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Neustart nach Brand geglückt

Ölmühle mit einheitlicher Antriebsplattform ausgerüstet
Neustart nach Brand geglückt

Ein schwarzer Tag für Bunge im April 2010: Ein verheerender Brand vernichtet im Mannheimer Hafen eine der größten Rapsmühlen Europas. Für den Neustart beauftragte Bunge Klebs & Hartmann mit der Entwicklung des Konzepts für die komplette Energieversorgung und die drehzahlgeregelte Antriebstechnik. Nach nur 22 Monaten konnte die Ölmühle im März 2012 in Betrieb gehen. Mit dabei: Frequenzumrichter von Danfoss für 400-V- und 690-V-Netze.

Die Bunge-Gruppe ist weltweit eines der größten Handels- und Verarbeitungsunternehmen von Öl- und Getreidesaaten. Bereits 1818 in Amsterdam gegründet, erstrecken sich die Unternehmensfelder heute vom Handel und der Verarbeitung von Agrarprodukten über Produktion und Vertrieb von Düngemitteln bis hin zur Produktion von Nahrungsmitteln. Die Ölmühle Mannheim, die mit einer jährlichen Kapazität von 1,1 Mio. t Ölsaaten eine der größten Mühlen in Europa ist, kann ebenfalls auf eine lange Tradition zurückblicken. Die Zerstörung der kompletten Presserei durch den Brand war zunächst ein Schock. Doch sehr schnell entschied Bunge, die Presserei wieder aufzubauen. Dabei sollte die Ausfallsicherheit der Anlage weiter steigen und die gesamte Anlagentechnik modernsten Ansprüchen genügen. Bunge entschied sich für zwei baulich und elektrisch komplett voneinander getrennte Linien.

Optimale Energieeffizienz
Bunge definierte in den Vorgaben an Klebs & Hartmann, seit 1988 Danfoss-Systempartner, die gewünschten Anforderungen an die neue Anlage: Maximale Sicherheit des Betriebspersonals, maximale Verfügbarkeit der Produktionslinien und maximale Energieeffizienz. Gerade der letzte Punkt erforderte den Einsatz von Frequenzumrichtern für die Antriebe in beiden Produktionslinien. Aufgrund der positiven Erfahrungen, die Bunge mit den VLT-Frequenzumrichtern gemacht hatte, entschied sich Klebs & Hartmann für den Einsatz der FC302-Umrichter. Sie sind für den vielfältigen industriellen Einsatz ausgelegt und bilden eine Plattform für alle Anwendungen wie Pressen, Walzen, Pumpen, Gebläse und allen Arten von Förderern. So entstand ein Gesamtpaket für die Anlage: Die Hauptverteilung umfasst 65 Felder 400 und 690 V in Sivacon S8, 40 Felder für die Motorverteilung, 35 Frequenzumrichterschränke sowie 14 Felder 20 kV in SF6-Technik.
Beim Einsatz einer gesamten Umrichterleistung von mehr als 2000 kW je Linie sind bei der Planung viele Details zu berücksichtigen, wie Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), Oberschwingungsbelastung, Kühlung, Kabellängen und vieles mehr. Um die Stromverluste gering zu halten, führte Klebs & Hartmann alle Antriebe ab 90 kW in 690 V aus. Dadurch konnten die Kabelquerschnitte halbiert werden gegenüber 400-V-Antrieben. Zusätzliche Bedienersicherheit ist durch eine farbliche Unterscheidung zwischen den Spannungsebenen 400 V, 690 V sowie der SV Verteilung gegeben.
Das Thema Kabellängen ist bei der Serie FC302 relativ einfach, da sich an die Geräte ohne weitere Maßnahmen bis 150 m geschirmte Leitung anschließen lassen. Um die Anlage EMV gerecht aufzubauen, ist ein ganzheitliches Konzept der Energieversorgung erforderlich.
Optimale Prozessgestaltung
„Durch die Vorgabe von maximaler Energieeffizienz war der Einsatz von Frequenzumrichtern ein absolutes Muss“, begründet Peter Jung, technischer Leiter von Klebs & Hartmann, die Entscheidung für die Danfoss-Technologie. Die Geräte erfüllen durch sehr geringe Verlustleistungen und ein spezielles Kühlkonzept die Vorgaben sehr gut. Mehr als 85 % der Verlustleistung bleiben durch die besondere Konstruktion außerhalb der Geräte.
Weitere Gründe für die Entscheidung zugunsten der VLT-Frequenzumrichter sind die standardmäßig eingebauten EMV-Filtern, die Zwischenkreisdrosseln zur Reduzierung der Oberschwingungen sowie die einfache Bedienung. Das intuitiv bedienbare, grafische Local Control Panel LCP ermöglicht ein durchgängiges, einheitliches Bedienkonzept, von der kleinsten Leistung 0,37 bis zu 1200 kW, bei Netzspannungen von 400, 500 und 690 V.
Einhaltung aller EMV-Grenzwerte
Um die Belastung der Netze mit Oberschwingungen nicht über die Norm hinaus zu gewährleisten, stellt Danfoss eine Berechnungssoftware bereit: Die Harmonic Calculation Software HCS in Version 2.0. Mit ihrer Hilfe lässt sich schnell und einfach die Belastung durch Oberschwingungen in der Anlage und die Rückwirkungen auf das Versorgungsnetz berechnen. Mit der komfortablen Benutzeroberfläche lässt sich das zu berechnende Netz frei konfigurieren. Die Ergebnisse der Simulation stellt die Software in Form von Tabellen, Grafiken mit Erläuterungen sowie Spannungs- und Stromverläufen dar. Die Simulationssoftware generiert auch Warnmeldungen, wenn die Oberschwingungsbelastung durch Normen und Gesetze vorgegebene Grenzwerte überschreitet.
Die Lösungsfindung in der Ölmühle in Mannheim beruht auf der Grundlage eines sicheren Betriebes der Anlage (THDu <10 %) beziehungsweise auf Einhaltung des Klasse-2-Netzes nach EN 6100-2-4, das einen Gesamtwert mit 8 % THDu unter Berücksichtigung spezifischer Grenzwerte der einzelnen Harmonischen erlaubt. Die Berechnung im Vorfeld ergab, dass trotz des Einsatzes sehr hoher Umrichterleistungen keine unzulässig hohen Oberschwingungen zu erwarten sind. Durch die geschickte Aufteilung auf die einzelnen Transformatoren und die standardmäßig eingebauten Zwischenkreisdrosseln in allen VLT-AutomationDrive FC302 waren zusätzliche passive oder aktive Oberschwingungsfilter nicht erforderlich.
Auch bei der Auswahl der eingesetzten Motoren mussten Peter Jung und sein Team einige Faktoren berücksichtigen. Bei Umrichterbetrieb von Motoren sollen diese ab Baugröße 315 einseitig isolierte Lager besitzen. Diese Hybridlager sorgen für wirksamen Schutz gegen Lagerschäden und Elektroerosion. Weiterhin müssen Anlagenbauer und Betreiber korrekte Erdungswege schaffen, damit Streuströme in das Wechselrichtergehäuse zurückkehren können. Diese Maßnahmen verhindern einen Stromfluss im Stator bei Umrichterbetrieb über die Lager.
Schnelle Realisation
Nach nur 22 Monaten konnte die Produktion im März 2012 wieder anlaufen. Von der Mittelspannungsebene abwärts plante Klebs & Hartmann gemeinsam mit Bunge eine sichere Anlagentechnik. Bunge ist mit der Lösung sehr zufrieden, und die Aufteilung auf zwei komplett unabhängige Anlagenstränge ermöglicht einen zuverlässigen Anlagenbetrieb.
Halle 14, Stand H30
prozesstechnik-online.de/dei0313407
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