Für hohe Nennleistung

Dimitrios Antonopoulos, Stefan Rausch

Das BASF-Werk in Ludwigshafen ist der weltgrößte Chemiestandort, der von einem einzelnen Unternehmen betrieben wird. In diesem Verbundstandort kann die BASF durch die Vernetzung ihrer Produktionsanlagen eigene Produkte und Nebenprodukte sowie Energie sehr effizient nutzen. Eines der vielen hier erzeugten Produkte ist Butanol, das zur Herstellung von Lösemitteln verwendet wird. Als kürzlich der Umbau der Butanol-Anlage anstand, investierte die BASF auch in neue Förderpumpen. Beim Antriebssystem wurde – aus baulichen und wirtschaftlichen Gründen – beschlossen, eine kompakte Pumpe zu verwenden und bei dieser mit einem Frequenzumrichter die Drehzahl von 50 auf 60 Hz heraufzusetzen. Damit ließ sich genau die gewünschte Leistung erzielen. Als Frequenzumrichter wurde ein Sinamics G150 aus der neuen Antriebsfamilie Sinamics der Siemens AG ausgewählt. Diese Frequenzumrichter sind auf Antriebsaufgaben großer Leistung zugeschnitten, die keine Netzrückspeisung erfordern.

Wie alle Sinamics-Reihen profitiert auch Sinamics G150 von der familienübergreifend einheitlichen und einfachen Projektierung, Inbetriebnahme und Bedienung. Beispiele sind die Engineering-Tools: Sizer für die Projektierung sowie Starter für Inbetriebnahme und Diagnose. Sinamics-Geräte für große Leistungen wie G150 haben ein Bedienfeld (AOP 30) mit selbsterklärenden Texten in der Menüführung, die über das Grafikdisplay mit Klartextanzeige dargestellt werden. Zusätzliche Handbücher sind damit überflüssig. Der gewählte Antrieb lässt sich werkseitig auf seine speziellen Aufgaben vorkonfigurieren und somit besonders schnell in Betrieb nehmen und einfach bedienen. Durch die durchdachte, übersichtliche Bedienphilosophie muss sich der Kunde nur mit den Funktionalitäten der Antriebe beschäftigen, die er wirklich in seiner Anwendung braucht.

Darüber hinaus sind Sinamics-G150- Schrankgeräte besonders kompakt und benötigen wenig Stellfläche. Bei Neubauten lassen sich damit Schalträume kleiner und kostengünstiger dimensionieren, bei vorhandenen Anlagen vereinfacht sich die Integration. Selbst bei vollem Betrieb sind Geräuschwerte von nur 69 db (A) auch bei Schrankgeräten mit Leistungen von mehreren 100 kW typisch. Deswegen kann auf Schallschutzmaßnahmen verzichtet werden. Durch die serienmäßige Profibus-Schnittstelle und weitere analoge und digitale Schnittstellen lassen sich die Geräte leicht in übergeordnete Automatisierungssysteme einbinden.

Abgesehen von den genannten branchenunabhängigen Vorteilen erfüllen G150-Geräte alle Anforderungen der chemischen Industrie: Wie auch an anderen Chemie-Standorten sind die Frequenzumrichter im BASF-Werk Ludwigshafen mit Namur-Klemmenleisten sowie Namur-Funktionalitäten ausgestattet. Neben der Namur-Klemmenleiste ist beim Sinamics G150 das Profibus-Profil Profidrive 4.0 direkt in der Betriebsart Verfahrenstechnik wähl- bzw. einstellbar. Ebenfalls gewährleistet ist die sichere elektrische Trennung nach PELV. Zur Begrenzung der bei IGBT-Spannungszwischenkreisumrichtern üblichen steilen Spannungsflanken sowie der Leiter/Leiter-Spannung am Motor stehen du/dt-Filter zur Verfügung, die den Spannungsgradienten auf Werte kleiner 500 V/µsec begrenzen. Darüber hinaus wird die Leiter/Leiter-Spannung auch bei langen Motorleitungen auf Werte begrenzt, die dem Scheitelwert der Netzspannung entsprechen. Ein EMV-Filter für die sekundäre Umgebungskategorie C3 gemäß EN61 800–3 ist standardmäßig eingebaut. Die Leistungsabschaltung des Frequenzumrichters erfolgt durch ein vorgeschaltetes Schütz bzw. – ab 800 A – durch einen Leistungsschalter. Mit Spannungsklassen von 380 über 500 bis 690 V und Leistungen bis 1500 kW decken Sinamics-G150-Umrichter den Großteil der Antriebsaufgaben großer Leistung in der chemischen Industrie ab: Mixer, Extruder, Kompressoren, Lüfter und Pumpen aller Art.

Oft bringt hier die Fähigkeit des Frequenz-umrichters, die Motordrehzahl zu steuern, große Vorteile. So lassen sich über die variable Motordrehzahl branchentypische Prozesse wie das Fördern und Dosieren von Produkten bei kürzeren Reaktionszeiten wesentlich exakter steuern als mit mechanischen Regelkonzepten. Zudem schont der drehzahlveränderbare Betrieb durch sanften An- und Auslauf die Mechanik des gesamten Antriebstranges und verhindert beispielsweise Druckwellen in Rohrleitungssystemen. Ungünstige Betriebszustände wie Kavitation, Gas- oder Feststoffmitförderung, Überschallverdichtungsstöße sowie Schwingungen lassen sich mit Frequenzumrichtern vermeiden. Nicht zuletzt spart der drehzahlveränderbare Betrieb insbesondere bei Anwendungen mit quadratischem Lastmoment, also Strömungsmaschinen wie Pumpen und Lüfter, im Vergleich zu Festdrehzahlmotoren sehr viel Energie – je nach Anlagenkennlinie bis zu 50 %. Aufgrund der großen Einsparungen amortisiert sich die Anschaffung eines Frequenzumrichters oft schon nach einigen Monaten.

cav 439

Sinamics G150 und andere Antriebslösungen

ZVEI Elektrische Antriebe

Antriebstechnik im VDMA