Die Bayerische Milchindustrie eG (BMI) ist eine Molkereigenossenschaft mit langer Tradition und internationaler Erfahrung. In Zapfendorf, im Norden Bayerns, liegt das größte Werk der BMI. Neben den Standardprodukten Magermilch- und Süßmolkepulver werden zunehmend Spezialerzeugnisse produziert. Mit modernen Verfahren der Ultrafiltration beispielsweise werden hochwertige Eiweißkonzentrate gewonnen. Diese Produkte gewinnen in der Ernährungsindustrie, der Diätetik, Kinderernährung und Reformkost immer mehr an Bedeutung. Die Milchzuckerherstellung und die Produktion von aufgefetteten Milch- und Molkeprodukten sowie die Trocknung teilentzuckerter Molke und Polyaminkonzentration runden das Produktionsprogramm ab. Ebenfalls am Standort Zapfendorf befindet sich das moderne Frischproduktwerk, in dem Butter, Sahne, Quark und Sauermilcherzeugnisse hergestellt werden.
Schrauben steigern Energieeffizienz
Aufgrund der steigenden Nachfrage und somit Produktion begann im Jahre 2014 die Planung einer neuen, größeren Reinigungsanlage für das bei der Herstellung von Milchprodukten anfallende Wasser. In vier Batchreaktoren sollte künftig chargenweise die Nährstofffracht der unterschiedlich anfallenden Wassermengen biologisch abgebaut werden. Vier Gebläse müssen hierbei die Luftversorgung der an diesem Prozess beteiligten Mikroorganismen sicherstellen.
Um die Betriebskosten der Wasseraufbereitungsanlage möglichst gering zu halten, wurden für die energieintensive Erzeugung der Belebungsluft die Drehkolbengebläse gegen Schraubengebläse der neuesten Generation ausgetauscht. Schraubengebläse sind für den Niederdruck optimierte, trocken bzw. ölfrei Luft verdichtende Schraubenkompressoren, die bereits ab einer Druckdifferenz von 400 mbar sehr effizient arbeiten. Aufgrund ihrer schraubenförmigen
Rotoren wie z. B. dem Sigma-Profil, erzielen diese Maschinen einen höheren Wirkungsgrad. Wenn wie im Fall bei BMI Differenzdrücke zwischen 600 und 800 mbar benötigt werden, bei obendrein vielen Betriebsstunden der Gebläse, dann ergibt sich eine deutliche Energie- und somit Kostenein-sparung.
Komplettpaket als Lösung
Bei BMI in Zapfendorf kommen FBS-M-SFC-Schraubengebläse mit integriertem Frequenzumrichter zum Einsatz, die zusätzlich noch mit der smarten Maschinensteuerung Sigma-Control 2 ausgestattet sind. Über diese Steuerung sind die Gebläse per Profibus an die Leitwarte direkt angebunden. Deren Betriebs- und Zustandsdaten werden dort visualisiert. Die Leitwarte gibt die Drehzahlen und damit den zu generierenden Volumenstrom an die Gebläse weiter. Die Gebläse werden über das Bussystem somit auch ferngesteuert.
Durch die Steuerungen und die Komplettbauweise sind diese Maschinen auch einsetzbar für Anwendungen, die sich hinter dem Begriff Industrie 4.0 bzw. Wasser 4.0 verbergen. Diese auch als 4. industrielle Revolution bezeichnete Umwälzung in der Industrieproduktion und nun auch Wassertechnik, erfordert als Grundlage die Möglichkeit einer umfassenden Kommunikation von Maschine zu Maschine bzw. mit einem übergeordneten Prozessleitsystem. Ziel ist eine flexiblere Ansteuerung der Maschine sowie die Diagnoe der Betriebs- und Zustandsdaten in Echtzeit (Condition Monitoring), um einen optimalen Betrieb zu gewährleisten und vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) betreiben zu können.
Echtzeitüberwachung
Als Analogwerte lassen sich beispielsweise in Echtzeit der Ansaug-, End- und Differenzdruck, die Ansaug-, End-, Öl- und Schallhauben-Innentemperatur und der Druckabfall am Ansaugfilter auslesen. Dazu kommen Gebläsedrehzahl, Stromaufnahme des Umrichters und Zwischenkreisspannung, wenn der Frequenzumrichter im Einsatz ist. Überwacht werden Temperatur und Stromaufnahme der Motoren, Ölniveau, Temperaturen auf Platinen der Leistungselektrik und vieles mehr.
Bei jedem dieser Werte sind Schwellwerte für die Meldung einer Warnung und Störung hinterlegt, die sich auch in das Prozessleitsystem mittels Busprotokoll implementieren lassen und so die Möglichkeit für eine einfache Überwachung bieten. Hinzu kommen noch Zähler für die Betriebsstunden der Maschine und deren Einzelkomponenten wie beispielsweise Verdichterblock, Motor, Steuerung, Leistungsteil, Wartungsteile usw. Auch bei den Wartungsteilen sind Zeitintervalle hinterlegt, die nach Ablauf
eine Wartungsmeldung generieren.
Aus Betreibersicht war die Entscheidung für die vielseitigen Plug-&-Play-Schraubengebläse eindeutig. Bei dem detaillierten Vergleich der Maschinen- und Steuerungsfunktionalitäten im Vorfeld, wurden auch Kosten für Schaltrelais und Überstromauslöser zum Anschluss von elektrischen Hilfsantrieben wie z. B. Ventilatoren, Öl- und Vakuumpumpen sowie Trafos und Auswertegeräte für Sensoren die Temperaturen, Drücke, Ölniveau oder sogar Öldruck berücksichtigt.
Erfasste Sensorsignale wurden ausgewertet, mit Schwellwerten hinterlegt und daraus
logische elektrisch geschaltete Aktionen
implementiert.
Die Inbetriebnahme der Schraubengebläse erfolgte schnell und reibungslos. Die Komplettheit des Lieferumfangs erleichterte nicht nur die Planung der Investitionskosten, sondern auch die Vergleichsrechnung der Energiekosten, da die Leistungsdaten für die vollständig betriebsbereite Maschine im Vorfeld transparent vorlagen. Falls die Fernsteuerung einmal ausfallen sollte, lassen sich die Gebläse unabhängig vom Prozessleitsystem einfach via Menüauswahl in der Sigma-Control-2-Steuerung ohne Umverdrahtung oder Umparametrierung in den Handbetrieb versetzen. Somit können diese Maschinen notfalls als letzte verbleibende funktionsfähige Insel die Mikroorganismen in
der Belebung mit Luft versorgen.
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Autor: Marcus Jungkunst
Produktsupport,
Kaeser Kompressoren
