom versorgt, kamen Automatisierungs- und Messtechnikprodukte von ABB zum Einsatz.

Das Gasprobenahmesystem Advance Optima aus der Reihe der ABB Messtechnikprodukte kommt an den Ofeneinfahrten zur Anwendung. Der Analysator AO2020 analysiert mithilfe einer in den Ofen eingeführten Extraktionssonde entnommene Verbrennungsgase, insbesondere O₂, CO und NO, um die Klinkerqualität zu maximieren, den Brennstoffverbrauch zu optimieren, Emissionen zu reduzieren und den sicheren Betrieb sicherzustellen. Aufgrund der hohen Temperaturen und der hohen Staubbelastung stellt die Gasprobenahme eine besondere Herausforderung dar. Der Advance Optima Analysator AO2020 verfügt über eine wassergekühlte Sonde und eine äußerst effiziente Selbstreinigungsfunktion, durch die zuverlässige Messungen an der Ofeneinfahrt sichergestellt werden.

Die Druckmessumformer und -sensoren der ABB Reihe 2600T werden in der gesamten Anlage eingesetzt, um für sicheren Betrieb und optimale Leistung zu sorgen. Zu den Messumformern gehört auch eine benutzerfreundliche lokale HMI für schnelle Inbetriebnahme und Instandhaltung sowie eine breite Palette von Sensortechnologien aus dem Hause ABB. Die steckbare Kommunikationskarte und der steckbare Klemmenblock können innerhalb weniger Minuten ausgetauscht werden, ohne dass der Messumformer neu konfiguriert werden müsste. Die Geräte verfügen standardmäßig über eine PILD-Diagnosefunktion (Plugged Impulse Line Detection, Erkennung verstopfter Messleitungen), die im Falle von Fehlern an den Messleitungen Falschmessungen verhindert. Alle Druckmessumformer von ABB unterstützen Feldbuskommunikation über HART/4-20 mA, PROFIBUS PA oder FOUNDATION Fieldbus.

In der Anlage von Chettinad Cement wurde außerdem eine Reihe von Temperatursensoren von ABB verwendet, die an Messumformergehäuse für dezentrale oder Direktmontage angeschlossen sind. Sämtliche Messumformer und Sensoren, darunter auch die Hochtemperatursensoren für Temperaturen bis zu 1.800 °C unterstützen Feldbuskommunikation über HART/4-20 mA, PROFIBUS PA oder FOUNDATION Fieldbus. 

Der Prozess der Zementherstellung benötigt sehr viel Energie. Daher war Chettinad Cement sehr daran gelegen, seine Produktionslinien auf Bereiche mit Verbesserungspotenzial beim Energieverbrauch hin zu untersuchen.

Mithilfe von Prozessoptimierungslösungen konnte der Energieverbrauch der Herstellungsprozesse bei Chettinad Cement gesenkt und so effizienter gemacht werden.

Dies war beispielsweise durch die uneingeschränkte Nutzung der Funktionen von ABB System 800xA möglich, mit deren Hilfe die Bediener den Prozess optimal anpassen können, indem sie den Energie- und Rohstoffverbrauch senken und dafür sorgen, dass wichtige Prozesse ohne Unterbrechung laufen.

Wenn die Bediener ihr eigenes Prozess-Know-how mit dem vollen Funktionsumfang von System 800xA kombinieren können, lässt sich der Energieverbrauch um 10 % senken.

Die Lösung für die Anlage in Karikkali (Linie 2) wurde innerhalb von acht Monaten bereitgestellt. Dabei nahmen Montage und Inbetriebnahme vier Monate in Anspruch. Alles in allem erhielt Chettinad Cement so eine zuverlässige Lösung für einen unterbrechungsfreien Herstellungsprozess.