Welche modularen Bauweisen erlauben das Nachrüsten von Heiz-/Kühlmänteln oder zusätzlicher Sensorik?
Eine nachträgliche Erweiterung von Prozessanlagen mit Sensorik ist in vielen Fällen gut realisierbar. Das Nachrüsten eines Heiz oder Kühlmantels ist dagegen deutlich aufwendiger und keine reine Frage einer modularen Bauweise. Insbesondere bei Druckbehältern, Vakuumanlagen oder hygienischen Prozessapparaten muss jede konstruktive Änderung statisch, thermisch und sicherheitstechnisch bewertet werden.
Am einfachsten nachrüstbar ist zusätzliche Sensorik, wenn bereits bei der Planung Reserveanschlüsse vorgesehen wurden. Geeignet sind beispielsweise Blindflansche, hygienische Prozessstutzen oder vorbereitete Messports für Temperatur, Druck, Differenzdruck, Feuchte, Füllstand oder analytische Sonden. Solche Anschlüsse ermöglichen den Einbau zusätzlicher Sensoren, ohne den Behälter nachträglich aufzuschneiden oder neue Stutzen einzuschweißen. In hygienischen Anwendungen müssen Sensoranschlüsse bündig, reinigungsgerecht und so gestaltet sein, dass keine Toträume entstehen. Sensoren in Behältern sollten möglichst flächenbündig mit der Behälterinnenwand eingebaut werden.
Auch Rohrleitungsabschnitte können modular erweitert werden. Instrumentierte Zwischenstücke, Messspulen oder T Stücke ermöglichen beispielsweise die Nachrüstung von Durchflussmessern, Leitfähigkeitssensoren, Temperaturmessstellen oder Druckmessumformern. Voraussetzung ist, dass Einbaulänge, Druckstufe, Werkstoff, Dichtkonzept und die Reinigbarkeit berücksichtigt werden. Bei CIP oder SIP fähigen Anlagen darf die Erweiterung keine schlecht durchströmten Bereiche erzeugen, da diese die Reinigbarkeit und Validierbarkeit beeinträchtigen können.
Skid und Rahmenbauweisen erleichtern vor allem die Nachrüstung von externen Komponenten. Dazu zählen Heiz oder Kühlaggregate, Umwälzpumpen, Ventilinseln, Filter, Wärmetauscher, Kondensatoren, Vakuumpumpen und zusätzliche Messstellen in der Rohrleitung. Eine offene, gut zugängliche Rahmenkonstruktion schafft Platz für diese Erweiterungen und vereinfacht Wartung sowie spätere Umbauten. Sie ersetzt jedoch nicht die erforderliche technische Prüfung, wenn der eigentliche Prozessbehälter verändert werden soll.
Ein Heiz oder Kühlmantel kann nur dann vergleichsweise einfach ergänzt werden, wenn der Behälter von Anfang an dafür vorbereitet wurde. Möglich sind beispielsweise konstruktiv vorgesehene Mantelsegmente, Halbrohrschlangen oder ein separater, nachrüstbarer Außenmantel. In der Praxis müssen jedoch Wandstärke, zulässiger Betriebsdruck, Vakuumstabilität, Wärmeausdehnung, Schweißnähte, Auflager, Isolierung und die Regelbarkeit des Wärmeträgers geprüft werden. Ein nachträglich aufgeschweißter Mantel verändert die Belastung des Behälters und kann die Konformität mit der ursprünglichen Druckgeräteauslegung beeinflussen.
Bei Druckgeräten kann eine wesentliche Änderung dazu führen, dass die veränderte Anlage erneut bewertet und dokumentiert werden muss. Werden Druckbehälter oder Baugruppen so verändert, dass ihre Konformität beeinflusst werden kann, entstehen für denjenigen, der die Änderung verantwortet, unter Umständen Herstellerpflichten nach der Druckgeräterichtlinie. Die technische Bewertung sollte daher durch den ursprünglichen Hersteller oder durch eine fachkundige Stelle erfolgen.
Auf der Automatisierungsseite erleichtern freie Ein und Ausgänge, dezentrale I O Stationen, Reservekabel, Schaltschrankreserven und standardisierte Kommunikationsschnittstellen die Integration zusätzlicher Sensoren. Wichtig sind außerdem ausreichende Stromreserven, die passende Schutzart, die Berücksichtigung von ATEX Anforderungen sowie eine Anpassung von Steuerungssoftware, Alarmgrenzen, Rezepturen und Chargendokumentation.
Die beste Nachrüstbarkeit entsteht durch vorausschauende Planung. Reserveports, freie Flanschplätze, Leerrohre, zusätzliche I O Kapazitäten und Platzreserven auf dem Skid sollten bereits in der Grundauslegung vorgesehen werden. Sensorik lässt sich dann meist wirtschaftlich ergänzen. Für Heiz oder Kühlmäntel gilt dagegen: Eine Nachrüstung ist technisch möglich, muss aber immer als konstruktive Änderung des Prozessapparats geplant, bewertet und dokumentiert werden.
Modularität bei amixon® Anlagen
amixon® Anlagen werden projektspezifisch nach der User Requirement Specification ausgelegt. Das ermöglicht, bereits bei der Planung Reserveanschlüsse, zusätzliche Messstellen, freie Automatisierungskapazitäten und Platz für spätere Erweiterungen vorzusehen. Eine tatsächliche Nachrüstbarkeit hängt jedoch immer von Bauform, Werkstoff, Druckstufe, Vakuumauslegung, Hygienekonzept und der vorhandenen Automatisierung ab.
Zusätzliche Sensorik ist in der Regel am einfachsten nachrüstbar. Voraussetzung sind vorhandene Prozessstutzen, Blindflansche, Messports oder geeignete Einbaupositionen in Rohrleitungen. Darüber können beispielsweise Temperatur, Druck, Differenzdruck, Füllstand, Feuchte oder weitere produktnahe Messgrößen erfasst werden. In hygienischen Anwendungen müssen die Messstellen reinigungsgerecht, totraumarm und passend zum jeweiligen Dichtungs und Werkstoffkonzept ausgeführt sein.
Auch die Automatisierung kann modular vorbereitet werden. Freie Ein und Ausgänge, dezentrale I O Stationen, Reservekabel und standardisierte Kommunikationsschnittstellen erleichtern die spätere Einbindung zusätzlicher Sensoren, Dosieraggregate oder Sicherheitseinrichtungen. Nach einer Erweiterung müssen jedoch Steuerungssoftware, Alarmgrenzen, Rezepturen, Chargendokumentation und gegebenenfalls die Validierungsdokumentation angepasst werden.
Heiz und Kühlmäntel
Heiz oder Kühlmäntel sind nur eingeschränkt als einfache Nachrüstung zu betrachten. Bei VMT und AMT können Mischraum und je nach Ausführung auch Mischwerkzeuge temperiert ausgeführt werden. Ob eine Temperierung nachträglich ergänzt werden kann, ist jedoch keine Standardfrage der Modularität, sondern eine technische Änderung des Apparats.
Für eine Nachrüstung müssen unter anderem Behälterwand, zulässiger Druck, Vakuumstabilität, Wärmeausdehnung, Schweißnähte, Werkstoff, Auflager, Isolierung, Heiz oder Kühlleistung sowie das Regelkonzept geprüft werden. Wird ein bestehender Behälter durch einen Mantel, Halbrohrschlangen oder zusätzliche Anschlüsse verändert, kann dies die ursprüngliche Druckgeräteauslegung beeinflussen. Eine Prüfung durch den Hersteller oder eine fachkundige Stelle ist deshalb erforderlich.
Erweiterbare Funktionen
Je nach vorhandener Grundausführung können beispielsweise Flüssigkeitszugaben, Dosierlanzen, Düsen, Schneidrotoren, Waschlanzen, Probenahmen, Austragsorgane oder zusätzliche Sensorik ergänzt werden. Ob ein solches Modul nachgerüstet werden kann, muss für die konkrete Maschine geprüft werden. Maßgeblich sind die mechanische Einbausituation, die hygienische Ausführung, die elektrische Leistung, der Explosionsschutz und die Auswirkungen auf das Prozessverhalten.
Ein Mischwerkzeug oder ein Schneidrotor kann beispielsweise die Mischintensität und Desagglomeration verändern. Eine solche Erweiterung erfordert daher nicht nur eine mechanische Machbarkeitsprüfung, sondern auch eine verfahrenstechnische Bewertung mit dem Originalprodukt.
Versuche und Dokumentation
Vor einer Nachrüstung sollte geprüft werden, ob die geplante Erweiterung den gewünschten Nutzen bringt. Entscheidend sind dabei Mischgüte, Temperaturverlauf, Produktbewegung, Reinigbarkeit, Entleerung, Energieeintrag und gegebenenfalls die Restfeuchte. Versuche mit Originalprodukt können die Grundlage für die Auswahl von Sensorik, Temperierleistung und Prozessparametern bilden.
In regulierten Anwendungen sind außerdem die Auswirkungen auf Qualifizierung, Reinigungsvalidierung, Software, Chargendokumentation und Datenintegrität zu bewerten. Eine wesentliche Änderung an einem Druckgerät oder einer hygienischen Prozessanlage kann eine erneute technische Bewertung und ergänzende Dokumentation erforderlich machen.