Stillstandszeiten vermeiden

Dipl.-Ing. Elmar Lippert

Mit den Frequenzumrichter-Motoren FCM 300, die für Leistungen von 0,55 bis 7 kW ausgelegt sind, lassen sich eine ganze Reihe von Antriebsaufgaben optimal lösen. Dennoch gibt es Einsatzfälle, für die konventionelle Lösungen vorteilhafter sind, beispielsweise Hub- und Senkantriebe, große Antriebsleistungen und explosionsgefährdete Bereiche. Welches Antriebskonzept das richtige ist, entscheidet letztendlich die Applikation. Vor dem Einsatz eines Frequenzumrichter-Motors sind daher folgende Fragen zu klären:

• Wie hoch ist die Umgebungstemperatur am Umrichtermotor?

• Wie hoch ist die Schwingbelastung des Umrichtermotors durch die Maschinen? Auch wenn die Elektronik heute vergossen ist, kann man sie nicht übermäßig strapazieren.

• Wo wird der Umrichtermotor eingebaut? An schwer zugänglichen oder sehr feuchten Einbauorten, empfiehlt es sich, ein Kabel für die serielle Schnittstelle RS485 vorzusehen, um den FCM 300 über einen PC von einem geeigneten Ort aus parametrieren oder beobachten zu können.

• Wird an der Einbaustelle stark mit Wasser oder gar mit aggressiven Chemikalien gereinigt? Trotz Schutzart IP 55 hält die Dichtung des Umrichterteils nicht den Druck eines Hochdruckreinigers aus. Hier haben die Maschinen- und Anlagenbauer meistens entsprechende Lösungen parat.

Diese Kriterien sollten die Grundlage für die Entscheidung sein, ob der FCM 300 oder die konventionelle Lösung (VLT 5000 oder VLT 2800 mit Normmotor) besser für den jeweiligen Einsatzfall geeignet ist.

Schon seit mehreren Jahrzehnten fertigt die Firma Kyffhäuser Pumpen Artern GmbH (KPA) vor allem Kreiselpumpen für den Einsatz in der Lebensmittel- und chemischen Industrie. In letzter Zeit wurde das Antriebskonzept mit der konventionellen Lösung zunehmend durch den Umrichtermotor FCM 300 ersetzt. Unter anderem setzt man die Pumpen für das Abfüllen in Most- und Saftbetrieben ein. Vor allem bei der Verarbeitung pulpehaltiger Säfte (dickflüssige Säfte wie z.B. Banane, Tomate, Pfirsich u.s.w.) ist es wichtig, die Fließgeschwindigkeit zu verringern. Diese Säfte vertragen jedoch den Drosselvorgang sehr schlecht, denn in der Kreiselpumpe entstehen Scherkräfte, die das Aussehen der in Flaschen abgefüllten Säfte beeinträchtigen. Durch die Regulierung mit einem Frequenzumrichter konnte u.a. die Qualität der Säfte verbessert werden.

Ebenso wichtig ist die Drehzahlregelung von Pumpen bei der Förderung von Medien mit wechselnder Viskosität (z.B. bei der Herstellung von Schokolade). In bestimmten Abständen ist es aus hygienischen Gründen erforderlich, die Anlage mit den Pumpen zu reinigen (CIP-Reinigung). Um diesen Prozess so kurz wie möglich zu halten, lässt man die Pumpe mit maximaler Fördermenge arbeiten. Dabei fördert die Pumpe gegen-über dem eigentlichen Medium die 2 bis 3fache Menge und spart somit Zeit ein.

Um die Stillstandszeiten im Störfall so gering wie möglich zu halten, wurde der Frequenzumrichter-Motor so konstruiert, dass man den Frequenzumrichterteil mit wenigen Handgriffen vom Motor trennen kann. Die Elektronik ist mit drei Schrauben am Motorgehäuse befestigt, die elektrische Verbindung zum Motor erfolgt über Steckkontakte. Bus- und Netzleitung lassen sich durch Lösen der Verschraubungen leicht entfernen.

Zu den weiteren Vorteilen dieses Umrichtermotors gehören:

• Der FCM 300 und die Pumpe werden im Werk montiert und lassen sich problemlos auf dem Prüfstand testen.

• Der Anlagenbetreiber kann die Pumpe sehr einfach über ein Local Operation Pad (LOP, Bedienterminal in IP 65) steuern. Über dieses LOP wird vor Ort die Pumpe gestartet und gestoppt sowie die Drehzahl gesteuert. Die lange Steuerleitung vom Schaltschrank zur Pumpe entfällt.

• Der Umrichtermotor kann im Werk vorparametriert werden. Dazu nutzt der Kunde ein anschließbares Klartextdisplay, das über eine Kopierfunktion verfügt. Da es sich um ein Serienprodukt mit immer wieder den gleichen Parametern handelt, braucht der Programmierer nur die einmal erstellten Daten auf die weiteren FCM 300 zu kopieren. Für die Dokumentationen werden die Parameter mit Hilfe eines PCs über die serielle Schnittstelle RS485 heruntergeladen und in der jeweiligen Sprache ausgedruckt.

• Man spart den Platz für den Frequenzumrichter im Schaltschrank und ein geschirmtes Motorkabel ein.

Darüber hinaus enthält das Frequenzumrichterteil bei der Serie FCM 300 bereits Funkentstörfilter und Netzrückwirkdrossel, die man sonst im Schaltschrank separat einbauen müsste. Weiterhin müsste das Kabel zwischen dem Umrichter und dem im Schaltschrank eingebauten Funkentstörfilter zur Einhaltung der Funkentstörnorm EN 55011 Klasse A abgeschirmt verlegt werden.

Im Gerät ist serienmäßig ein PI-Regler integriert. Ein besonders wichtiger Punkt ist, dass der Frequenzumrichterteil so flach ist, dass er unter die serienmäßige Nirohaube passt, die in der Lebensmittelindustrie Standard ist. Sie schützt Motor und Pumpe beim Reinigen vor dem starken Wasserdruck der Hochdruckreiniger.

Die Ansprüche an die nächste Generation FC-Motoren werden wachsen. Kompakte Anschlusseinheiten in Stecktechnik (z.B. DESINA) werden einen Motorwechsel ohne Unterbrechung der Netzspannung und Kommunikation ermöglichen. Weitere Ziele sind PC-basierende Projektierungswerkzeuge zur Unterstützung bei der Anlagenplanung, Datenkommunikation der Motoren untereinander sowie höhere Integration der Elektronik in den Motor.

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