Das 1991 gegründete Unternehmen Wilmar International Limited mit Sitz in Singapur ist ein weltweit führender Agrarkonzern. Zum Portfolio des Unternehmens gehören u. a. Ölpalmenanbau, Ölsaatenverarbeitung, Speiseölraffination, Zuckerverarbeitung und -raffination, Spezialfette, Oleochemikalien, Biodiesel- und Düngemittelproduktion. Wilmars Geschäftsbereich für Oleochemikalien verfügt über Produktionsanlagen in China, Malaysia, Indonesien, den Niederlanden, Frankreich und Belgien. Nachdem bereits in China und Indonesien neue Anlagen den Betrieb aufgenommen hatten, wurde aufbauend auf dem in Asien erfolgreichen Konzept auch in den Niederlanden eine neue Fabrik errichtet. Bei der Inbetriebnahme stieß Wilmar jedoch auf das Problem, dass der Vorverdichter aufgrund eingeschränkter Stromversorgung nicht mit voller Leistung genutzt werden konnte. Nachdem mehrere Überlegungen für Lösungsansätze erfolglos blieben, entschied sich Wilmar für den Einsatz des Frequenzumrichters Powerflex 7000 mit AFE- und Direct-to-Drive-Technologie von Rockwell Automation.
Hoher Druck erforderlich
In der Anlage werden für die Lebensmittel- und chemische Industrie Fettalkohole aus Palmöl-Methylestern hergestellt. Dieses Zwischenprodukt wird dann zur Weiterverarbeitung, etwa zur Ethoxylierung, an andere Unternehmen weiterverkauft. Das dort hergestellte Endprodukt wird schließlich als Tensid in Reinigungsgelen oder für Kosmetikartikel eingesetzt. Die Rohmethylester werden unter hohem Druck und hohen Temperaturen einer Hydrierung unterzogen, die stark von der Leistung des Verdichters abhängt. Nach dem Hydrieren durchläuft das Produkt ein Veredelungs-/Destillierverfahren zur Erzeugung des fertigen Fettalkohols. In der niederländischen Anlage bestimmt der Verdichter die Strömungs- und Umlaufgeschwindigkeit des Produkts im Hydrierprozess. Bei Inbetriebnahme der Anlage mussten Wilmar und der Hersteller des Verdichters feststellen, dass die Maschine nicht mit den erforderlichen 38 bar gestartet werden konnte. „Wir mussten den Druck im Hydrierungskreislauf aufgrund des verfügbaren Anlaufstroms auf 15 bar herabsetzen“, erläutert Arief Santosa, technischer Ingenieur in dem Werk in Rotterdam. „Bei diesem Druck sind Gasverdichtung und -gewicht niedriger, was dem Verdichter zwar das Drehen erleichterte, aber nicht unseren Verarbeitungsanforderungen genügte. Nachdem wir diese Konfiguration eine Weile beibehalten hatten, führten wir einige Gespräche mit dem Installateur, dem Stromversorger sowie dem Verdichterhersteller. Es wurde uns mitgeteilt, dass die Leistung des Stromnetzes nicht ausreicht, um den Verdichter mit voller Last zu starten. Mechanische Lösungen und Einspritzsysteme hätten wiederum zu viel Energie verbraucht. Auf der Suche nach einer geeigneteren Lösung sprachen wir schließlich Rockwell Automation an, da das Unternehmen bereits andere Bestandteile der Anlage geliefert hatte.“
Mit Überbrückungsfunktion
Rockwell Automation stellte die Mittelspannungsfrequenzumrichter Powerflex 7000 mit AFE- (Active Front End) und Direct-to-Drive-Technologie vor. Das Produkt basiert auf dem Allen-Bradley Powerflex 7000, der bereits auf der ganzen Welt erfolgreich eingesetzt wird. Als einziger netzseitiger Stromrichter in dem gewünschten Leistungs-/Spannungsbereich (3,3 kV/50 Hz/1,8 MW) war der Powerflex 7000 die ideale Lösung. Darüber hinaus ist eine synchrone Umschaltung möglich, auch wenn der Verdichter mit voller Geschwindigkeit läuft.
Neben der erforderlichen Eigenschaft, den Verdichter trotz sanftem Anlaufen schneller auf den vollen Druck zu bringen, bietet der Umrichter nach vollständiger Inbetriebnahme auch die Möglichkeit für eine Überbrückungsfunktion. Auf diese Weise kann er auch gewartet werden, während der Motor läuft, was für derartige Anlagen eine wichtige Voraussetzung ist. Wenn der Ausgangsschütz geschlossen und der Überbrückungsschütz geöffnet ist, wird der Motor ganz normal angetrieben. Ist eine Überbrückung erforderlich, können der Ausgangsschütz geöffnet und der Überbrückungsschütz geschlossen werden, wodurch die Last vom Umrichter auf eine Festfrequenzquelle umgeschaltet wird. Auf diese Weise werden Ein- und Ausgang des Umrichters von der Netz- und Lastspannung getrennt.
Zusätzliche Energieeinsparungen
Das Projekt sorgte bei Wilmar intern für viel Aufmerksamkeit, da man das Ziel verfolgte, die gesamte Anlage endlich unter den geplanten Bedingungen entsprechend ihrer asiatischen Vorbilder umzusetzen. Die Inbetriebnahme wurde daher als kritischer Leistungsindikator beobachtet. Dank des Powerflex-7000-Frequenzumrichters kann das Unternehmen den Verdichter nun (sanft) mit den erforderlichen 38 bar starten, wodurch die Verfahrens- und Produktivitätsanforderungen erfüllt werden. Über die in Kürze bereitgestellte Umschaltfunktion kann der Umrichter nach dem Start des Verdichters überbrückt werden – bei einem auf das Einfache des Nennstroms beschränkten Einschaltstrom. Folglich wird bei Überbrückung des Umrichters nahezu keine Energie verbraucht, weshalb auch nur eine minimale Wärmeableitung erforderlich ist. „Die Kombination aus Umrichter und synchroner Umschaltung ist für uns eine überaus robuste Lösung“, sagt Santosa. „Wir sind überzeugt, dass wir durch die Überbrückung letztendlich mit zusätzlichen Energieeinsparungen und mehr Flexibilität bei der Wartung rechnen können. Sicherheitsvorkehrungen, der hohe Wert des angetriebenen Systems und die Anforderungen des Produktionsverfahrens machen jedoch ein vorsichtiges Vorgehen in kleinen Schritten erforderlich.“
Suchwort: cav0518rockwell
Halle 11.1, Stand E27
Autor: Michael Müller
Field Business Leader
Power & Components,
Rockwell Automation
