Kathodischer Korrosionsschutz

KKS-Lösungen für Rohrleitungen mit ACOS CPS, ACOS 720 und WinKKS

Was ist Korrosion? Korrosion, umgangssprachlich auch “Rosten”

genannt, ist die Reaktion eines metallischen Werk-

stoffes mit seiner Umgebung, die eine messbare Ver-

änderung des Werkstoffes bewirkt und zur Zerstö-

rung des Werkstoffes führt. Über passiven Korro-

sionsschutz, den Überzug des Werkstoffs mit schüt-

zenden Materialien wie Polyethylen oder Bitumen,

kann nur ein unzureichender Schutz gegen Korrosion

gewährleistet werden.

Was ist KKS?Der kathodische Korrosionsschutz (KKS) ist ein

elektrochemisches Schutzverfahren, bei dem ein

elektrischer Gleichstrom von den galvanischen Ano-

den, die meist aus Ferrosilicium, Graphit oder Mag-

netit bestehen, über das Erdreich zu den kritischen

Bereichen der Rohrleitung fließt und in die beschä-

digten Stellen der Umhüllung eindringt. Durch diesen

Schutzstrom erfolgt an der Metalloberfläche im

Elektrolyten eine kathodische Polarisation:

Die Metallionen können nicht aus der Metalloberflä-

che gelöst werden und somit kann keine Korrosion

stattfinden.

Die Stärke des für einen optimalen kathodischen

Schutz notwendigen Stroms richtet sich nach dem

Material und der Oberflächenbeschaffenheit der

Rohrleitung. Um den Schutzstrom stufenlos an alle

Anforderungen anpassen zu können, werden daher

regelbare Gleichrichter verwendet.

Das Potential des Schutzobjektes wird über eine

Bezugselektrode, die neben der Rohrleitung einge-

baut wird, gemessen.

Alle von der Schutzstation erfassten und gemesse-

nen Werte werden dann über eine Fernwirkfunktiona-

lität an ein Führungs- oder Leitsytem gesendet und

dort analysiert.

Mit den gesammelten und analysierten Daten können

Rohrleitungszustände überwacht und Instandhal-

tungsmaßnahmen geplant werden.

Beim Bau von Rohrleitungen fallen enorme Investitionsko-

sten an. Wenn eine Leitung durch Korrosion beschädigt wird,

können extrem hohe Aufwendungen für Sach- und Umwelt-

schäden sowie für Produktionsausfälle entstehen, im

schlimmsten Fall können sogar Personenschäden verursacht

werden.

Die wirksamste Methode um dies zu verhindern und somit

die Umwelt und Personen zu schützen, stellt der kathodische

Korrosionsschutz dar. Die dadurch entstehenden Unterhal-

tungskosten für Rohrleitungen belaufen sich nur auf einen

geringen Bruchteil der Kosten, die eine leck gewordene Lei-

tung verursacht. Durch die Anwendung eines durchgängigen

Konzepts des kathodischen Korrosionsschutzes (KKS) kön-

nen diese weiter gesenkt werden.

Der Lieferumfang der IDS GmbH umfasst die gesamte Pro-

duktkette, vom Kathodenschutzsystem ACOS CPS im Feld,

bis hin zur Datenübertragung über das Kleinfernwirkgerät

ACOS 720 zu dem Auswertungs- und Analysetool WinKKS .

KKS – Kathodischer Korrosionsschutz

Schutzstation

Messstelle

BezugselektrodeGeschützte Rohrleitung

Anodenkabel (+)

+ -

Kathodenanschluss (-)

Schutzstrom

Durch Korrosion beschädigtes Rohr

ACOS CPS 300 ACOS CPS 600 ACOS CPS 1200

Schutzstrom 0...30V

0...10A

0...30 V, 0...20 A oder

0...50 V, 0...12 A

2 x (0...30 V, 0...20 A) oder

2x (0...50 V, 0...12 A) oder

0...30 V, 0...20 A;

0...50 V, 0...12 A

Spannungsversorgung 185...265 Veff / 50 Hz

Wirkungsgrad 85%

Abmessungen (H x B x T) 230 x 175 x 135 mm 230 x 350 x 270 mm

Normen DIN EN 60 950, DIN EN 55022, DIN EN 61000-3-2,3, DIN EN 61000-6-2

Umgebungsbedingungen -10°... +50°C

ACOS CPS – Kathodische Schutzstation

Lösung von IDSMit der kathodischen Schutzstation ACOS CPS, dem

Fernwirk- und Automatisierungsgerät ACOS 720 und

dem Führungssystem WinKKS stellt die IDS GmbH

eine hochintegrative Systemlösung zur Verfügung,

die sowohl die Anforderungen von Fernleitungsbetrei-

bern als auch von Ortsnetzbetreibern erfüllt und die

Einhaltung der geltenden Normen G 412 und GW 12

gewährleistet. Die Lebensdauer der Anlagen wird um

ein Vielfaches gesteigert und somit die Versorgungs-

sicherheit gewährleistet. Die vorgenommen Maßnah-

men werden umfassend dokumentiert und archiviert.

Die kathodische Schutzstation ACOS CPS zeichnet

sich durch eine hohe Betriebssicherheit und eine voll-

ständige Automatisierung der Prozesse aus.

Aufbau Die Schutzstation verfügt über einen Zweiweggleich-

richter mit einem stufenlos regulierbaren Leistungsteil

sowie über eine entsprechende Messeinrichtung für

die Überwachung der Funktion. Ein Vorteil dieses

Gleichrichters ist, dass die Anoden ohne einen galva-

nisch bedingten Materialverlust über beinahe unend-

liche Standzeiten genutzt werden können.

In die Bezugselektrode (Cu/CuSO4) wurde ein Ein-

gangsfilter integriert, der die Induktionswechselspan-

nung entstört, eine galvanische Trennung bildet und

die interne Resistenz erhöht.

Der Eingang der Versorgungsspannung und der

Spannungsausgang der Station sind gegen Über-

spannung geschützt.

Die Status der Spannungen werden messtechnisch

überwacht.

Damit selbst bei einem Stromausfall ein fehlerfreier

Betrieb gewärleistet werden kann, wird die Station

mit zwei 12 V-Akkus, die je über eine Kapazität von

7,2 Amperstunden verfügen, geliefert. Der Energie-

bedarf des gesamten Rohrleitungsschutzes wird

durch eine automatische Regulierung des Schutzpo-

tentials und der Stromdichte stark reduziert.

ACOS CPS ist gegen einen unberechtigten Zugriff

gesichert.

SteuerungDie Bedienung der Station kann entweder direkt vor

Ort über das Bedienpanel oder aus der Ferne über

das Fernwirkgerät ACOS 720 erfolgen. Eingestellt

werden die Stationsparameter über die Sollwerte

Ausgabestrom, Ausgabespannung, Schutzspannung

und den Prozentsatz der Spannungsausgabe.

VariantenDas System liegt in den Varianten ACOS CPS 300,

ACOS CPS 600 und ACOS CPS 1200 vor, die über

einen unterschiedlichen Schutzstrom-Bereich verfü-

gen. So kann für jede Anforderung immer eine pas-

sende Station gewählt werden.

Ausgabeparameter Die Messwerte Schutzpotential, Quellenausgabe-

spannung und Quellenausgabestrom werden zyk-

lisch oder ereignisorientiert erfasst.

Über das Fernwirk- und Automatisierungsgerät

ACOS 720 erfolgt die Datenerfassung, Fernübertra-

gung sowie Steuerung des kathodischen Korrosions-

schutzes.

ACOS 720 wird direkt auf einer 35mm DIN-Hutschie-

ne montiert und ist mit vier digitalen Eingängen, vier

digitalen Ausgängen sowie zwei analogen Eingängen

und einem analogen Ausgang im Datenumfang so

ausgelegt, dass typische Kleinanalagen überwacht,

gesteuert und automatisiert werden können. Als

Erweiterung können bis zu acht Kompakt-I/O-Module

über einen 100 Mbit EtherCAT-Bus angeschlossen

werden.

Automatisierung Automatisierungsaufgaben werden mit der intergier-

ten Speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS)

gemäß IEC 61131-3 realisiert.

ParametrierungACOS 720 kann über das Engineeringtool ACOS ET

lokal über einen USB- oder Netzwerkanschluss oder

alternativ als Fernparametrierung über die Daten-

übertragungsinfrastruktur in Betrieb genommen wer-

den. Die Programmierung der integrierten SPS

erfolgt über CoDeSys® V3.

Optional können Parametrierung und Archivwerte auf

einer microSD-Card abgelegt werden. Dies ermög-

licht den Austausch von defekten Geräten ohne die

Zuhilfenahme von Parametrier-Werkzeugen.

KommunikationACOS 720 verfügt über eine Netzwerkschnittstelle

sowie zwei serielle RS232 Schnittstellen. Diese kön-

nen sowohl für die Datenfernübertragung als auch für

den Anschluss des örtlichen Bedienpanels genutzt

werden. Optional steht ein internes GSM/GPRS-

Modem zur Verfügung.

Folgende Protokolle werden unterstützt:

IEC 60870-5-101 Master/Slave

IEC 60870-5-104 Client/Server

IEC 60870-5-103 Master

Modbus RTU Master/Slave

Modbus TCP Client

PPP-Protokoll

Für eine gesicherte Datenfernübertragung steht

OpenVPN zur Verfügung. Dabei kann das Fernwirk-

und Automatisierungsgerät ACOS 720 als OpenVPN-

Client eine Verbindung zu einem OpenVPN-Server

aufbauen.

ACOS 720 - Fernwirk- und Automatisierungsgerät

ACOS 720 Technische Daten

Spannungs-

versorgung

24 VDC / 15 Watt ± 20%

mit galvanischer Trennung

4 Digitale Eingänge Nennspannung 24 V DC ± 20 %

gemeinsam gewurzelt

4 Digitale Ausgänge Nennspannung 24 VDC ± 20 %

gemeinsam gewurzelt

Ausführung als Transistorausgänge

2 Analoge Eingänge Eingangsbereich ± 25 mA

16 Bit

1 Analoger Ausgang Ausgangsstrom ± 20 mA

16 Bit

Bürde < 450 Ω

EtherCAT Busanschaltung für Erweiterung mit bis zu 8

Kompakt-IO-Modulen

Kommunikations-

schnittstellen

2 x RS232

1 x Ethernet

Service-Schnittstelle Mini USB-Buchse Typ B

Abmessungen

(HxBxT)

183 x 132 x 46mm

Neben den Daten der Kathodischen Schutzstation,

die über ACOS 720 übertragen werden, fallen bei der

Ausführung der notwendigen Tätigkeiten im KKS wei-

tere enorme Datenmengen aus unterschiedlichen

Softwaresystemen und anderen Messungen an, die

zudem langjährig zum Nachweis des KKS zu archi-

vieren sind. Mit dem innovativen Informationssystem

zur Dokumentation und Analyse von Bestands- und

Bewegungsdaten WinKKS können Stammdaten zu

Rohrleitungsnetzen, KKS-Anlagen und Messstellen

zentral verwaltet werden. Mit WinKKS steht eine

homogene Plattform zur Verfügung, mit der eine auf

den vollständigen Daten beruhende KKS Analyse

erstellt und die Prozesse optimiert werden können:

Die Pflegehoheit lässt sich auf Attributebene konfigu-

rieren, die enge Anbindung garantiert verlässliche

Analysegrundlagen.

Dokumentenverwaltung Weiterhin unterstützt Sie die integrierte Dokumenten-

verwaltung bei der Bereitstellung von Informationen.

So sind Sie immer umfassend über den Zustand

Ihrer Betriebsmittel informiert und können diese Infor-

mationen zur effizienten Planung von Messungen

und Instandhaltungsmaßnahmen inklusive Terminre-

visionen verwenden.

Die aktuellen Stammdaten können an Messsysteme

weitergegeben werden.

Auswertung der Messung WinKKS stellt für sämtliche Messmethoden Funktio-

nen zur optimalen Auswertung zur Verfügung, von

der Darstellung von Potenzialplänen und anderen

Messdiagrammen über Messprotokolle und Statisti-

ken hin zur automatischen Erkennung von Grenz-

wertüberschreitungen. Diese Auswertungen können

für bestimmte Bereiche oder komplette Messungen

ausgedruckt werden. Bei der grafischen Darstellung

über den Rohrleitungsverlauf kann beliebig gescrollt

werden, man ist nicht auf eine seitenweise Darstel-

lung beschränkt.

Integration in GIS und SAP R/3WinKKS lässt sich problemlos an Ihr Geoinforma-

tions- (GIS/ NIS) oder Instandhaltungssystem anbin-

den – ganz gleich, von welchem Hersteller. Ermög-

licht wird dies durch intelligente, individuell konfigu-

rierbare CORBA- und XML-Schnittstellen. Die Inte-

gration von SAP R/3 PM ist auf der Prozessebene

über den Business Connector, auf der Benutzerebe-

ne durch das WinKKS Business Package für das

SAP Enterprise Portal möglich.

WinKKS – Führungssystem für den kathodischen Korrosionsschutz

Topologie-EditorFernüberwachungsmessungen

Übersicht Überwachungsmessreihen Überwachungsmessreihe

IDS GmbH

Nobelstraße 18

D-76275 Ettlingen

Telefon +49 72 43 218-0

Telefax +49 72 43 218-1 00

E-Mail info@ids.de

Internet www.ids.de • Technische Änderungen vorbehalten

Durch die direkte Einbindung in Ihre Basisanwendun-

gen ist WinKKS damit universell einsetzbar. Neben

dem Zeitvorsprung ergeben sich für Sie damit deutli-

che Kostenvorteile.

Topologie-EditorDer Topologie-Editor dient speziell der Erfassung,

Pflege, Navigation und grafischen Ansicht der Daten

und ist aufgrund seiner schlanken Struktur besonders

für den mobilen Einsatz geeignet. Er bietet zwei

unterschiedliche Sichten an, eine topologische und

eine schematische. So können neben den lagerichti-

gen Darstellungen der Objekte mit hinterlegten

Raster- oder Vektordaten Schemapläne zur Orientie-

rung verwendet werden.

Mobile Datenerfassung Ein mobiler Außendiensteinsatz im Offline-Betrieb

sowie eine automatische Synchronisation der Daten

im Online-Betrieb ist gewährleistet: Messdaten aus

einem mobilen Datensystem können ebenso wie

Daten aus unterschiedlichen Fernüberwachungssy-

stemen weiterverarbeitet werden. Die relevanten

Stammdaten werden in WinKKS gepflegt und, wenn

notwendig, an die mobile Datenerfassung oder Fern-

überwachung weitergeleitet. Hier erfasste Daten

wiederum werden automatisch oder auf Anforderung

von WinKKS abgerufen. "KKS im Rohrgraben" –

durch WinKKS keine Vision mehr, sondern Realität.

Skalierbarkeit von WinKKS Für WinKKS stehen Client-/Server-Produkte genauso

wie eine preiswerte Standalone-Version zur Verfü-

gung.

Zentrale Aufgabenstellungen Schneller Überblick durch Zusammenführung

und Archivierung aller KKS-relevanten

Informationen

Optimierte Planung von KKS-Systemen

Vereinfachte Planung und Terminverfolgung für

Instandhaltungsaktivitäten

Schneller Zugriff auf Dokumente und

Messungen

Vergleichbarkeit verschiedener Messmethoden

Auswertungen von Abweichungen und Fehlern

Direkte Verknüpfung zwischen Netztopologie

und KKS-Daten

Homogene Datenbank ohne Redundanzen

WinKKS – Führungssystem für den kathodischen Korrosionsschutz