Inbetriebnahme verfahrenstechnischer Anlagen (eBook)

Dr.-Ing. habil. Klaus H. Weber war viele Jahre in der Chemie-, Pharma-, Öl- und Gasindustrie mit der Planung und Errichtung verfahrenstechnischer Anlagen beschäftigt und hat im In- und Ausland an zahlreichen Inbetriebnahmen verantwortlich mitgewirkt. Er arbeitet seit mehr als 10 Jahren freiberuflich als unabhängiger Berater, Gutachter und Auditor auf dem Gebiet der Vertragsgestaltung und Abwicklung von Anlagenprojekten einschließlich der zugehörigen Sicherheitsbetrachtungen und Dokumentation. Als Referent der VDI-Seminare "Inbetriebnahme verfahrenstechnischer Anlagen" und "Dokumentation verfahrenstechnischer Anlagen" ist er seit langem erfolgreich tätig.

Vorwort zur 3. Auflage 6
Vorwort zur 1. Auflage 7
Inhalt 9
1 Aufgaben und Spezifik der Inbetriebnahme 13
1.1 Definitionen der Inbetriebnahme und des Anfahrens 13
1.2 Aufgaben und Zielstellungen der Inbetriebnahme 16
1.3 Einordnung der Inbetriebnahme in den Lebenszyklus der Anlage 20
1.4 Hauptphasen und Meilensteine der Inbetriebnahme 22
1.5 Besonderheiten der Inbetriebnahme 27
2 Beachtung der Inbetriebnahme bei der Entwicklung und Planung 32
2.1 Beachtung der Inbetriebnahme bei der Entwicklung 32
2.2 Beachtung der Inbetriebnahme bei der Planung 39
2.2.1 Gewährleistung einer effizienten Inbetriebnahmetechnologie 42
2.2.2 Beachtung besonderer Fahrweisen vor und während der Inbetriebnahme bei der Planung und Konstruktion 43
2.2.3 Berücksichtigung besonderer Inbetriebnahmeeinheiten sowie zusätzlicher Stoffe und Energien 48
2.2.4 Bedienungs- und instandhaltungsgerechte Layout- und Anlagengestaltung 50
2.2.5 Gewährleistung einer inbetriebnahmefreundlichen Prozessleittechnik 52
2.2.6 Beachtung standort- und kundenspezifischer Bedingungen 55
2.2.7 Gewährleistung der Sicherheit von Personal und Anlage 57
2.2.8 Nutzung von Experten-/Beratungssystemen 67
2.3 Inbetriebnahmedokumente 74
2.3.1 Lebenszyklus und Begriffsdefinitionen zur Dokumentation 74
2.3.2 Grundstruktur und Gliederungsvorschläge der Gesamtdokumentation 77
2.3.3 Berücksichtigung der Inbetriebnahme in der Anlagendokumentation 80
2.3.4 Berücksichtigung der Inbetriebnahme in der Betriebsdokumentation 88
2.4 Beachtung der Inbetriebnahme im Genehmigung sverfahrenund beim Umweltschutz 94
2.4.1 Übersicht zu Genehmigungsverfahren für verfahrenstechnische Anlagen [2-59] 94
2.4.2 Beachtung der Inbetriebnahme beim Genehmigungsverfahren nach BImSchG [2-33] 98
2.4.3 Umweltschutz in Vorbereitung und Durchführung der Inbetriebnahme 108
3 Inbetriebnahmemanagement 113
3.1 Grundlagen und Erfahrungen zum Projektmanagement 113
3.1.1 Schritte des Projektmanagements 114
3.1.2 Erfahrungen aus Projektabwicklungen 118
3.2 Inbetriebnahmekosten und Einsparpotenziale 122
3.3 Vertragsgestaltung zur Inbetriebnahme 132
3.3.1 Rechtsformen von Anlagenverträgen in der BRD gemäß Bürgerlichem Gesetzbuch (BGB) [3-9] [3-10] 133
3.3.2 Typische Vertragsarten im Anlagenbau 139
3.4 Inbetriebnahmeleiter und -team 157
3.4.1 Inbetriebnahmeleiter 157
3.4.2 Inbetriebnahmeteam/-organigramm 163
3.5 Inbetriebnahmesicherheit und -ordnung 170
3.6 Inbetriebnahmeplanung und -controlling 175
3.6.1 Inbetriebnahmeplanung 175
3.6.2 Inbetriebnahmecontrolling 183
3.7 Versicherungen zur Inbetriebnahme 186
3.7.1 Technische Versicherungen (s. Abb. 3.13) 188
3.7.2 Umwelthaftungsgesetz und Umwelthaftpflichtversicherung 192
3.7.3 Weitere Versicherungen bei der Inbetriebnahme 194
4 Vorbereitung der Inbetriebnahme 196
4.1 Montagekontrollen u. a. Qualitätskontrollen 197
4.2 Ausbildung des Bedienungs- und Instandhaltungspersonals 205
4.2.1 Systematik und Schwerpunkte der Ausbildung 206
4.2.2 Durchführung der Ausbildung 209
4.3 Reinigen der Anlage 214
4.3.1 Mechanische Reinigung von Anlagenkomponenten 216
4.3.2 Ausblasen der Anlage 217
4.3.3 Spülen der Anlage 222
4.3.4 Sondermaßnahmen 225
4.4 Inbetriebnahme der Infrastrukturleitungen und Mediensysteme 227
4.5 Sicherheits-, Funktions- und Abnahmeprüfungen 237
4.5.1 Sicherheitsprüfungen 237
4.5.2 Funktionsprüfungen 243
4.5.3 Abnahmeversuche 262
4.6 Inbetriebnahmevorbereitung ausgewählter Komponenten 265
4.6.1 Ausheizen der feuerfesten Ausmauerungen 265
4.6.2 Einfüllen und Vorbehandeln von Katalysatoren und Adsorbentien 268
4.7 Verschließen und Dichtheitsprüfung der Anlage 270
4.8 Inertisieren 272
4.9 Schnittstellengestaltung zwischen Montage und Inbetriebnahme 276
4.9.1 Definition MECHANISCHE FERTIGSTELLUNG (MF) 278
4.9.2 Abnahmeprozedur MECHANISCHE FERTIGSTELLUNG 279
5 Durchführung der Inbetriebnahme 286
5.1 Ablauf der Inbetriebnahme 286
5.2 Herstellung der Betriebsbereitschaft und Wasserfahrt 290
5.2.1 Arbeitsaufgaben 290
5.2.2 Voraussetzungen für das Anfahren bzw. für die Anzeige der Betriebsbereitschaft 292
5.3 Anfahren der Anlage 298
5.3.1 Allgemeine Grundsätze 298
5.3.2 Anfahren wesentlicher Anlagenkomponenten 300
5.3.3 Anfahrbeispiel einer verfahrenstechnischen Anlage 336
5.3.4 Besonderheiten bei Winterbedingungen 341
5.4 Stabilisieren und Hochfahren der Anlage 343
5.5 Einfahren der Anlage 345
5.6 Abfahren bzw. Außerbetriebnahme der Anlage 351
5.7 Instandsetzen und Wiederanfahren der Anlage 353
5.8 Garantieversuch (Synonym: Leistungsfahrt) 354
5.8.1 Vorbereitung des Garantieversuches 356
5.8.2 Durchführung und Auswertung des Garantieversuches 358
5.9 Anlagenübergabe/-übernahme (Endabnahme) 361
5.10 Fertigstellung, Prüfung und Abnahme der AS BUILT Dokumentation 363
5.10.1 Regelungsbedarf zur AS BUILT-Dokumentation 364
5.10.2 Fertigstellung und Prüfung der AS BUILT-Dokumentation 368
5.10.3 Abnahme der AS BUILT-Dokumentation 372
6 Know-how-Gewinn während derI nbetriebnahme 375
6.1 Prozess- und Anlagenanalyse während der Inbetriebnahme 375
6.2 Inbetriebnahmeauswertung 379
Glossar 381
Literaturverzeichnis 393
Sachwortverzeichnis 403
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6 Know-how-Gewinn während der Inbetriebnahme (S. 362-363)

Im Mittelpunkt jeder Inbetriebnahme steht selbstverständlich die Erreichung der technischen und technologischen Funktionstüchtigkeit der Anlage unter Einhaltung der vertraglich vereinbarten Parameter. Die Gewinnung neuer Erkenntnisse über Anlage und Verfahren ordnet sich dem letztlich immer unter. Dieser Tatsache muss fachlich und administrativ Rechnung getragen werden. Allerdings bringt die Inbetriebnahme quasi im „Selbstlauf" neues Know-how hervor. Es stellt im gewissen Sinne ein natürliches Nebenprodukt der Inbetriebnahme dar. Das ist einerseits dem Prozesscharakter der Anlagenrealisierung geschuldet, wo praktisch jede neue Phase im Realisierungsablauf mit neuen Erkenntnissen verbunden ist. Zum anderen ist es mit der besonderen Stellung der Inbetriebnahme innerhalb des Gesamtprozesses der Anlagenrealisierung zu erklären:

- Die Inbetriebnahme stellt die letzte Phase der Anlagenrealisierung dar.
- Die Anlage liegt erstmals vergegenständlicht vor.
- Die Inbetriebnahme bietet erstmalig die Möglichkeit, das gesamte in die Anlagenrealisierung hineingelegte theoretische Wissen in der Praxis zu überprüfen.

Die logische Folge daraus sind zwangsläufig neue Erkenntnisse. Ziel und Aufgaben einer systematischen Inbetriebnahmevorbereitung, -durchführung und -auswertung muss es sein, dieses anfallende Wissen bewusst zu erfassen, zu speichern und aufzuarbeiten sowie zur technisch-technologischen Verbesserung von Ausrüstungen und Verfahren gezielt anzuwenden. Zusätzlich zu diesem „natürlichen" Know-how-Zuwachs muss in Form wissenschaftlicher Prozessanalysen während der Inbetriebnahme ein weiterer, ziel- und problemorientierter Know-how-Gewinn, der zugleich die Grundlage für einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess darstellt, angestrebt werden. Der folgende Abschnitt soll die beträchtlichen Potentiale aufzeigen.

6.1 Prozess- und Anlagenanalyse während der Inbetriebnahme

Unter Prozessanalyse bzw. Anlagenanalyse wird eine systematische technischtechnologische und/oder organisatorisch-betriebswirtschaftliche Untersuchung ei nes bestehenden oder konzipierten Prozesses bzw. Anlage hinsichtlich seiner/ihrer Verbesserungsfähigkeit verstanden. In der Fachliteratur wird die Durchführung von Prozessanalysen und Anlagenanalysen während des Dauerbetriebes ausführlich behandelt. Demgegenüber findet man zu Analysen während der Inbetriebnahme kaum Aussagen.

Im Mittelpunkt der Veröffentlichungen zur Anlageninbetriebnahme stehen konkrete Inbetriebnahmeergebnisse spezieller Anlagen sowie organisatorische und sicherheitstechnische Fragen. Bei vielen Inbetriebnahmeingenieuren dominieren häufig Gesichtspunkte eines schnellen und sicheren An- und Hochfahrens der Anlage. Gezielte wissenschaftlich-technische Untersuchungen während der Inbetriebnahme werden teils mit Argumenten wie die größere Ausfallhäufigkeit während der Inbetriebnahme erschwert bzw. verhindert gezielte Untersuchungen, das Betreiberpersonal (einschließlich des Laborpersonals) hat zu geringe Erfahrungen, einzelne Ausrüstungen (z. B. Meßgeräte) arbeiten teils noch nicht bzw. nicht zuverlässig, Untersuchungsprogamme könnten beim Käufer Zweifel an der Leistungsfähigkeit des Verfahrens/der Anlage hervorrufen, skeptisch betrachtet.

Obwohl dies häufig der Wahrheit entspricht, wäre es falsch, deshalb die Durchführung wissenschaftlich-technischer Untersuchungen während der Inbetriebnahme generell zu negieren. Zwei Hauptgründe sprechen u. a. für deren Beachtung und Durchführung: Die Ergebnisse aus wissenschaftlich-technischen Untersuchungen dienen dem Risikoabbau. Ihre praktische Nutzung während der Inbetriebnahme macht letztlich den Leistungsnachweis sicherer. Der gezielte Know-how-Gewinn während der Inbetriebnahme kann die Effizienz und damit Wettbewerbsfähigkeit zukünftiger Anlagenprojekte wesentlich erhöhen.