# NOₓ-Korrekturregler, SCR-Ammoniakdosierung

> Praxisbeispiel: ein NOx-Korrekturregler für die SCR-Ammoniakdosierung. 49% weniger Streuung um den Sollwert und halb so viel Stellbewegung.

Ein Regler, der über 40 Mal pro Stunde nachsteuerte und dauerhaft zu hoch lag. Jetzt näher am Sollwert, mit halb so viel Nachsteuern.

## In Zahlen

- **−49%** Streuung um den Sollwert: Das Band, in dem der NOₓ-Wert 95% der Zeit bleibt, ist deutlich schmaler geworden, vor allem nach oben.
- **−71%** Zeit deutlich über dem Sollwert: Mehr als 20% über dem Sollwert: von 11,7% auf 3,4% der Zeit.
- **−49%** Bewegung der Stellgröße: Jeder Balken ist eine Stunde Reglerbewegung. Dieselbe Arbeit, mit halb so viel Nachsteuern.
- **−1,5%** Mittlere Abweichung vom Sollwert: War +5,7%: Der Regler lag dauerhaft zu hoch, jetzt praktisch auf dem Sollwert.
- **−23%** Richtungswechsel: Die Stellgröße wechselt seltener die Richtung: von 40,4 auf 31,1 Mal pro Stunde.
- **−14%** Ammoniakschlupf: Weniger ungenutztes Ammoniak hinter dem Katalysator.

## Sauber innerhalb der Grenzen. Und trotzdem über 40 Mal pro Stunde nachsteuern.

Niemand sah ein Problem. Der NOₓ-Wert blieb sauber innerhalb der Grenzen, und es gingen keine Alarme los. Doch in den Trenddaten fiel etwas auf: Die Stellgröße kam nie zur Ruhe. Über 40 Mal pro Stunde wechselte der Regler die Richtung, auch wenn nichts los war, und fast ein Drittel der Zeit stand er an seiner maximalen Stellgröße. Jede kleine Abweichung wurde sofort korrigiert, und jede Korrektur verursachte wieder eine neue Abweichung.

**32%** der Zeit stand der Regler an seiner maximalen Stellgröße. Ein Regler, der so oft an seine Grenze stößt, hat keinen Spielraum mehr für eine echte Störung. Nach der Optimierung sind es noch 3% der Zeit.

## Die Frage war nicht, ob der Regler funktionierte, sondern ob er dasselbe mit weniger Aufwand schaffen konnte.

Ein so aktiver Regler kostet Geld an Stellen, die in keinem Emissionsbericht stehen: Dosierventil und Pumpe verschleißen schneller, die Ammoniakdosierung schwankt, und der Katalysator wird ungleichmäßig belastet. Das Ziel wurde deshalb: ruhiger auf kleine Abweichungen reagieren, ohne bei echten Störungen langsamer zu werden.

## Aus den Historian-Daten, ohne Sprungversuche oder Stillstand.

1. **Prozessdynamik bestimmt**: Wie lange es dauert, bis eine Dosierungsänderung in der NOₓ-Messung sichtbar wird, und wie schnell und stark der Prozess danach reagiert.
2. **Einstellungen berechnet**: Darauf aufbauend wurden die PI-Parameter, das Totband und die Begrenzungen der Stellgröße neu berechnet.
3. **Übernommen und gemessen**: Die neuen Einstellungen wurden im laufenden Betrieb übernommen und danach erneut gemessen, anhand derselben Kennzahlen.

## Näher am Sollwert, mit halb so viel Nachsteuern.

Der NOₓ-Wert bleibt näher am Sollwert: Die Streuung sank um 49% und die Zeit, in der der Wert mehr als 20% über dem Sollwert lag, um 71%. Im Mittel regelt der Regler jetzt praktisch auf dem Sollwert, wo er vorher dauerhaft zu hoch lag. Gleichzeitig bewegt sich die Stellgröße halb so viel und steht nur noch 3% der Zeit am Maximum, sodass Regelreserve für echte Störungen bleibt. Der Ammoniakschlupf sank um 14%, und pro entfernter NOₓ-Menge wird etwas weniger Ammoniak gebraucht.

## Für alle, die es genau wissen wollen

### Die Zahlen

| Kennzahl | Vorher | Nachher | Differenz |
|---|---|---|---|
| Mittlere Abweichung vom Sollwert | +5,7% vom SW | −1,5% vom SW | praktisch auf dem Sollwert |
| Streuung um den Sollwert (σ) | 31,7% vom SW | 16,0% vom SW | −49% |
| Größte Abweichung, 95% der Zeit | 45% vom SW | 24% vom SW | −46% |
| Zeit über dem Sollwert | 60% | 44% | −27% |
| Zeit mehr als 10% über dem Sollwert | 29% | 15% | −48% |
| Zeit mehr als 20% über dem Sollwert | 11,7% | 3,4% | −71% |
| Richtungswechsel der Stellgröße | 40,4 pro Stunde | 31,1 pro Stunde | −23% |
| Bewegung der Stellgröße (gesamt pro Stunde) | Index 100 | Index 51 | −49% |
| Stellgröße am Maximum | 32% der Zeit | 3% der Zeit | −89% |
| Schrittgröße der Ammoniakdosierung | 4,2% des Mittelwerts | 3,6% des Mittelwerts | −15% |
| Ammoniak je entferntem NOₓ | Index 100 | Index 98,7 | −1,3% |
| Ammoniakschlupf (Mittelwert) | Index 100 | Index 86 | −14% |

### Wie wir messen

Alle Zahlen sind aus den 20-Sekunden-Werten des vorhandenen Historians berechnet, nur über den Normalbetrieb: Anlage in Betrieb und Regler aktiv. Abweichungen stehen als Prozentsatz des Sollwerts (SW). Ein Richtungswechsel zählt, wenn die Stellgröße nach einem Schritt von mehr als 0,5% ihres Bereichs umkehrt; die Bewegung der Stellgröße ist die Summe aller Schritte pro Stunde. Ammoniak je entferntem NOₓ ist die gesamte Dosierung geteilt durch die gesamte NOₓ-Differenz vor und nach dem Katalysator. Die Grafiken zeigen je Zeitraum die Stunde, deren Zahlen dem typischen Verhalten dieses Zeitraums am nächsten kommen, nicht die schönste oder hässlichste Stunde.

### Einschränkungen

- Der Messzeitraum vorher umfasste etwa 10 Tage Normalbetrieb, der Zeitraum nachher etwa 6 Tage. Wo die Länge abweicht, rechnen wir pro Stunde oder als Anteil der Zeit.
- Bei der Optimierung wurde auch die maximale Stellgröße erweitert. Der kleinere Zeitanteil am Maximum geht teilweise darauf zurück.
- Die gesamte Streuung der Ammoniakdosierung nahm leicht zu (+11%). Sie folgt vor allem der wechselnden NOₓ-Last; die Dosierung bewegt sich aber in kleineren Schritten.

## Wie oft steuert Ihr Regler nach, ohne dass es nötig ist?

Die einzige Möglichkeit herauszufinden, was zu holen ist, ist ein Blick in Ihre Daten. Das machen wir im kostenlosen PID Performance Scan, und es beginnt mit einem unverbindlichen Kennenlernen.

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