ABB legt bei den 2018 in Hannover präsentierten Produkten und Lösungen besonderes Augenmerk auf die digitale Wertschöpfung. Alle Komponenten und Lösungen sind in die digitale Plattform ABB Abbility eingebunden. ABB Ability bündelt das gesamte Portfolio an digitalen Lösungen und Services des Unternehmens über alle Branchen hinweg. Jonas Sporendonk, Digital Portfolio Manager bei ABB, stellte in Frankfurt den neuen ABB Ability Smart Sensor für Pumpen vor, eine logische Weiterentwicklung der bereits in der Motorentechnik verwendeten Lösung. Mit dem bereits 2016 auf der Hannover Messe eingeführten ABB Ability Smart Sensor für Motoren beantwortete ABB laut Sporendonk die Frage, wie der Mittelstand von der Digitalisierung profitieren kann. Durch vorausschauende Wartung können Stillstandzeiten um bis zu 70 % reduziert, die Motorlebensdauer um bis zu 30 % verlängert und der Energieverbrauch um bis zu 10 % gesenkt werden. Die Lösung für Pumpen basiert auf derselben Hardware. ABB hat die Algorithmen entsprechend angepasst, sodass sich aus den bei der Pumpe gemessenen Drehzahlen und Vibrationen Unwuchten, Kavitation oder Verstopfungen ableiten lassen. „Mit unseren Produkten und Lösungen versuchen wir, Risiken wie Stillstand und Arbeitssicherheit oder Ineffizienzen beispielsweise durch falsch dimensionierte Anlagen zu minimieren. Denn dadurch werden Werte frei,“ erklärte Sporendonk.
Innovativer Partner
Für die Weiterentwicklung der Smart-Sensor-Technologie hat sich ABB einen innovativen Mittelständler mit an Bord geholt. Der Pumpenhersteller Egger ist für seine Innovationsfreude bekannt. Auf der ständigen Suche nach Verbesserungsmöglichkeiten erregte der ABB Ability Smart Sensor, der drohende Probleme bei der Motortechnik durch Fernüberwachung frühzeitig erkennbar macht, die Aufmerksamkeit des im Schweizer Cressier ansässigen Unternehmens. Wenn smarte Sensoren Motoren vorausschauend überwachen können, warum sollten sie dieselben wertvollen Dienste nicht auch für Pumpen leisten können, überlegten die Egger-Verantwortlichen und nahmen Kontakt mit ABB auf. Gemeinsam beschlossen die beiden Unternehmen, einen auf die speziellen Erfordernisse von Pumpen zugeschnittenen, neuen smarten Sensor zu entwickeln.
Die Forderung seitens des Pumpenherstellers war, durch die neue Technologie die Intervalle zwischen den Pumpenstillständen zu verlängern. Abwasserpumen fallen in der Regel ohne Vorwarnung aus. Um typischen Problemen wie Verstopfungen vorzubeugen, müssen sie daher mitunter mehrmals pro Woche auf Verdacht überprüft werden.
Ausgehend von der bewährten Hardwarebasis wurden die Motorsensoren so adaptiert, dass sie mithilfe eines Temperatursensors, eines Akustiksensors und eines Vibrationssensors nun auch Werte wie Pumpendrehzahl, Temperatur, und Gesamtvibration auslesen können. Aus diesen Daten lassen sich Kavitation oder Verstopfungen ableiten. Die Daten sind direkt an der Pumpe über Bluetooth abrufbar oder werden über ein Gateway in die Cloud übertragen. ABB und spezialisierte Partnerunternehmen führen in der Cloud Analysen durch, um relevante Tendenzen zu erkennen und zukünftig Cloud-basierte Services durchführen zu können.
Erfolgreich getestet
Die ersten, Ende Juli 2017 durchgeführten Tests in den Egger-Prüfeinrichtungen in Cressier verliefen zufriedenstellend. Inzwischen hat ABB erste Prototypen geliefert, um sie in der realen Betriebsumgebung zu testen. In diesen Pilotanlagen kommt auch bereits der gesamte digitale Background der ABB-Ability-Smart-Sensor-Technologie zum Einsatz: Zustandsmeldungen und Leistungskennzahlen werden über ein Gateway an die Egger-Cloud übertragen. Egger hat die Sensoren sowohl an der Pumpe als auch am Motor befestigt und kann so beide Komponenten überwachen. Anhand der Daten kann nicht nur der Zustand überwacht, sondern auch der optimale Betriebspunkt der Pumpe bestimmt und dadurch die Wirtschaftlichkeit der Anlage erhöht werden. Egger wird die mit den Smart Sensors ausgerüsteten Abwasserpumpen erstmals auf der IFAT 2018 in München vorstellen. Und ABB hat laut Sporendonk das Ziel, mit weiteren Maschinenbauern ähnliche Projekte durchzuführen.
Rückspeisefähige Antriebe
Ebenfalls eingebettet in ABB Ability ist die neue Generation rückspeisefähiger ABB-Frequenzumrichter, die Fred Donabauer, Leiter Produktmanagment LV Drives bei ABB, vorstellte und die auf der Hannover Messe 2018 zu sehen sein werden. Sie speisen Bremsenergie von Elektromotoren als annähernd oberschwingungsfreien Strom ins Netz zurück und helfen dadurch, Energie zu sparen. Typische Applikationen für dieses „Energierecycling“ in der Prozesstechnik sind zum Beispiel Zentrifugen und Dekanter, aber auch Fördereinrichtungen aller Art.
Die rückspeisefähigen Frequenzumrichter ACS880 decken einen Leistungsbereich von 4 bis 3200 kW ab. Zudem macht die geringere Wärmeabgabe eine weniger aufwendige Klimatisierung des Elektroraums notwendig. Besonders hervorzuheben sei laut Donabauer auch der geringe Platzbedarf. „Im Vergleich zur Widerstandsbremsung und zu modularen rückspeisefähigen Lösungen benötigen die ACS 880 85 % weniger Platz.“ Ausschlaggebend sei hierbei, dass die Geräte mit Schutzart IP 55 nicht notwendigerweise in einen Schrank eingebaut werden müssen.
Ein weiterer Vorteil: Die rückspeisefähigen ABB-Frequenzumrichter verhindern Oberschwingungen bevor sie auftreten. Der ACS880 kann den Cosinus Phi der Grundschwingung zur Optimierung der Blindleistung unter allen Lastbedingungen auf Eins regeln und erfüllt Oberschwingungsnormen wie IEEE519, IEC61000–3–12 und G5/4 in vollem Umfang. Darüber hinaus zeichnen sich rückspeisefähige Frequenzumrichter durch eine hohe Störfestigkeit gegenüber Netzstörungen aus und können die Motorspannung auch bei instabiler Einspeisung stabil halten oder sogar erhöhen. Die Frequenzumrichter sind mit der Drehmomentregelung DTC ausgestattet und bieten damit eine präzise und dynamische Drehzahl- und Drehmomentregelung.
Neben allen diesen Vorzügen dient der Frequenzumrichter ACS880 auch als multipler Sensor, der wichtige Informationen wie Motordrehzahl, Motordrehmoment, Motorströme, verschiedene Temperaturen und viele andere Parameter ausliest. Diese Daten stehen dann für die Diagnose, Fernüberwachung und Prozessoptimierung über ABB Ability zur Verfügung.
Thermischer Massedurchflussmesser
Und noch ein Gerät, das die Anlageneffizienz erhöht und gleichzeitig in die digitale Welt integriert werden kann, wird in Hannover zu sehen sein: der thermische Massedurchflussmesser Sensymaster zur Messung von Gasen. Die Geräte basieren auf dem Prinzip des Heißfilmanemometers und zeichnen sich durch eine kurze Ansprechzeit, einen sehr großen Messbereich bei gleichzeitig einfachem und robustem Aufbau aus. Ein elektrisch beheizter Widerstand wird von dem Messmedium umströmt und abgekühlt. Der zur Wiedererlangung der Übertemperatur notwendige Strom ist direkt proportional zur Masse des vorbeiströmenden Gases.
Diese direkte Massemessung erfordert keine zusätzliche Druck- oder Temperaturkompensation in der Messungund bietet einen großen Arbeitsbereich von 1:150, der bei nahezu Null beginnt. Durch die sehr kleinen, in den Gasstrom hineinragenden Messelemente entsteht nur ein minimaler Druckverlust und die Ansprechzeit von 0,5 s erlaubt eine dynamische Messung und damit eine exakte Prozesssteuerung. Die hohe Genauigkeit der Messung von ±0,6 % vom Messwert bei gleichzeitig hoher Wiederholgenauigkeit prädestiniert den Sensymaster für eine Vielzahl anspruchsvoller Anwendungen in zahlreichen Bereichen der Prozessindustrie. „Von Edelgasen bis Wasserstoff lassen sich alle technischen Gase mit hoher Genauigkeit messen und bilanzieren“, erklärte Reinhard Poft, Business-Development/BU Measurement & Analytics, ABB, in Frankfurt. „Aufgrund der hohen Genauigkeit können mit den Geräte sogar Leckagen erfasst werden.“
Die verwendeten Dünnschichtwiderstände aus Platin sind auf einem keramischen Trägermaterial aufgebracht und sorgen so für eine hervorragende Langzeitstabilität der Messungen. Gleichzeitig ist die kleine Masse der Sensoren verantwortlich für schnelle Reaktionszeiten und eine Einsatztemperatur von bis zu 300 °C. Das Messelement ist von einem Schutzrahmen umgeben, der für eine optimale Anströmung sorgt und das Messelement vor Schmutz schützt.
Volldigitale Elektronik
Der Sensymaster ist nach den Coriolis-Durchflussmessern die zweite ABB-Gerätefamilie, die auf der volldigitalen Elektronikplattform basiert. Sie vereinheitlicht das Erscheinungsbild, die Bedienung und letztlich auch die Wartung unterschiedlicher Messinstrumente. Die volldigitale Elektronik sorgt für ein geringes Signalrauschen und damit für hohe Genauigkeit. Das Sensorapplicationmemory erlaubt eine redundante Datenspeicherung zur Erhöhung der Datensicherheit. Bei einem Plug-&-Play-Tausch der Elektronik bleibt die Konfiguration vollständig erhalten. Die Easysetup-Funktion verkürzt die Inbetriebnahmezeit auf wenige Minuten. Über den Applicationelector stehen bis zu acht unterschiedliche Applikationen für den flexiblen Messgeräteeinsatz zur Verfügung. Eine integrierte Datenbank ermöglicht es, eine Anzahl unterschiedlicher Prozessgase frei auszuwählen. Schließlich gewährleistet die integrierte Verifikations- und Diagnosefunktion hohe Verfügbarkeit bei gleichzeitig minimalem Wartungsaufwand. Die Sensorcheck-Funktion dient zur Überprüfung der thermischen Messelemente.
Ein modulares I/O-Konzept mit bis zu fünf Signalausgängen ermöglicht es, zusätzlich zu den drei Standardausgängen Einsteckkarten zu installieren, die die Kommunikationsmöglichkeiten und die Funktionalität weiter erhöhen und die automatisch von der Gerätesoftware erkannt werden. Zwei Erweiterungskarten können direkt vor Ort gesteckt werden. Sie können Stromausgänge, Digitalein- oder -ausgänge oder eine 24-V-Stromversorgung beinhalten.
Der Sensymaster ist in zwei Baureihen verfügbar: Die Geräte der FMT200-Reihe sindspeziell für die einfache Systemintegration geeignet, wohingegen die Geräte der FMT400-Reihe in industriellen Anwendungen zum Einsatz kommen. In beiden Reihen gibt es Geräte mit unterschiedlicher Genauigkeit und Funktionalität, je nach Anforderung der jeweiligen Anwendung.
Suchwort: cav0318abb
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Daniela Held
Redakteurin
