Robotergestützte Reinigung im Chemiewerk Sicheres Verfahren mit reproduzierbaren Ergebnissen

Zu den hohen Standards des Chemiewerks Arsol Aromatics gehört auch die Revision seiner Destillationskolonnen, Wärmetauscher und Behälter einmal im Jahr. Dazu kam die Produktion zum Stillstand und der Servicedienstleister rückte zur Reinigung der Anlage an, bevor Instandsetzungs- und Wartungsarbeiten stattfinden konnten. Im Rahmen des Revisionsauftrages wurde die Anlage fünf Tage und vier Nächte lang im Schichtdienst robotergestützt gereinigt.Arsol Aromatics in Gelsenkirchen zählt zu den Chemiewerken, die nach einem effizienten Zeitplan und gut organisiert einen möglichst kurzen Stillstand für Reparatur und Wartung durchführen, um wirtschaftlich produzieren zu können. Die Betriebsleitung plant einen Stillstand mit anschließender TÜV-Prüfung rund zehn Monate vorab – allerdings sollte dann auch alles nach Plan verlaufen. Mit seiner Erwartungshaltung steht die Betriebsleitung nicht allein. Auch große Konzerne nehmen Stillstände nur ungern in Kauf und setzen sich und den Dienstleistern ehrgeizige Ziele in puncto Zeitmanagement. Im Rahmen des Stillstandes werden Bestandteile der Anlagen wie Tanks, Rohrleitungen und Wärmetauscher zunächst gereinigt, bevor Wartungs- und Reparaturarbeiten stattfinden können. Anschließend erfolgt die TÜV-Abnahme der gereinigten Anlage. Bei Arsol Aromatics werden hochreine Chemikalien produziert, beispielsweise Benzol, Toluol, Xylol und Arsol. Die Rohstoffe stammen nicht etwa aus dem Raffinerieprozess, sondern vielmehr von Kokereien. Die Wurzeln von Arsol Aromatics reichen bis in das Jahr 1898 zurück, als Kokereibetreiber den Benzolverband gründeten. Seit rund acht Jahren ist das Werk unfallfrei – und das soll auch so bleiben. Aus diesem Grund werden nicht nur Dienstleistungen mit zeitlich präzisem Abschluss verlangt, sondern auch Dienstleistungen, die ein Höchstmaß an Arbeitssicherheit gewährleisten. Die robotergestützte Wasserhochdruck-Reinigung der Wärmetauscher zählt dazu. Roboter bereits im dritten Jahr in FolgeLobbe Industrieservice hat bei dem diesjährigen Stillstand im dritten Jahr in Folge auf robotergestützte Verfahren gesetzt und aufgrund der zeitlichen Anforderung gleichzeitig drei Wärmetauscher mit dem Robotized Lance Frame gereinigt. Insgesamt acht Wärmetauscher mit je mehreren Hundert Rohren, verschiedene Tanks und Rohrleitungen standen auf dem Einsatzplan. Lobbe setzte hauptsächlich Wasserhochdrucktechnik ein – mit einem Druck von bis zu 2.500 Bar. „Wir setzen auf die unterschiedlichen Kundenanforderungen bezogen spezielle Düsentechnik ein. Durch Position, Anzahl und Größe der Düseneinsätze können wir nach Abstimmung mit unseren Kunden den Reinigungsprozess gezielt beeinflussen. Wichtig ist, dass bei diesem System nicht die Düse die treibende Kraft ist, sondern die Antriebsmotoren“, erläutert Bodo Skaletz, technischer Leiter Lobbe Industrieservice. Zudem kann je nach Material und Maßen des Wärmetauschers eine rotierende oder nicht rotierende Düse eingesetzt werden. Materialschonend durch die Wahl der ParameterBeim Robotized Lance Frame (RLF) wird zunächst ein Rahmen (Frame) mit drei Achsen (Breite, Höhe, Tiefe) aufgebaut, auf dem sich der Vortrieb für die Hochdruckschläuche bewegt. Die Motoren des Schlauchvortriebs entstammen dabei zwar handelsüblichen Antrieben, die gesamte Konstruktion – insbesondere die Schlauchvortriebseinheit selbst sowie der Rahmen, auf dem der RLF später läuft – ist entweder eine eigene Konstruktion von Lobbe oder eine Spezialanfertigung. Auch Steuerungskabel, Steuergerät und das Kernstück, die Software, sind eigens entwickelte und gefertigte Systemteile. Der Arbeitskopf, in dem der Antrieb verbaut ist, ist gerade einmal ungefähr 50 Zentimeter lang und 15 Zentimeter breit. Er führt drei Stahlschläuche (auch flexible Lanzen genannt), die exakt in die kleinen Rohre hineinpassen. Die Längen und Durchmesser der stählernen Wasserhöchstdruck-Schläuche werden für den jeweiligen Einsatzort passend gewählt. Mit der computergesteuerten Technik ist es möglich, drei Wärmetauscherrohre zugleich zu reinigen. Der hohe Druck fräst sich dabei auch durch Verkrustungen und Verbackungen – und das, ohne das Material der Rohre zu schädigen oder vorzeitig altern zu lassen. Gereinigt wird sowohl beim Hinein- als auch beim Hinausfahren der Schläuche. „Bei einer Erstreinigung müssen wir uns sowohl mit den unterschiedlichen Düsen als auch mit dem Wasserdruck und dem Wasservolumen zunächst an die optimalen Werte herantasten“, erläutert Bodo Skaletz. Der Prozess, der im ersten Schritt etwas Geduld erfordert, ist das Justieren des Arbeitskopfes über den einzelnen Löchern. Das so genannte Teachen muss allerdings nur einmal pro Wärmetauscher durchgeführt werden, denn die Daten sind für die nächste Reinigung dann sofort abrufbar. „Die verschiedenen Parameter unseres Systems stellen wir individuell auf das Verschmutzungsbild ein und auf die Materialeigenschaften des Wärmetauschers. Die Kombination aus Wasserhöchstdruck, Wassermenge, Reinigungsgeschwindigkeit und den jeweiligen Bohrungen der eingesetzten Düsen eröffnet da großen Spielraum“, fasst Bodo Skaletz die technischen Vorteile des Systems zusammen. „Zusätzlich können die computergesteuerten Abläufe, die je nach Art und Größe des Wärmetauschers individuell konfiguriert sind, gespeichert werden“, sagt Bodo Skaletz. Die Vortriebsgeschwindigkeit ist einer der Parameter, der die Reinigung materialschonend gestaltet, und wird bereits bei einigen Auftraggebern vorgegeben. Bei dem Lobbe-RLF wird mit konstanter Vortriebsgeschwindigkeit gearbeitet, um Materialschäden zu vermeiden und ein Höchstmaß an Reinigungsleistung auch für einen längeren Zeitraum zu erzielen. Manuelle Reinigung hätte viele NachteileEin Fachwerker reguliert mittels Fernbedienung das Ansteuern der nächsten Reinigungsposition. Durch die Flexibilität und Reichweite der Fernbedienung kann er seinen eigenen Standort frei wählen und im Verlauf des Reinigungsprozesses verändern. Stimmt die Position, steuert der Rechner, der in einem wassergeschützten Gehäuse sitzt, den nächsten ausgewählten Zielpunkt präzise an. Würde man diesen großen Wärmetauscher manuell reinigen, müsste jedes einzelne der rund 4.000 Rohre separat mit der HD-Lanze gespült werden. Das bedeutet allerdings auch, dass sich der Facharbeiter dann auf der Oberfläche des Wärmetauschers befindet. Er ist den chemischen Substanzen und der Gefährdung durch Wasserhöchstdruck ausgesetzt – trotz persönlicher Schutzausrüstung. Die körperliche und psychische Belastung bei dieser Form der manuellen Reinigung würde daher einen signifikant höheren Personalbedarf zur Folge haben. Denn das Atmen mit einer Atemschutzmaske ist für den Körper höchst anstrengend. Dabei ist es nicht einfach, den Überblick über gereinigte und noch nicht gereinigte Rohre des Wärmetauschers zu behalten, denn der aufsteigende Wasserdampf gestaltet die Arbeitsfläche unübersichtlich. Zudem ist bei manueller Reinigung eine Dokumentation des Reinigungserfolgs so ebenfalls nicht möglich. „Manuell wäre das auch im hier vorgegebenen Zeitrahmen von vier Nächten nicht zu bewältigen“, sagt Bodo Skaletz. Lobbe hat in den letzten Jahren immer die von Kundenseite vorgegebenen Zeitfenster eingehalten oder unterschritten. Für die hydromechanische Reinigung wird in diesem Fall der werkseigene Hydrant genutzt. Das Spülwasser wird im bereits abmontierten Sumpf der Anlage aufgefangen und mit einem speziellen Saugdruckwagen aufgenommen, um es später als Flüssigabfall fachgerecht zu entsorgen. Die Vorteile des RLF-Verfahrens liegen auf der Hand: Es lassen sich jeweils bis zu drei Rohre zugleich reinigen, ein Computer zeichnet den Reinigungsvorgang auf und der Facharbeiter befindet sich außerhalb des Gefahrenbereiches. Das rechnerbasierte Verfahren erzielt reproduzierbare Ergebnisse, die für Dienstleister und Kunden jederzeit nachvollziehbar sind. Sabine Günther, Lobbe Industrieservice | markus.targiel@holzmann-medien.de

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