Einfach aber wirkungsvoll

Antony Newton-Woof

Nahezu jede Pumpenanwendung stellt ähnliche Anforderungen, um eine bessere Leistung zu erzielen:

Die Vorteile durch die Verbesserung dieser Leistungskriterien liegen auf der Hand: weniger Produktionsstopps und größere Zeitabstände zwischen zwei Störfällen und damit auch niedrigere Betriebskosten.

Durch den Einsatz von einfachen Steuerungskomponenten wie Softstartern, Druckreglern, Pumpensicherheitsschaltern und zuverlässigen Ventilsteuerungen ist es möglich, bei bestehenden Systemen genauso wie bei neuen Installationen eine deutlich verbesserte Leistung zu erzielen. Danfoss Industrieautomatik bietet dazu ein ganzes Paket an Komponenten für eine komplette Pumpensteuerung und liefert auch das nötige technische Know-how (Bild 1).

Ein Softstarter wie die Ausführung MCI 25 (Bild 2) regelt den Einschaltstrom des Motors, der die Pumpe steuert. Wenn ein System mit direkter Einschaltung oder Sterndreieckschaltung arbeitet, kann ein hoher Einschaltstromstoß nicht vermieden werden. Typische Probleme dabei sind:

Eine übermäßige Belastung für den Pumpenmotor sowie für das Motorengetriebe ist häufig die Folge.

In einer typischen Softstarteranwendung steuert der Softstarter die Spannung, die am Motor anliegt, über Halbleiterrelais (SSRs), die in Reihe mit dem Stromanschluss des Motors geschaltet sind. Die SRSs wiederum steuern die Energiemenge, die benötigt wird, um den Motor langsam anfahren zu lassen und dann den Eingangsstrom, während die Pumpe mehr Energie benötigt und den statischen Druck des Wassers in der Leitung allmählich überwindet.

Softstarter verhindern so Drehmomentspitzen in den Motoren und damit Schäden an den Anlagen, die sie steuern sollen. Moderne Softstarter leisten eine präzise Phasensteuerung, wodurch gleichzeitig Stöße und Vibrationen während des Startens und Stoppens von Motoren reduziert werden. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass der reduzierte Eingangsstrom während des Startvorgangs Spannungsabfälle beseitigt, die ihrerseits andere elektronische Bauteile beschädigen können. Nicht zu vergessen das Merkmal Soft Stop: Der Motor wird nicht abrupt gestoppt, sondern die Energie schrittweise bis zu einem geregelten Stop zurückgefahren. Dies senkt die Gefahr von Wasserschlag in Ventilen und Leitungen, wenn das Medium zum Stillstand kommt.

Ein besonderes Merkmal der MCI-Baureihe ist der Power Chip, der die thermischen Probleme löst, die oft zu frühem Durchbrennen bei der herkömmlichen Halbleitertechnologie geführt haben. Danfoss Industrieautomatik nennt die Technologie LTE, was für Low Thermal Expansion (geringe thermische Ausdehnung) steht. Hersteller, die diese LTE-Geräte einsetzen, sprechen von deutlich verbesserter Zuverlässigkeit und Lebensdauer, die die konventionellen Halbleiterrelais um den Faktor 10 übertreffen.

MCI-Softstarter erleichtern auch das Leben von Planern und Schalttafelbauern. Die Spezifikationen sind einfach und die Geräte können sehr leicht konfiguriert werden. Varistoren sind nicht erforderlich. Die kompakten Einheiten sind an DIN-Schienen angepasst und werden durch einfache Potentiometer für die anfängliche Anfahr- und Auslaufzeit eingerichtet. Die glatte stufenlose Regelung, die man als Ergebnis mit MCI-Softstartern erreicht, zeigt Bild 3.

Der mechanische Vorteil, den der Softstarter dem System bietet, liegt in der Reduzierung des Wasserschlags. Dieser tritt auf, wenn die Pumpen abrupt gestoppt werden, und kann sich verheerend auf Leitungen und Ventile auswirken.

Wenn die Ventile auf der Ansaug- und der Ausgangsseite nicht genau hintereinander geschaltet sind, kommt es zu zwei Situationen. Die Pumpe läuft trocken, weil der Sammelbehälter nicht voll beschickt ist, oder die vorgeschalteten Ventile öffnen/schließen zu plötzlich und verursachen Wasserschlag im Leitungsnetz, was zu Leitungsbrüchen und späteren Leckagen führt.

Neben dem Einsatz von Softstartern erfordert der Wasserschlag-Effekt zusätzliche Steuerungskomponenten. Der bereits seit Jahren erhältliche elektromechanische Schalter hat sich als zuverlässiges Gerät zum Schutz der Ansaugpumpen erwiesen. Er stellt sicher, dass der Pumpensumpf nicht trocken läuft und so Kavitation in den Pumpen verursacht.

Während in vielen Anwendungen die technisch mehr ausgefeilten Druckmessumformer vorgezogen werden, wird der Differenzdruckschalter nach wie vor in vielen Anwendungen eingesetzt.

Ein weiteres Schlüsselprodukt in kleineren Baugruppen oder Systemen für chemische Dosierung oder Wasseraufbereitungs-Einheiten (RO, Membranfiltration) ist das langsam schließende Magnetventil für ausfallsichere Abschaltvorgänge. Danfoss bietet leicht austauschbare Magnetventile mit verkapselten IP 67-Spulen. Diese Spulen können ersetzt werden, ohne das Leitungsnetz des Systems zu beeinträchtigen.

Schnell schließende Ventile sind normalerweise der Hauptgrund für unkontrollierten Wasserschlag. Dieses Risiko lässt sich jedoch durch die Überwachung der Schließgeschwindigkeit in der Endphase senken.

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