KELLER Nieuwsbrief

Communicatie wordt steeds belangrijker. Zowel tussen producten als tussen mensen. Met onze nieuwsbrief ontvang je iedere twee maanden onze nieuwsbrief. Kort en krachtig op de hoogte van wat onze zintuigen in de markt opgemerkt hebben.

Waterkwaliteit continu op peil - Automatische meting en remote monitoring

20200421 0002Bij Tata Steel in IJmuiden is koelwater een onmisbaar bedrijfsmiddel. Dat koelwater gebruiken ze in vele soorten en kwaliteiten en een van de soorten is zout grondwater. Dit komt van diepe ondergrondse bronnen. Een strikte monitoring van de bronnenputten wordt belangrijker voor het duurzame beheer, naarmate het einde de levensduur van deze bronnen dichterbij komt.

>> Zo nu en dan mogen we meewerken aan een artikel voor een vakblad. Dit keer voor Automatie | PMA waar onderstaand artikel voor werd gemaakt. Natuurlijk vinden we dat een mooie kans om iets te laten vertellen over onze producten, maar we vinden het zelf ook altijd interessant om aan onze klanten te laten lezen wat we eigenlijk allemaal doen met onze sensoren. We mogen onze trouwe lezers een voorproefje geven:

Een boorgat wordt bekleed met een buis waarin op de diepte van de juiste waterhoudende laag fijne spleten zijn aangebracht. Door deze spleten stroomt het grondwater vrij de boorput in en wordt zand en klei buiten gehouden. Vanuit de bovenzijde van deze waterkolom wordt met een dompelpomp het water omhoog gepompt en het via een leidingstelsel naar de proceslocatie gebracht. Het grondwater dat vanaf deze diepte wordt opgepompt is zuurstofloos zout water, zeewater dat al lange tijd onder de grond verblijft. Daardoor heeft het bijzondere eigenschappen die gunstig zijn voor het koelen van de installatie: Het is zuurstof- en levenloos. Het bevat geen micro-organismen of andere verontreinigingen en het is constant van temperatuur, circa 14 °C.

Als een put of boorgat problemen heeft, kan er vanuit hoger gelegen lagen instroom van zoet grondwater plaatsvinden. Ook zal een bronput door langzaam dichtslibben steeds wat minder water gaan opbrengen. Hierdoor zakt de aanwezige waterkolom boven de pomp steeds verder, bij gelijkblijvende vraag. Dit geeft risico op luchtaanzuig van de pomp. In beide gevallen - zoetwaterintrede of luchtaanzuigen, zal het in het water aanwezige tweewaardige ijzer met zuurstof gaan reageren tot driewaardig ijzer. Dit geeft een soort ‘roestwater’ of vlokken, die zorgen voor het dichtslaan van koelers.

20200324 142025We spreken procestechnoloog Sander Kuipers van Tata Steel die ons uit de doeken doet hoe het proces in zijn werk gaat en wat de maatregelen zijn die Tata Steel recent heeft genomen om de kwaliteit van het koelwater voortdurend te monitoren en zo de optimale levensduur van een boorput te bereiken. Daarmee wordt ervoor gezorgd dat er zo lang mogelijk met een bestaande boorput gewerkt kan worden en dat filters op tijd gereinigd kunnen worden. Maar ook dat de processen bij Tata Steel, die afhankelijk zijn van dit koelwater, zo min mogelijk stilstand ondervinden en dus zo efficiënt mogelijk verlopen met zo min mogelijk uitval. Een bijkomend voordeel van deze moderniseringsslag is dat er veel meer en betrouwbaardere data beschikbaar komt en veldwerk tot een minimum kan worden beperkt.

Pompput TataSteelZuurstofloos
“Sinds de bronnen bestaan, werken we met handmetingen in de put”, vertelt Sander. “Het koelwater is van een constante kwaliteit en temperatuur. Het heeft ook wel een nadeel, het heeft een relatief hoog calciumgehalte en is niet oneindig op te warmen. Het bevat tweewaardig ijzer dat bij contact met lucht reageert naar driewaardig ijzer, dat zorgt voor vlok- en roestvorming. Daardoor slibben warmtewisselaars dicht en moeten processen worden afgeregeld of gestopt. Dus het is heel belangrijk dat we het water zuurstofloos houden.”

“Sinds kort worden er digitale sensoren gebruikt om het waterpeil in de put te meten. Op die manier wordt er bij een actieve pompput continu gemonitord of er nog voldoende waterdek boven de pomp zit, om luchtaanzuig te voorkomen. Een put zal in de loop van de tijd steeds minder waterdek hebben bij gelijkblijvende watervraag, aangezien de filterspleten langzaam dicht slibben. Door het monitoren van het waterdek kunnen we dus ook dit proces van het vervuilen van de filterspleten in de gaten houden. Het verschil tussen de waterstand bij een stilstaande pomp en bij een draaiende pomp, wordt de afpomping genoemd. Het quotiënt van de flow en de afpomping is het specifieke debiet. Het is standaard de bedoeling om bij een specifiek debiet van zeventig procent van de nieuwbouwwaarde, de put te laten regenereren.”

Hoe dat regenereren in zijn werk gaat vergelijkt Sander met het ploppen van je gootsteen. “Met een ballon met waterdruk jutteren we in de buis ter hoogte van de filterspleten. Met kracht trekken we dan het vuil los van de filterspleten. Soms worden hiervoor ook chemische oplossingen gebruikt, maar dat doen wij niet, vanwege het gebruikte materiaal - teakhout. Met de nieuwe monitoringtechnieken kunnen we continu de putten in de gaten houden en tijdig ingrijpen indien nodig. In het verleden, toen we de metingen met de hand deden, werd er één keer per jaar gemeten. Nu kunnen we dat dus continu doen. We hoeven niet naar de bron toe, maar lezen op ons dashboard de gemeten waardes af.”

Het meten
De sensoren meten behalve het waterpeil ook de geleidbaarheid en temperatuur. “Daarmee kun je vaststellen of het zoute grondwater wordt ‘vervuild’ met zoet grondwater. Zoet water heeft een andere geleidbaarheid dan zout water en ook de temperatuur gaat afwijken als er een lekkage is. Om die metingen te kunnen doen, moet de put uit staan.”

20200421 0001Meetsensoren
De sensoren - Serie 36 XIW CTD - die de metingen verzorgen zijn van het Zwitserse fabricaat Keller. “Met één sensor worden de drie parameters gemeten en doorgezonden met een hoge nauwkeurigheid. Bij het selecteren van de sensoren was het van belang dat ze de gevraagde parameters kunnen meten, geschikt zijn voor het medium - dus in titanium uitvoering - en zo simpel mogelijk aan ons netwerk toegevoegd konden worden. Al met al is daarmee de keuze op Keller gevallen.”

“De sensor bevindt zich net onder de pomp die, net als de motor, onder het wateroppervlak zijn werk doet. Tijdens bedrijf bevindt de pomp zich minimaal twee meter onder water, maar dat kan ook tien meter zijn. Die minimale waterkolom is belangrijk omdat we moeten voorkomen dat er lucht aangezogen kan worden. Als de bron ouder is, dan wordt dat spannend. Gemiddeld heeft een bron een levensduur van zo’n dertig jaar, maar we hebben er nu een paar die al veertig jaar in bedrijf zijn. Dat is mooi, maar die moeten we dus wel heel nauwkeurig bewaken. Zo benutten we de bronnen maximaal.”

Onderling invloed
Behalve de toestand van de put zelf, zijn er nog andere invloeden. “De putten beïnvloeden elkaar en vanwege het gebruik van centrifugaalpompen is het pompdebiet afhankelijk van de te leveren druk, de netdruk. Ook hier helpt online monitoring ons deze zaken goed in de gaten te houden.” Sander werkt bij het energiebedrijf van Tata Steel dat verantwoordelijk is voor alle nutsvoorzieningen voor de verschillende werkeenheden, waaronder dit koelwaternetwerk. “Intern werd de vraag gesteld om continu de waterkwaliteit te kunnen bewaken met een online monitoringssysteem. We hebben een inventarisatie gedaan naar de verschillende mogelijkheden, ook op het gebied van de datacommunicatie. We kwamen uit bij de sensoren en dataloggers van Keller, die kunnen alle metingen met één logger uitvoeren. Het was voor ons ook van belang om te zien hoe die data verwerkt wordt en communiceert met onze dashboards. Maar ook de prijs/kwaliteitverhouding speelt een belangrijke rol. Keller voldeed het beste aan al deze voorwaarden.”

Duurzaamheid
De belangrijkste redenen om voor een geautomatiseerde meting te kiezen is om de restlevensduur van de putten zo optimaal mogelijk te kunnen benutten. Een nieuwe put slaan doen we het liefst pas als het echt niet anders kan. Door op deze manier voortdurend de vinger aan de pols te houden, maakt niet alleen dat we er snel bij zijn als er iets is, maar dat we preventief kunnen optreden. We merken het gelijk als er iets verandert in de parameters. Daar hadden we voorheen dus maar één keer per jaar inzicht in, vanuit de handmetingen.”

“Dat levert bovendien grote winst op voor de proceskwaliteit wat ook direct een duurzaamheidseffect heeft. Een storing in het proces is natuurlijk allerminst duurzaam. Je boet in aan proceskwaliteit en de bijbehorende herstelwerkzaamheden zijn tijdrovend. Het zijn namelijk ingrijpende processen die dan getroffen worden en we zijn dat nu vóór. In het verleden merkte je het doordat bijvoorbeeld warmtewisselaars dichtsloegen. Dan moest het proces gestopt worden, en alles gereinigd en opnieuw opgestart. Door online monitoring van de belangrijkste parameters kunnen we snel maatregelen nemen bij afwijkingen. Hierdoor kunnen de interne klanten beter blijven draaien zonder afwijkende kwaliteit, en dat komt onze winstgevendheid ten goede.”


Geohydrologie

Het zoute grondwater wordt opgepompt uit zeer diepe grondlagen. De putten die hiervoor zijn geboord, pompen het water op, op een diepte van circa -130 tot -180 meter. De grond is van oppervlakteniveau tot onttrekkingsniveau opgebouwd uit een aantal verschillende zand- en kleilagen. Het zoute grondwater dat voor koeling wordt gebruikt komt onder de 2e kleilaag vandaag, uit het zogenaamde 3e watervoerende pakket.

Het water is zout, vergelijkbaar met zeewater, maar is door de lange verblijftijd onder de grond anaeroob. In tegenstelling tot normaal zeewater bevat het geen zuurstof of micro-organismen en het heeft een constante temperatuur van 13 tot 14 graden Celsius. Er zijn rond de twintig koelwaterbronnen in gebruik.

Nieuwsbriefarchief