antriebstechnik 6/2015

Robust und kompakt

Robust und kompakt Flüssigkeitsgekühlte Schranklösung für anspruchsvolle, industrielle Antriebsaufgaben Martin Sacherl Beengte Platzverhältnisse, schwierige Kühlung des Schaltraums, aggressive Atmosphäre: Oft sind es Umgebungsbedingungen vor Ort, die eine Antriebsaufgabe zur Herausforderung machen und kompakte, flüssigkeitsgekühlte Schranklösungen erfordern. Die gibt es nun standardmäßig im Rahmen durchgängiger Antriebstechnik. Martin Sacherl, Produkt Manager, Process Industries and Drives, Siemens AG, Nürnberg In vielen Anwendungsfeldern stellt nicht nur die Antriebsaufgabe selbst, sondern auch die Umgebung hohe Anforderungen an die Technik. Immer wichtiger wird auch der Effizienzgedanke: Wie kann der Energieverbrauch zur Kühlung minimiert, die Wärmeabfuhr möglichst effizient gestaltet werden? In all diesen Fällen bietet flüssigkeitsgekühlte Antriebstechnik Vorteile. Sie vereinfacht in hohem Maße das Klimatisieren des Schaltraums, sie ermöglicht hohe Schutzarten, die gezielte und kostensenkende Nutzung der Abwärme sowie eine energieeffiziente Kühlung mit klar definierten Energieströmen. Für raue Umgebungen Siemens hat sein Antriebsportfolio nun um modulare flüssigkeitsgekühlte Schranksysteme mit der Produktbezeichnung Sinamics S120 Cabinet Modules (CM) erweitert. Sie vereinen die Vorteile flüssigkeitsgekühlter Chassis-Geräte aus der Sinamics-Reihe mit denen der Schranksysteme aus dieser Antriebsfamilie: Gegenüber vergleichbaren luftgekühlten Schranksystemen wird Stellfläche eingespart – und das Antriebssystem kommt anschlussfertig ab Werk. Dabei sind die neuen flüssigkeitsgekühlten Schranksysteme modular und flexibel zusammenstellbar. In Funktionalität, Leistung und mit einem umfangreichen Optionspaket lassen sie sich an ein sehr breites Spektrum von Antriebsaufgaben anpassen. Sie sind über die bekannten Engineeringtools projektierbar und einfach per Artikelnummer und mit kurzen Lieferzeiten bestellbar. Als kundenspezifische Antriebslösung gab es flüssigkeitsgekühlte Sinamics-Schaltschränke im Rahmen von Engineering-to- Order-Aufträgen schon seit einiger Zeit. Für einen einfacheren Zugang hat der Automatisierungsausrüster seine flüssigkeits gekühlten Antriebsschränke nun konsequent zur Systemlösung mit durchgängig typgeprüften Komponenten ausgebaut und standardisiert. Es handelt sich also um praxis bewährte und selbst von anspruchsvollen Endkunden präferierte Technik, die nun standardmäßig zum Programm gehört. Flexibel kombinierbar Die flüssigkeitsgekühlten Schranksysteme Sinamics S120 CM gibt es derzeit für Leistungen zwischen 90 kW und 5700 kW im Niederspannungsbereich. Einsatzschwerpunkt sind Mehrachsanwendungen mit zentraler Netzanschaltung und Energieausgleich per Gleichstromzwischenkreis-Sammelschiene. Doch auch Einzelantriebe lassen sich einfach und effizient realisieren. Das Schranksystem selbst beruht auf einem hochwertigen Industriestandard und kann als werkseitig zusammengebaute Transporteinheit mit bis zu 2400 mm Gesamtbreite in 42 antriebstechnik 6/2015

200-mm-Schritten konfiguriert werden. Als aktive Komponenten stehen flüssigkeitsgekühlte Active Line Connection Modules (ALCM) mit Active Interface-Modulen (AIM), beziehungsweise Active-Line-Modulen (ALM) sowie Basic Line Connection- Modulen (BLM) und Motor-Modulen (Mo- Mo) zur Verfügung. Heat-Exchanger-Module ermöglichen die aktive Anbindung an externe Kühlsysteme – auch mit redundanten Pumpen und Drei- Wege-Ventil für den Betauungsschutz. Wärmetauscher für die Innenklimatisierung der Schaltschränke erlauben zudem eine geschlossene Ausführung. Damit lassen sich auch Ausführungen in Schutzarten IP55 einfach realisieren. Zusammen mit einem umfangreichen Optionspaket ergibt sich ein sehr vielseitiges und somit auch ein breites Spektrum an flüssigkeits gekühlter Schranklösungen, die schon ab Werk anschlussfertig geliefert werden. Geräuscharme Komponenten Ein sehr angenehmer Nebeneffekt der Flüssig keitskühlung ist die geringere Geräuschemission der Antriebskomponenten. Mit typischerweise bis zu 60 db (A) ist die Geräuschentwicklung der Ein-/Rückspeise- und Motor-Module äußerst moderat. Durch die höhere mechanische Dämpfung der Wasserkühlung ist auch die Schallabstrahlung der induktiven Komponenten etwas geringer als bei ihren luftgekühlten Pendants. Kostensenkende Antriebslösung Beim Einsatz des Schranksystems namens Sinamics S120 CM flüssigkeitsgekühlt sind attraktive Lifecycle-Kosten zu erwarten. Die Antriebslösung kann nun mit den gleichen Standardwerkzeugen projektiert, konfiguriert und in Betrieb gesetzt werden wie luftgekühlte Antriebe. Aufgrund der kostensenkenden und zeitsparenden Standardisierung bietet das modulare Baukastensystem die nötige Flexibilität für individuelle Antriebslösungen mit hohem Wirkungsgrad. Ein umfangreiches Optionsspektrum hilft dabei, die Anforderungen – selbst anspruchsvoller Anwendungen und Branchen – abzudecken. Da die Sinamics-Komponenten auch beim Betrieb mit Frostschutzmittel kein De- Rating erfordern, muss der Antrieb nicht mehr überdimensioniert werden. Und bei vielen Mehrachslösungen genügt aufgrund des Energieausgleichs über den Zwischenkreis eine Einspeiseeinheit mit niedrigerer Leistung als die Summenleistung aller Einzelantriebe – das schont das Projektbudget. Durch die Lieferung der Antriebslösung als anschlussfertige Einheit wird bei ihrer Installation ganz erheblich Zeit sowie Geld eingespart und das Risiko von Verzögerungen während der Inbetriebsetzung ist minimiert. Im Betrieb bewirkt die energieeffiziente Flüssigkeitskühlung dauerhaft reduzierte Kosten hinsichtlich Entwärmung von Schaltschrank und Schaltraum. Denn im Vergleich zur Luftkühlung muss bei Flüssigkeitskühlung nur ein Bruchteil des Volumenstroms bewegt werden. Zudem geschieht dies mit hoher Effizienz. Im Ergebnis fallen die Energiekosten für die Flüssigkeitskühlung Mit flüssigkeitsgekühlten Sinamics S120 CM gibt es nun einen einfach handhabbaren Systembaukasten für kompakte, flüssigkeitsgekühlte und anschlussfertige Antriebsschränke um bis zu 80 % geringer aus – im Dauerbetrieb summiert sich dies zu einer nennenswerten jährlichen Einsparung. Vor allem aber, kann die Verlustleistung des Antriebs auf einfache Weise produktiv genutzt werden – entweder direkt über Wärmetauscher oder mit Hilfe einer Wärmepumpe: Sie nutzt die im Kühlwasser der Antriebe gespeicherte Energie aus und bringt sie in den Brauchwasser- beziehungsweise Prozesswärmekreislauf ein. Dies erschließt wichtige Einsparpotenziale – sowohl bezüglich Investition als auch bei den Betriebskosten. www.industry.siemens.com