Der Chemiemotor

Helmut Greiner

Bereits 1962 beschreibt W. Egli in den VDE-Fachberichten die „Anforderungen der chemischen Großindustrie an die Elektromotoren“. Seine Abhandlung macht deutlich, daß neben den in Gesetzen und Normen geregelten Bestimmungen des Explosionsschutzes eine ganze Reihe von zusätzlichen Anforderungen bestehen, die sich aus den Arbeitsbedingungen einer elektrischen Anlage in der chemischen Industrie ergeben. IP-Schutzart, Korrosionsschutz, Geräuscharmut, Lebensdauer, Instandhaltung, Instandsetzung, Austauschbarkeit, Verfügbarkeit, Wirtschaftlichkeit und Ökologie sind eine Auswahl dieser Anforderungen. Es lag für einen der führenden Hersteller explosionsgeschützter Antriebssysteme deshalb nahe, die zur Erfüllung dieser Anforderungen notwendigen Eigenschaften in einem Chemiemotor zu einem Paket zusammenzufassen.

Ein Beispiel für Betreiberrichtlinien sind die 1975 entstandenen und 1992/1999 revidierten Empfehlungen „Drehstrom-Asynchronmotoren“, herausgegeben vom Verband der Industriellen Energie- und Kraftwirtschaft e.V. (VIK). Die VIK-Richtlinien gelten für Drehstrom-Asynchronmotoren:

• in normaler, nicht explosionsgeschützter Ausführung nach DIN 42273 Teil 1 und DIN 42677 Teil 1,

• in Zündschutzart Erhöhte Sicherheit nach DIN 42273 Teil 2 und DIN 42277 Teil 2, T1 bis T3,

• in Zündschutzart Druckfeste Kapselung nach DIN 42273 Teil 3 und DIN 42277 Teil 3, T1 bis T4,

• mit Achshöhen oberhalb des Normbereichs bis 400 mm,

• in polumschaltbarer Ausführung,

• als Getriebemotoren und

• für Schweranlauf, Schaltbetrieb oder Drehzahlverstellung (z.B. am Umrichter).

Die meisten Chemiebetriebe und großen Planungsbüros haben Spezifikationen erstellt, die zum Teil über die VIK-Anforderungen hinaus gehen.

Nach langjährigen Erfahrungen im Umgang mit den unterschiedlichen Spezifikationen wurden die vielen Einzelpunkte bewertet, gesiebt und im Chemiemotor zu einem Herstellerstandard zusammengefaßt.

Abbildung 1 gibt einen Überblick über die wesentlichen Ausführungsmerkmale des Chemiemotors. Ständergehäuse, Lagerschilde und Anschlußkasten im Bereich AH 90 bis 315 bestehen aus Grauguß GG-20. Neben den technischen Vorteilen wie Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit, und Schwingungsdämpfung besitzt Grauguß im Vergleich zu den bei Normmotoren bis Achshöhe 160 üblichen Aluminiumdruckgußlegierungen auch ökologische Vorteile. Grauguß wird in Deutschland zu 100% aus Sekundärrohstoffen hergestellt, der Anteil beträgt bei Aluminium maximal 40%. Bei der Aluminiumproduktion wird im Vergleich zur Graugußherstellung zudem eine vielfach höhere Energiemenge verbraucht und es fallen größere Mengen Abwasser und weitere Abfallprodukte an.

Der Chemiemotor ist mit metrischen Einführungsgewinden am Anschlußkasten nach DIN 42925 ausgestattet. Der Klemmenschutzkasten in Mindestschutzart IP55 ist oben angeordnet und bei Maschinen ab Achshöhe 90 um vier Mal 90° drehbar.

Nach den VIK-Anforderungen sind die Grenzwerte der Schalleistungspegel nach DIN VDE 0530 Teil 9 einzuhalten. Dabei darf der maximale Schalldruckpegel von 77 dB(A) plus 3 dB(A) Toleranz bei Nennlast nicht überschritten werden.

Bei der Bewertung dieser Forderung ist zu beachten:

• Tabelle 2 in DIN EN 60034-9 (VDE 0530, Teil 9, 1997) enthält Schalleistungspegel bei Leerlauf,

• Tabelle 3 in DIN EN 60034-9 (VDE 0530 Teil 9) enthält Richtwerte für den Lastzuschlag,

• die Bestimmung des Meßflächenmaßes nach DIN EN 21680 ergibt etwa 3 dB höhere Werte als früher und

• die Geräuschangaben des Herstellers wurden bei Bemessungsleistung nach DIN EN 21680 ermittelt.

Um vergleichbare Werte zu erhalten, müssen einige Umrechnungen vorgenommen werden. Vierpolige Chemiemotoren bleiben deutlich unter dem strengen Limit des VIK. Selbst zweipolige Motoren halten mit normaler Lüfterausführung (Geräuschgüte 1) bis zur Achshöhe 280 den VIK-Grenzwert ein, in lärmarmer Ausführung (Geräuschgüte 3) mit Sonderlüfter für eine bestimmte Drehrichtung liegen sie sogar deutlich darunter.

Zur Optimierung von Prozeßabläufen und zur Energieeinsparung werden in der Chemie und Petrochemie vermehrt Antriebe mit verstellbarer Drehzahl benötigt. Motoren der Zündschutzart „d“ und Temperaturklasse „T4“ lassen sich – mit wenigen Einschränkungen – ohne besondere Zertifizierung durch eine benannte Stelle verwenden, wenn sie mit Thermistoren als Alleinschutz ausgerüstet sind. Der Chemiemotor besitzt in der Grundausstattung Thermistoren und kann deshalb auch nachträglich am Umrichter betrieben werden.

Für die thermisch zulässigen Frequenzbereiche und Drehmomente steht mit der Technischen Liste UN 03 DE eine ausführliche Dokumentation zur Verfügung. Bei den anderen Zündschutzarten und für die Normalausführung IP55 ist der Thermistor als Alleinschutz eine Option.

Weitere Informationen cav-202

Achshöhen: 63 bis 315 mm (Bereich der Normmotoren),

Bemessungs- bis 230 kW, leistungen: Drehzahlen: 3000, 1500 und 1000 r/min bei 50 Hz; auch für 60 Hz und polumschaltbar; stu – fenlos verstellbar am Um- richter,Spannung: Übliche Niederspannungen und Spannungsbereiche in Anlehnung an DIN IEC 38Schutzart: IP55Zündschutz- Ex n A II, EEx e II, arten: EEx de IIC