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antriebstechnik 10/2017

antriebstechnik 10/2017

STEUERN UND

STEUERN UND AUTOMATISIEREN Glücks-Pilze Frequenzumrichter sparen Energie in irischer Champignon-Produktion Auf der Suche nach Möglichkeiten zur Energieeinsparung und höherer Systemzuverlässigkeit wandte sich Codd Mushrooms, einer der größten irischen Champignon-Produzenten, an Mitsubishi Electric und den Systemintegrationspartner MPAC. Das Ergebnis ist eine SPS-basierte Lösung, in der Frequenzumrichter zum Einsatz kommen. Wie lassen sich so 5 400 kWh pro Woche und bis zu 40 000 EUR pro Jahr einsparen? Das irische Familienunternehmen war besonders an Energieeinsparungen im Kaltwassersystem der Produktion und einer Steigerung der Systemzuverlässigkeit interessiert. Das Kaltwassersystem zieht sich durch verschiedene unabhängige Produktionsbereiche, die individuellen Anforderungen, unter anderem der Produktionsstatus sowie Umweltbedingungen, entsprechend beheizt oder gekühlt werden müssen. Ein industrielles Kühlaggregat kühlt das Wasser des Systems auf 5 °C ab, diese Temperatur wird in einem isolierten Puffertank gehalten. Im laufenden Betrieb wird das gekühlte Wasser aus dem Tank durch das Kaltwassersystem gepumpt. Es fließt durch Wärmetauscher, wird in Rücklauferhitzer zurückgespeist und mischt sich dort mit wärmerem Wasser. Das Kühlwasser fließt deutlich wärmer in den Puffertank zurück. In Folge steigert das Kühlaggregat seine Leistung, um die Temperatur im Tank wieder auf 5 °C abzusenken. Um eventuelle Energieeinspa- Oliver Endres ist European Product Manager Energy/Inverter bei Mitsubishi Electric Europe B.V. in Ratingen rungen zu prüfen, kontaktierte Codd Mushrooms den örtlichen Mitsubishi Electric Systemintegrator MPAC. Geschäftsführer Matt Pender blickt zurück: „Es war nicht möglich, den zu erwartenden Kühlbedarf mit dem bestehenden System zu berechnen. Die Anlage lief immer mit voller Auslastung. Tatsächlich effizient arbeitete das System nur dann, wenn die volle Leistung benötigt wurde. In der Praxis entwickelt sich der Kühlbedarf allerdings dynamisch. Nur selten ist die volle Systemleistung gefragt. Und selbst dann ist der Bedarf nicht konstant. Dabei kommen verschiedene Faktoren ins Spiel, darunter die Anzahl der zu kühlenden Räume, der konkrete Produktionsstatus, die Umgebungstemperatur, die wiederum von lokalen Wetterbedingungen abhängt, und die Luftfeuchtigkeit.“ Auch ohne Bedarf pumpte das System die maximale Wassermenge durch die Produktion. Wenn es nicht die Wärmetauscher durchlief, heizte sich das Wasser dennoch auf, bedingt durch Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit, sobald es den Puffertank verließ. Floss es anschließend zurück in den Tank, so erhöhte sich die Temperatur des dort gespeicherten Wassers. Der Kältekompressor kühlte das Wasser ab, obwohl es nicht genutzt worden war. Eingehende Untersuchung MPAC durchleuchtete die Ineffizienzen und Verbesserungspotenziale des Kaltwassersystems; in einem Prüfzeitraum von sieben Tagen verbrauchte das System 6 115 kWh. Theoretisch hätte sich die Effizienz durch Ausschalten bei mangelndem Bedarf maximieren lassen, es wäre allerdings nicht mehr möglich gewesen, Bedarfsänderungen zu erfassen. „Das System wäre ohne gespeichertes Kühlwasser extrem langsam“, so Pender. Müsste der Produktionsbereich spontan gekühlt werden, würde die Anlage nur schleppend reagieren. Die von MPAC entwickelte Lösung kann den jeweiligen Kühlbedarf berechnen. Die Primärpumpe, die Wasser zwischen dem Kältekompressor und dem Puffertank zirkulieren lässt, die Sekundärpumpe, die den unteren Teil der Produktion versorgt, sowie die Twin-Set- Pumpe für den oberen Teil werden von Mitsubishi Electric FR-F740 Frequenzumrichtern gesteuert, die wiederum über CC-Link an eine SPS angebunden sind. Sensoren

Innovation & Excellence erfassen sämtliche Pro zessvariablen, alle analogen und digitalen Daten werden über die Remote-E/A-Einheit Mitsubishi Electric ST Lite in die SPS eingespeist. Diese berechnet den tatsächlichen Kühlbedarf und sendet Steuersignale an die Frequenzumrichter. So entspricht die Wassermenge stets dem aktuellen Bedarf. Über ein HMI der GOT-Serie lässt sich der Prozess visualisieren und die Anlage bedienen. „Mit dem neuen System laufen die Pumpen effizienter“, erklärt Pender. „Die Menge an Warmwasser, die zurück in den Puffertank fließt, konnte deutlich reduziert werden. Aufgrund einer Art Kettenreaktion im Primärkreislauf muss das Kühlaggregat nun wesentlich weniger arbeiten.“ Der Energieverbrauch von Zentrifugalpumpen entwickelt sich exponentiell zur Geschwindigkeit. Selbst eine geringe Reduzierung des Tempos kann zu einer erheblichen Energieeinsparung führen. „Wir haben zu unterschiedlichen Tageszeiten Zu- und Abnahmen des Bedarfs festgestellt“, so Pender. „Der Vorteil unserer Steuerungslösung liegt darin, dass sie die Last konstant misst und entsprechend reagiert, sodass das System stets am maximalen Betriebspunkt arbeitet.“ Monitoring des Energieverbrauchs Nach der Installation des Steuerungssystems überwachte MPAC den Bedarf über einen Zeitraum von sieben Tagen. Dabei stellten die Experten einen Rückgang des wöchentlichen Energieverbrauchs von 6 115 auf 664 kWh fest. Zusätzlich wurden durch den Umstieg auf Frequenzumrichter die elektrischen und mechanischen Belastungen reduziert. Außerdem wurde den Stößen, die beim Starten und Stoppen der Pumpen entstehen, Abhilfe geschaffen – es kommt nicht mehr zu Wasserschlägen. Auch die Betriebsbeanspruchung der Pumpen konnte gesenkt werden. „Vor dem Upgrade hatten wir bereits ein paar Mängel bei mehreren Dichtungen und Lagern festgestellt“, sagt Pender. „Das Upgrade sollte sich jedoch sehr positiv auf die Wartungsanforderungen und Reparaturkosten auswirken und zugleich die Lebensdauer des Motors und der angetriebenen Komponenten erhöhen.“ Codd-Mushrooms Geschäftsführer Raymond Codd resümiert: „Die Zusammenarbeit mit MPAC verlief reibungslos. Durch den Einsatz von branchenweit führenden Mitsubishi Electric Lösungen konnten wir die Kühlprozesse automatisieren und unsere Produktivität und Effizienz erhöhen.“ Fotos: Thinkstock und Mitsubishi Electric Europe B.V. www.mitsubishielectric.com Pilzproduktion Ein Video zur Pilzproduktion von Codd Mushrooms finden Sie unter http://bit.ly/2rFx9XI Achse mit eisenlosem Motor Maßgeschneiderte Linearmotorachsen mit Direktantrieb schmale, breite, hohe und flache Achsen hohe Dynamik und Genauigkeit schnell lieferbar kompatibel mit beliebigen Servoreglern 3-Achssystem mit Linearmotorachsen 01 Die Produktions- und Verpackungsanlage von Codd Mushrooms gilt als eine der modernsten in Europa 02 Das SPS-basierte Steuerungssystem spart über 5 400 kWh pro Woche Besuchen Sie uns auf der Motek in Stuttgart: 09. - 12.10.2017 Halle 8, Stand 8203 Wir freuen uns auf Sie! SINADRIVES Deutschland Unsöldstrasse 2 80538 München | Deutschland Tel: +49 (0) 89 255 575 898 Fax: +49 (0) 89 255 575 899 www.sinadrives.com info@sinadrives.com

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