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Echte Sparschweine

Frequenzumrichter sorgen für einen energieeffizienten Betrieb von Pumpen
Echte Sparschweine

Wurden bis vor einigen Jahren bei der Auswahl von Pumpensystemen lediglich die Anschaffungs- und Installationskosten berücksichtigt, so stehen heute die gesamten Lebenszykluskosten im Mittelpunkt. Einen entscheidenden Einfluss auf die Lebenszykluskosten haben die beiden Parameter Energie und Instandhaltung. Beide kann der Anwender durch Einsatz moderner Frequenz-umrichter zur Drehzahlregelung positiv beeinflussen.

Gerhard Vogel

Ob in der Abfüllung, zur Mischung verschiedenster Rezepturen oder auch in Sekundärprozessen wie der Wasseraufbereitung – kein Bereich eines modernen Produktionsbereichs in der Getränkeindustrie kommt ohne Pumpen aus. Einer der größten Kostenfaktoren bei den Lebenszykluskosten sind die Energiekosten. Vor allem dann, wenn Pumpensysteme kontinuierlich in der Produktion in Betrieb sind. Gerade in älteren, bereits installierten Systemen schlummern meist erhebliche Potenziale zur Energieeinsparung. Das kommt daher, dass der Großteil aller Pumpenantriebe überdimensioniert ist, da Planer und Anwender sie auf den Worst Case ausgelegt haben. Diese überdimensionierten Pumpen verbrauchen unnötig Energie, da sie mit voller Leistung laufen und alle Volumenstromänderungen zum Teil auch heute noch über Drosselventile erfolgen. Anders bei der Drehzahlregelung. Hier sorgt die Anpassung der Drehzahl und damit der Förderleistung für eine Verschiebung des Betriebspunkts auf der Anlagenkennlinie hin zum energiesparenden Betrieb. Denn es sinkt nicht nur der Durchfluss in der Anlage, sondern vor allem auch der Energieverbrauch der jeweiligen Pumpe. Insgesamt betrachtet können Anwender von Pumpenantrieben pro Jahr ca. 15 Mrd. kWh einsparen.
Moderne Geräte, wie die modularen VLT-Frequenzumrichter von Danfoss, setzen genau dort an und fahren die Pumpen drehzahlgeregelt stets im optimalen Betriebspunkt. Sie lassen sich durch steckbare Erweiterungsmodule jederzeit an die jeweilige Applikation anpassen. Dabei können Anwender die VLT-Frequenzumrichter sowohl zentral in Schalträumen oder Schaltschränken einsetzen – die Geräte unter-stützen Motorleitungslängen bis 150 m geschirmt und 300 m ungeschirmt – als auch aufgrund der hohen Schutzart bis IP 66 direkt in den hygienekritischen Bereichen montieren. Durch eine robuste Lackierung halten die Umrichter auch häufigen Reinigungszyklen stand. Neben der eigentlichen Drehzahlregelung bieten die modularen Antriebe darüber hinaus weitere Funktionen, die Energiekosten zusätzlich zu senken. Eine dieser Möglichkeiten ist die automatische Energieoptimierung, kurz AEO. Damit lässt sich durch Absenkung der Motorspannung im Teillastbetrieb eine zusätzliche Energieeinsparung von ca. 5 % erreichen, was sich über die gesamte Lebenszeit deutlich bemerkbar macht. Eine weitere Möglichkeit bietet ein vorhandener Energiesparmodus oder Sleep-Modus. Er erlaubt einem Pumpensystem, das bei minimaler Drehzahl arbeitet und nahezu keine Last aufnimmt zu stoppen. Steigt die Leistungsnachfrage im System wieder an, erkennt ein Frequenzumrichter mit dieser Funktion dies automatisch und regelt auf den erforderlichen Durchfluss. So läuft die Pumpe nur, wenn sie tatsächlich benötigt wird.
Alternativ bietet Danfoss auch spezielle Geräte für den dezentralen Einsatz in der Getränkeanlage an. Die VLT Dezentral FCD 300 überzeugen durch eine pulverbeschichtete, absolut glatte Oberfläche ohne Schmutznester und lassen sich daher ebenfalls auch dort installieren, wo aggressive Reinigungsmedien und Feuchtigkeit ihren Tribut fordern. Auch der Frequenz-umrichter selbst benötigt Energie zum Regeln und Steuern. Die Danfoss-Frequenz-umrichterserien verfügen über einen hohen Wirkungsgrad von mehr als 98 %, wobei Netzdrossel und EMV-Filter mit berücksichtigt sind.
Produktionsprozesse optimieren
Gerade bei der Abfüllung, aber auch beim Mischen und Zubereiten verschiedener Rezepturen, ist in der Getränkeindustrie eine genaue Pumpensteuerung unabdingbar. Die Umrichter lassen sich je nach Anlage und Applikation mit unterschiedlichen Feldbusschnittstellen ausstatten, die eine einfache und schnelle Kommunikation mit übergeordneten Leitsystemen ermöglichen. Auf diese Weise können Anbieter bei wechselnden Produkten und Rezepturen die entsprechenden Vorgaben für eine genaue und wiederholbare Dosierung einzelner Zutaten über die Feldbusse verteilen. Die intelligenten Frequenzumrichter steuern dann die Pumpen für die Mischung der genauen Abgabemenge und gewährleisten eine hohe gleichbleibende Produktqualität. Die Frequenzumrichter starten und stoppen sanft und regeln die Pumpensysteme stufenlos. Anders als beim direkt am Versorgungsnetz betriebenen Motor oder bei Stern-/Dreieck-Kombinationen tritt beim Frequenzumrichterbetrieb kein Momentenstoß auf. Das schont den gesamten Antriebsstrang bestehend aus dem Motor mit seinen Komponenten (Getriebe, Kupplung, Pumpe und Rohrleitungssystem). Treten während des Betriebes Schwingungen oder Resonanzen im Medium oder im Antriebsstrang auf, können diese Frequenzen im Frequenzumrichter ausgeblendet und dadurch der Anlagenverschleiß gemindert werden.
In Bezug auf die Instandhaltungs- und Reparaturkosten hat der Einsatz von fre-quenzumrichtergeregelten Pumpensystemen vor allem zwei Vorteile: Zum einen müssen während der Instandhaltungsarbeiten weniger Verschleißteile erneuert werden, dadurch sinken die Kosten für den Materialeinsatz. Zum anderen verlängern sich die Intervalle zwischen den Instandhaltungsarbeiten. Das senkt die Arbeitskosten. Der Vorteil liegt also in der geringeren Abnutzung der Systemkomponenten und dadurch in der Verlängerung der Lebensdauer des gesamten Pumpensystems und der Anlagenkomponenten.
Halle 7, Stand 509
dei 425

Moderne Frequenzumrichter bieten dem Betreiber von Pumpensystemen entscheidende Vorteile. Sie senken die Kosten für Investition, Energie, Betrieb, Instandhaltung und Reparaturen bei gleichzeitiger Optimierung der Prozesse und Verbesserung der Produktqualität. Dies gilt nicht nur für neue, sondern auch für die Modernisierung bestehender Anlagen. Frequenzumrichter treiben Pumpen schonend an, schützen diese gleichzeitig und erhöhen die Betriebssicherheit durch eine ausgeklügelte Systemkontrolle und -überwachung. Neben der Komfortsteigerung im laufenden Betrieb, sinken die Instandhaltungskosten aufgrund längerer Wartungsintervalle und die Energiekosten aufgrund des geringeren Verbrauchs. Danfoss verfügt mit seinen Speziallösungen über umfangreiche Erfahrungen in allen typischen Anwendungen der Getränkeindustrie.

VLT- Frequenzumrichter
Deutsche Energie Agentur
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