2.28.Op 9 januari 2019 heeft Industrial een tweede ‘Engineering Rapport’ opgesteld (productie G14), waarop door Ice-Bt op 16 januari 2019 is gereageerd (productie E41). Voor zover relevant luiden de relevante bevindingen in dat rapport en de reactie van Ice-Bt daarop als volgt.
(…)
De uiteindelijke lijst met mogelijke oorzaken is hiermee gereduceerd tot de volgende vier punten. Deze zijn gedeeld tussen Selmers, ICE-BT en [H] in de meeting van 07-01-2019 /1300h
1) ‘Oorzaak van falen is te snelle verhitting van de oven en tekortkomingen in het ontwerp’
2) ‘Oorzaak van falen is een externe brandstof aan de proceszijde (p4) van de warmtewisselaar’
3) ‘Oorzaak van falen is een falende noodstop routine’
4) ‘Oorzaak van falen is onvoldoende afvoer van verbrandingsgassen’
Onderstaand is een verdere verdieping van de verschillende scenario’s, waarin kort wordt beschreven
welke zaken geconstateerd zijn en wat de gevolgen hiervan zijn. Hierbij wordt gerefereerd naar onderstaande afbeelding om posities in het interesse gebied aan te duiden.
Per scenario wordt het standpunt van zowel Selmers als die van ICE-BT benoemd.
1) ‘Oorzaak van falen is te snelle verhitting van de oven en tekortkomingen in het ontwerp’
la De brander heeft een duidelijk waarneembare hotspot in de branderkamer (fig1a), wat aangeeft dat er sprake is van geconcentreerde hitteopbouw. De bijmenging van lucht vindt direct in het gebied plaats waar de vlam staat. Doordat geen bus geplaatst is, heeft de bijmenging invloed op de vlamvorming en oriëntatie hiervan. Daarnaast ontstaat een onvolledige verbranding met hoog veiligheidsrisico. (Bron: branderleverancier Selmers 2018-01-09)
Onvoldoende warmteverdeling aan de vlamzijde (P3) op de warmtewisselaar
1b De brander/mengkamer P2 is onvoldoende lang geconstrueerd. Uit diverse literatuur en onderzoek blijkt dat de vlam hij de gekozen brandertypes langer is dan is voorzien in het geleverde product (bron: Feuerraummindestabsmessungen Weishaupt 2002). Voor een geschikt ontwerp zou de vlam volledig moeten kunnen vormen, daarna secundaire lucht worden toegevoegd, om daarna pas verdeeld te worden door de ingang op de warmtewisselaar. In dit geval houdt dat in dat de lengte en constructie van P2 ongeschikt zijn voor de gevraagde toepassing.
Voor de onderzochte Curing oven warmtewisselaar houdt dit in dat bij de huidige opstelling de vlam 5 tot 30cm voorbij de pijpplaat komt. De vlam is op dit punt 1100 tot 1200 ͦ C, omdat koeling nog niet heeft kunnen plaatsvinden, zal de vlam alle materialen in het pad oververhitten.
Lokale overbelasting van de pijpplaat tussen P3 en P4, waardoor deze oververhit raakt
1c Deze hotspot is bij inspectie zichtbaar onder het punt waar het thermokoppel gepositioneerd is (fig1b), waardoor deze niet de hoogst optredende temperatuur kan meten. Door deze horizontale positionering kan de hoogste temperatuur ook tijdens de installatiefase niet worden geregistreerd. Gezien het systeem dit thermokoppel gebruikt voor bepaling van het brandervermogen, is het duidelijk dat de daadwerkelijk optredende maximale temperatuur boven de 750 ͦ C ligt. Het is gebruikelijk om temperatuur bewaking op de warmte plek uit te voeren.
Hotspot is niet detecteerbaar, met als gevolg hogere temperaturen dan 750 ͦ C
1d Opwarm curve van de oven is ver buiten de specificaties. De voorgeschreven opwarming voor normaal bedrijft bedraagt 100-150 ͦ C per uur (fig1c), wat resulteert in een opwarmtijd van 7,5—5 uur. In de huidige situatie is echter vastgesteld dat een opwarmtijd van slechts 1/2 uur wordt gehanteerd. Hierbij geeft [H] aan dat deze opwarm/afkoel curves gelden voor élke opwarmcyclus (bron: V. [H] 2019-01-07) terwijl ICT-BT aan heeft gegeven dat dit slechts éénmalig zou gelden; (bron: 6. [D] ICE-BT 2018-01-07)
De grote spanningen en verminderde mechanische eigenschappen behorend bij hoge temperaturen zorgen voor scheuren en vervormingen in de pijpplaat
Thermische spanningen en volgende scheuren in warmtewisselaar/pijpplaat
1e De materiaal keuze voor de buizen is gebaseerd op normaal bedrijf met een pijpwand temperatuur rond de 430 ͦ C aan de proceslucht zijde. Echter bij een lek tussen pijpplaat en pijpen zullen de gassen van >750 ͦ C uit de branderkamer aan de buitenzijde van de pijp komen. De ruimte tussen pijpplaat en pijp verhinderd de normale werking van de warmtewisselaar, waarna de pijp opwarmt tot boven de maximaal toegestane temperatuur van 750 ͦ C, waarbij het gekozen materiaal begint te verkolen (bron: V. [H] 2019-01-07) (fig1d)
Oxidatie van pijp, zowel intern als extern
Beschrijving van situatie:
We zien verschillende schades aan de branderkamer P3, waarbij gescheurde lassen, gat vorming en vervormingen zichtbaar zijn. Omdat de brander kamer op overdruk wordt gezet door zowel de brander als
secundaire luchtventilator, kan proceslucht niet in dit gebied komen. Deze schades kunnen daarom alleen
veroorzaakt worden door oververhitting vanuit het originele ontwerp.
In het schadebeeld is duidelijk een warme zone (hotspot) waarneembaar op de pijpplaat tussen P3 en P4.
De blauw verkleurde oppervlaktes geven aan dat er onvoldoende verdeling van hitte is in het gebied tussen
brander en pijpplaat. Daarnaast is lokale blauwkleuring zichtbaar in de hoek van de branderkamer, en aan
de zijwanden hiervan, wat duidt op een ongelijkmatige verdeling van temperatuur en het wegtrekken van
de vlam in één richting. Daarnaast is duidelijk dat de brander te dicht op de warmtewisselaar is gepositioneerd en dat geen branderbus of kijkglas is geplaatst. De middelen om vlamvorm, -kleur en - positie te controleren zijn ofwel verkeerd gepositioneerd of ontbreken hiermee.
Door de snelle opwarming van de oven ontstaan thermische spanningen. Deze spanningen zullen het eerst
ontstaan op de buizenplaat, gezien deze in het frontaal vlak staat van de brander. Bij hoge temperaturen
verminderen de mechanische eigenschappen, wat samen met de hoge spanning in het materiaal zal zorgen
voor vervorming van de elementen in de branderkamer.
De keuze van het pijpmateriaal zorgt ervoor dat er weinig ruimte meer over is om temperatuur overschrijdingen op te kunnen vangen, waardoor het materiaal snel oververhit zal raken, met verbranding tot gevolg.
Op het moment dat de vlam achter de pijpplaat door de pijp heen kan slaan, is sprake van een ongecontroleerde situatie. De menging van rookgassen en secundaire lucht zal nog verder verminderen en beveiligingen uit het controle systeem zijn dan niet meer in staat om in te grijpen. De hete gassen zullen op dat moment de weg van de minste weerstand kunnen kiezen, waardoor deze richting de inlaat van de oven zullen slaan, met oververhitting van de afvoerkanalen tot gevolg. Uiteindelijk zal de vlam naar buiten treden alvorens zichtbaar te worden voor de operators.
Standpunt Selmers
Selmers ziet bovenstaande situatieschets als oorzaak van de schades van zowel de curing als de pre heat oven. Het feit dat de snelheid van opwarming van de installatie met een factor 10-15 wordt overschreden zorgt voor het bedrijven buiten de ontwerpparameters van de toeleverancier van ICE-BT. De te korte ruimte tussen brander en pijpplaat is een sterke aanwijzing voor een ontwerpfout wat niet met de beschikbare afstel of bedieningsmogelijkheden te corrigeren valt. De gevolgschades die zichtbaar zijn komen overeen met informatie van Selmers heeft ontvangen van het personeel wat op locatie aanwezig is en de materiaaleigenschappen van onderdelen uit de warmtewisselaar.
Standpunt ICE-BT
Indien de aangevoerde punten een bron van schade zouden zijn, dan zijn deze te kenmerken als schades die op termijn zichtbaar zouden worden, de getoonde agressieve schade is volgens ons ontstaan aan de proces zijde van de pijpenplaat en in een zeer korte periode.
Hotspots op de pijpenplaat die volgens Selmers veroorzaakt zijn door de brander, zouden meer geconcentreerd moeten zijn en de vlam zou langdurig op dezelfde plek aanwezig moeten zijn om een schade effect te kunnen creëren. Dit verklaard niet de schade achter de pijpenplaat.
Onderzoek van MME zal moeten uitwijzen of de kwaliteit van de buizen correct gekozen is, hier kan ICE-BT
op dit moment geen standpunt over in nemen.
Het schade beeld aan de proces zijde kant toont aan dat er extreem hoge temperaturen zijn geweest, de brander kan deze temperaturen niet creëren.
Het is ICE-BT nog steeds niet duidelijk hoe Selmers heeft kunnen constateren dat er iets aan de hand was met de warmtewisselaar.
Met andere woorden wat heeft Selmers ertoe gebracht om op de oven te gaan kijken?
Het heeft ons ook verwonderd dat wij van Selmers de volgende vraag kregen:
Hoe kunnen we de zones instellen? kunnen we de ventilatoren apart instellen ?
(…)
2) ‘Oorzaak van falen is een externe brandstop aan de proceszijde (p4) van de warmtewisselaar’
2a Bij het opstarten van de ovens is vastgesteld dat hout in de ovenkamer aanwezig is gebleven wat gebruikt is tijdens de installatiefase van de oven. Dit hout zal bij opwarmen uitgassen, waarmee een brandbaar gas aan de proceslucht wordt toegevoegd. Indien dit een brandbaar mengsel vormt, zou dit ontbranden op de warmste positie van de warmtewisselaar
lokale verhoging van de temperatuur aan begin van pijpbundel (P4)
2b Bij het verwerken van onvoldoende uitgedampte primers zouden oplosmiddelen aan de proceslucht kunnen worden toegevoegd. Doordat een klein deel van de totale proceslucht wordt afgevoerd, zou deze concentratie verder kunnen oplopen tot een brandbaar niveau en zelf ontsteken
lokale verhoging van de temperatuur aan koude zijde van de warmtewisselaar (P4)
2c Tijdens het curing en pre-heat proces zouden gassen vrijkomen uit de coatings die ontbrandbaar zijn.
Verdere gevolgen als bovenstaand
Beschrijving van situatie:
In de opbouwfase van de ovens is gebruik gemaakt van hout voor tijdelijke ondersteuning of het positioneren van onderdelen. Tijdens de verdere opbouw zijn hier resten van in de oven achtergebleven, welke tijdens tests vlam hebben gevat. Het toevoegen van een externe brandstof van welke aard dan ook aan de proceslucht zou invloed hebben op de pijptemperatuur achter de pijpplaat indien deze tot ontbranding kan komen.
Standpunt Selmers:
Bij het opstarten van de ovens is inderdaad geconstateerd dat er hout in de wand van de oven aanwezig was. De hoeveelheid was gering, maar desalniettemin aanwezig. Het feit dat dit hout beperkt aanwezig was, zelf al deels was opgebrand voordat het deel kon nemen aan verbranding achter de pijpplaat en een zeer geringe hoeveelheid energie kan toevoegen aan de warmte balans maakt echter dat wij dit geen waarschijnlijk oorzaak vinden van de gevonden schades.
Om te voorkomen dat er oplosmiddelen in de oven terecht komen is een uitgebreide uitblaasstap opgenomen in de productielijn. Zodra er met oplosmiddelen is gewerkt, is deze uitblaasstap ook elke keer ingezet. Indien externe brandstoffen aanwezig zouden zijn in de vorm van oplosmiddelen, dan zouden deze na de pre-heat cyclus volledig verdwenen zijn uit het product. Daarmee kan dit geen verklaring zijn voor hetzelfde schadebeeld in de curing oven. Daar zijn immers geen solvents meer aanwezig, terwijl er geen verschil in schade zichtbaar is. Daarnaast is het zodat de gehele ‘internal FBE coating’ markt werkt volgens deze productie methodiek. Indien de opzet van de lijn en de gebruikte producten kritisch zou zijn, dan zouden andere productielijnen dezelfde schades moeten vertonen.
De hoeveelheid oplosmiddelen en de warmte invloed is op basis van site rapporten en berekeningen onderzocht. Over 7 testdagen zijn maar slechts 29 pijpen voorzien van een primer. Op basis van uitdamptesten in een petrischaal en een gas-chromatograaf is door de universiteit van Nizhny Novgerod bepaald welke oplosmiddelen uit de TK-8007 primer kunnen vrijkomen. Hoewel de lab omstandigheden niet exact gelijk zijn aan de productie omstandigheden is de best mogelijke inschatting een emissie van maximaal 0,3-0,5 kg per pijp, voornamelijk (80%) bestaande uit ethanol. Indien dit verbrand resulteert dit in een vermogen variërend per testdag van 7-20 kW, een vermogen welke verwaarloosbaar is t.o.v de 2600 kW brander. Via berekeningen is de Lower Explosion |Limit (LEL) van ethanol gecontroleerd. Hieruit blijkt dat ontbranding onwaarschijnlijk is omdat de oven continue met 2% v/d omloop-flow wordt geventileerd via een aparte-purge leiding. Zelfs een zeer klein purge debiet is voldoende om ophoping van brandbaar gas effectief te onderdrukken. Ook is het interne volume van de oven dermate groot, dat zelfs zonder ventilatie een brandbaar concentratie onwaarschijnlijk is.
Standpunt ICE-BT:
ICE-BT Is van mening dat de schade aan de warmtewisselaars ontstaan is door er een agressieve en kortstondige warmte ontwikkeling aan de proces zijde van de pijpen plaat. De gevolgen zijn ook duidelijk zichtbaar op de foto’s.
Tijdens de in bedrijfstelling is er geen situatie geweest waar buizen met een primer door de pre heat oven zijn geweest. en dus ook niet door de curing oven.
Door ons is aangenomen dat deze situatie representatief is voor de normale productie situatie.
De bron van deze schades is naar onze mening ontstaan door het inbrengen van externe brandstof in de proceslucht.
Tijdens de FMEA is gebleken dat het niet zeker is of de afzuig/ blaas unit aan staat en functioneert zoals bedoeld. Hiervoor moet de operator handmatige acties uitvoeren.
Tijdens de FMEA is gok bevestigd dat er daadwerkelijk solvents in het proces aanwezig zijn.
De aanwezigheid van peroxides is door Selmers nog even op hold gezet
(Selmers gaat extra onderzoek/research uitvoeren).
Selmers voert een aantal scenario’s aan waardoor het effect van solvents gereduceerd wordt. Dezelfde scenario’s kunnen ook de andere kant op worden gemaakt.
Mogelijk is één extreme situatie voldoende geweest om de ontstane schade te kunnen veroorzaken.
3) ‘Oorzaak van falen is een falende noodstop routine’
3a In normale situatie worden alle ventilatoren een voor een opgestart, en zodra deze allen draaien wordt de brander vrijgegeven. Na het stoppen van de installatie, en enkel wanneer de ventilatoren zijn gestopt, wordt deze sequence gereset.
In het geval van een E-stop, worden drives en branders afgeschakeld. Na het resetten van de E-stop, worden alle drives en branders opnieuw direct gestart, omdat de sequence niet is gereset. Het probleem met de drive is dat wanneer de E-stop van een drive wordt gereset, dat een start signaal niet is toegestaan. De drive zal niet opstarten, maar voor de drive is dit geen ‘Fault’ situatie, waar het veiligheidsdeel van de brander vrijgave zoekt.
Resulterend zijn er dan niet startende drives, omdat een reset-signaal en een run-signaal worden gegeven in een t-Stop-status, maar de brander kan aan slaan, omdat het systeem verwacht dat de ventilatoren werken. Deze situatie kan zich langdurig voordoen.
De pijpen raken oververhit
Beschrijving van situatie:
Er zijn aantoonbaar verschillende problemen met de software bij noodstop situaties. In het geval van het herstellen van een noodsituatie is het mogelijk het systeem zo te laten werken dat het geconcentreerde oververhitting van de buizen en pijpplaat kan plaatsvinden.
We weten dat tijdens opbouw 30-40 keer een noodstop heeft plaatsgevonden (bron: ICE-BT [D] 02-01-2019). Echter is niet te zeggen dat al deze keren ook bovenstaande situatie is opgetreden. Feit blijft dat het systeem ongewenst verkeerd bediend kan worden, waardoor schade op kan treden. Daarnaast is na een noodstop ook sprake van een sterke opwarming van het systeem, doordat de opwarmcurve ook hier niet gerespecteerd wordt.
Standpunt Selmers:
Hoewel Selmers van mening is dat de fouten in de software voor grote problemen kunnen zorgen, is de frequentie waarmee deze situatie zich heeft voorgedaan niet te achterhalen. Het is van belang te realiseren dat als deze situatie langdurig heeft plaatsgevonden, dat dit een grote impact zal hebben op de technische staat van de warmtewisselaar.
Belangrijk is dat dergelijke programmeer fouten worden hersteld en opgenomen in het herstelplan, en dat er een zorgvuldige evaluatie plaatsvindt van de software aan het systeem.
Standpunt ICE-BT:
ICE-BT deelt het standpunt van Selmers.
Een noodstop mag niet gebruikt worden om een installatie te stoppen alleen in noodsituaties. In alle reguliere gevallen zal de installatie volgens de procedure uitgeschakeld moeten worden. Tijdens FMEA zijn er nog een paar verbeter punten naar voren gekomen.
ICE-BT stelt zich wel de vraag of iedereen de installatie zomaar mag bedienen.
In alle gevallen mogen alleen mensen de installatie bedienen die zaken kundig zijn.