Effiziente und flexible Prozesspumpen mit EFF1-Motor, Drehzahlregelung und Bus-Anbindung

Energiehunger gestillt

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Die Praxis zeigt, dass gerade in Bestandsanlagen der Grundstoffindustrie noch erhebliche Einsparmöglichkeiten vorhanden sind. Bei in Teillast betriebenen Pumpen spart der Einsatz von drehzahlgeregelten Hocheffizienz-EFF1-Motoren bis zu 50 % der Energie ein. Nicht zuletzt unterstreicht die sehr günstige CO2- Bilanz von Hocheffizienzpumpen die Anstrengungen von Grundfos hinsichtlich der Klimaschutzziele.

Christian Küken

Operative Exzellenz steht bei vielen Unternehmen der Chemie auf der Prioritätenliste weit oben – dies um so mehr, als die Branche derzeit wirtschaftlich harte Zeiten durchläuft. Doch wer operativ exzellent sein will, muss insbesondere auch die Energieeffizienz seiner Produktion permanent verbessern.
Wo sollte der Betreiber hier ansetzen? Die größten Effizienzreserven schlummern, so eine Studie des Fraunhofer Instituts für System- und Innovationsforschung (ISI), nicht etwa in den Kernprozessen. Zwei Drittel des Energiebedarfs entfallen auf die Nebenprozesse. Die Studie geht auch darauf ein, welche Komponenten den größten Anteil am Energiebedarf der Nebenpro-zesse haben. Dabei handelt es sich um die Strömungsmaschinen: Pumpen (30 %), Ventilatoren (14 %) und Druckluft-Kompressoren (10 %).
Pumpen zählen also zu den besonders energiehungrigen Komponenten einer Anlage. Je leistungsfähiger die in einer Anlage eingesetzten Aggregate sind, desto eher besteht Handlungsbedarf. Viele Betreiber scheuen die Erneuerung dieser Anlagenkomponenten aus Kostengründen. Es gibt jedoch auch eine gute Nachricht: Weil Energie immer teurer wird und dieser Trend sich wohl auch nicht umkehren lässt, ist die Installation moderner, hocheffizienter Motoren und/oder elektronischer Antriebsregelungen eine Investition mit attraktiven Kapitalrenditen. Dabei übersteigt die Rendite nicht selten den kalkulatorischen Zins der betrieblichen Wertschöpfung.
Über die Kampagne „Energieeffiziente Systeme in Industrie und Gewerbe“ der Deutschen Energieagentur (dena) wurden in Einzelfällen Einsparpotenziale von über 100 000 Euro pro Jahr entdeckt – das durchschnittliche Kostensenkungspotenzial erreichte bei den über 70 beratenen Unternehmen stattliche 30 %.
Ein weiterer Aspekt ist der Klimaschutz, da jede stromsparende Maßnahme auch die Emission von Treibhausgasen senkt. Das Ziel von Bundesumweltminister Gabriel ist bekannt: Bis 2020 will er den Stromverbrauch senken und die Energieeffizienz verbessern, um die Emission von Kohlendioxid um 40 % zu reduzieren. Das geht nicht, ohne die Effizienz von Pumpen zu verbessern, sind doch Pumpensysteme erheblich am Stromverbrauch beteiligt.
Nicht zuletzt ist dieser Vorteil von Gewicht: Ein optimal ausgelegtes Pumpensystem bietet auch für die Wartung und Lebensdauer der Anlagenkomponenten große Vorteile.
Block- und Normpumpen
Grundfos bietet im Rahmen der Industriedivision unter der Bezeichnung E-Solutions für eine ganze Reihe von Branchen spezifische Systemlösungen an. E-Solutions-Pumpen weisen durch den Einsatz drehzahlgeregelter Hocheffizienz-Pumpen mit standardmäßigen EFF1-Motoren eine hohe Energieeffizienz auf und bieten durch die Möglichkeit der Bus-Anbindung an die Leittechnik stabile und transparente Prozesse.
Um Betreibern in der verfahrenstechnischen Industrie auch bei höheren Leistungsanforderungen eine Chemienorm-Ausführung anbieten zu können, hat Grundfos die Norm- und Blockpumpen der Baureihe NK/NB weiterentwickelt.
Diese Pumpen sind für Anwendungen konzipiert, wo große Flüssigkeitsmengen effizient und zuverlässig bewegt werden müssen. Wichtig für den industriellen Betreiber ist die Prozessbauweise der NB- und NK-Pumpen; sie ermöglicht einen einfachen Ausbau von Motor und Laufrad ohne zusätzliche Arbeiten an Pumpengehäuse oder Rohrleitungen. Bei beiden Aggregaten kann die gesamte Motor- und Laufradeinheit separat ausgebaut werden (Back-pull-out-Design).
Die drehzahlgeregelten Varianten NBE und NKE mit dem von Grundfos entwickelten MGE-Hocheffizienzmotor (EFF1 bis 22 kW verfügbar) bieten sich in Anlagen mit wechselndem Förderstrombedarf bei maximierter Energieeinsparung an. Als elektronisch geregelte Pumpe ist ein Anschluss an die Buskommunikation möglich. Für Leistungen über 22 kW können die externen Frequenzumrichter der Baureihe CUE eingesetzt werden (für Pumpenantriebe bis 250 kW). Bedienoberfläche und Funktionalität beider E-Solutions, ob mit integriertem oder externem Frequenzumformer, sind identisch und speziell für Grundfos-Pumpen konzipiert. Die durchgängige Bedienerführung beider Varianten kommt dem Personal des Betreibers entgegen, da mehrfache Schulungen entfallen können.
Als Fortentwicklung bietet Grundfos diese Baureihen auch als NKG bzw. NBG gemäß DIN EN 22858 (Chemienorm) in PN 16 an. Diese Pumpen zeichnen sich durch eine robustere Bauart aus, die einen Einsatz in anspruchsvolleren Anwendungen ermöglicht.
Stabilisierte Prozesse
Neben dem hohen Energieeinsparpoten- zial von NB(E)/NK(E)- bzw. NBG(E)/NKG(E)-Pumpen bieten E-Solutions als weiteren Vorteil die Einbindung in übergeordnete Leitsysteme. Alle E-Pumpen sind standardmäßig mit einer RS485-Genibus-Schnittstelle ausgestattet. E-Pumpen mit 11 bis 22 kW sind zudem mit folgenden BUS-Modulen, die in einem Steckplatz im Motor installiert werden, lieferbar: LonWorks, Profibus, Modbus und GSM-Modem (ab November auch BACNet). Im Leistungsbereich bis 7,5 kW stehen externe Gateways und Module zur Anbindung an die genannten Datenbussysteme zur Verfügung. Das ermöglicht den Austausch von Parameter- und Prozessdaten zur zentralen Überwachung, Steuerung und eventuellen Visualisierung des Pumpenbetriebs, unabhängig vom verwendeten Bussystem.
Wichtig ist die Auswertung/Umsetzung der Daten zur intelligenten Einbindung der Pumpe in eine Anlage, um Prozessabläufe zu optimieren:
  • Produktschonende Abläufe schaffen: Das Abgleichen des Pumpenbetriebs mit anlagentypischen und anlagenbedingten Abläufen minimiert die Beeinträchtigung sensibler Medien.
  • Schonender Pumpenbetrieb: Fehlbetrieb wie Kavitation, Druckstöße oder Überlast ermitteln und im Programmablauf vermeiden.
  • Energiebewusster Umgang: Zielgerechter Einsatz senkt die Energiekosten; die hydraulische Leistungsnutzung wird effektiver.
  • Wartungsintervalle der Pumpe optimieren: Regelmäßige Wartung der Verschleißteile einer Kreiselpumpe senkt die Störanfälligkeit und erhöht die Lebensdauer der Pumpe.
  • Beim Reinigen von Anlagen der Pharma- und Food-Industrie ist ein drehzahlverstellbarer Antrieb ebenfalls von Vorteil: Die Pumpe arbeitet dann mit der maximalen Drehzahl, um das gewünschte höhere Fördervolumen für die CIP-Reinigung bereitzustellen.
Das Produkt-Programm an drehzahlregelbaren E-Pumpen verwendet im Leistungsbereich 1,5 bis 22 kW die von Grundfos selbst entwickelten und gefertigten MGE-Motoren: Dabei handelt es sich um einen drehzahlgeregelten Motor, der auf einem EFF1-Hocheffizienzmotor basiert. Durch den integrierten Frequenzumrichter und PI-Regler mit frei verwendbarem Sensoreingang, kann eine Vielzahl von Pumpenfunktionen realisiert werden. Diese sind auf individuelle Anforderungen innerhalb einzelner Prozesse abgestimmt und bieten daher ein Höchstmaß an Komfort und Sicherheit.
Die Motorelektronik befindet sich in einem robusten Aluminiumgehäuse, das Schutz gegen mechanische Einwirkungen und gegen Vibrationen bietet. Zudem werden die Leiterplatten nicht über Kabel, sondern durch Systemträger und Stecker verbunden; das bietet eine höhere Stabilität. Der Klemmenkasten mit dem integrierten Frequenzumrichter wird über die Motorlüftung gekühlt, es ist also kein eigener Lüfter erforderlich.
Der intelligente Pumpenantrieb erreicht den Betreiber auf Wunsch vorkonfiguriert und anschlussfertig – ein zusätzliches Set-up für die Ansteuerung ist nicht notwendig. Die Leistung und Funktion der Pumpen sind dokumentiert, da jede einzelne Pumpe werkseitig auf dem Pumpenprüfstand nass geprüft wird.
Halle 8.0, Stand B25
Online-Info www.cav.de/0509400
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