Im Frühjahr 2013 begannen die Nordzucker AG, die Zuckerfabrik Nordstemmen und BMA Automation eine enge Zusammenarbeit bei einem wegweisenden Projekt zur Optimierung des Chargenbetriebs und der Energieeffizienz der Zentrifugen „ diskontinuierlich “.
Vier Zentrifugen für mehr Effizienz
Zu Beginn des Projekts gab es vier G1750-Zentrifugen von BMA mit Simatic S5-Steuerungen und Simovert A-Frequenzumrichtern. Ziel des Projekts war es, die elektrische Ausrüstung unter Einsatz innovativer Konzepte auf den neuesten Stand zu bringen. Zu den konkreten Zielen gehörten eine höhere Effizienz sowohl beim Energieverbrauch als auch bei der Leistung sowie die Umsetzung der neuesten Sicherheitsstandards. Nach der Auftragsvergabe begannen die Planungsarbeiten, und schon bald nahm eine maßgeschneiderte Lösung Gestalt an.
Redundanter Controller für höhere Zuverlässigkeit
Anders als bei der herkömmlichen Steuerungstechnik wurde das Steuerungssystem bis auf die Feldebene hin geplant. Zur Gewährleistung der Zuverlässigkeit und maximaler Verfügbarkeit wurde eine redundante Steuerung integriert. Diese sorgt für eine redundante Kommunikation mit dem Steuerungssystem sowie auf Feldebene über Ethernet. Auf einen zusätzlichen Schaltschrank, wie er üblicherweise in Schalträumen in einer Entfernung von bis zu 100 m von den Zentrifugen zu finden ist, wurde bewusst verzichtet. Alle Komponenten wurden direkt an der Zentrifuge selbst angeordnet und für einen erweiterten Temperaturbereich ausgelegt. Dies machte die Installationsarbeiten für die Umrüstung wesentlich einfacher und kostengünstiger. Die gesamte Sicherheitstechnik wurde gemäß den europäischen Normen und den Vorschriften des zuständigen Fachverbands ausgelegt, angefangen bei den redundanten Sensoren über die Sicherheitssteuerung bis hin zur redundanten Ansteuerung der Antriebsaktuatoren.
Frequenzumrichter für höhere Energieeffizienz
In dieser Zeit wurde auch der Frequenzumrichter konzipiert. Die Wahl fiel auf einen sogenannten Gleichstrom-Sammelschienenumrichter, der aus zwei aktiven Eingangsmodulen besteht, die die Gleichstrom-Zwischenkreisspannung erzeugen. Die Gleichspannung wird über eine einzige Sammelschiene an die Motormodule (die eigentlichen Frequenzumrichter) weitergeleitet, was einen direkten Energieaustausch zwischen den Motormodulen ermöglicht und so die Leistungsverluste innerhalb des Systems minimiert. Bei dieser Art des Energieaustauschs können deutlich kleinere Zuleitungen verwendet werden, deren Nennleistung geringer sein kann als die Gesamtleistung der angeschlossenen Motormodule. Diese Lösung ermöglicht einen sehr netzschonenden Betrieb. Weitere Vorteile sind ein deutlich geringerer Platzbedarf, weniger Zuleitungen und eine hohe Flexibilität bei Anlagenerweiterungen.
Um den Energiefluss im Umrichter zu steuern, wurde zudem ein innovatives Energiemanagementsystem entwickelt. Dieses ermöglicht den Betrieb der vier BMA G1750-Zentrifugen entweder im „Chargen-Effizienz“- oder im „Energieeffizienz“-Modus. Im „Chargen-Effizienz“-Modus liegt der Schwerpunkt darauf, die höchstmögliche Anzahl an Chargen pro Stunde zu produzieren. Im Modus „Energieeffizienz“ hingegen optimiert eine intelligente Regelung der Motormodule den Energiefluss im Umrichter so, dass möglichst wenig Energie aus dem Netz bezogen wird.
BMA erreicht ehrgeizige Ziele
Im Spätsommer 2013 erfolgten die Installation und Inbetriebnahme am Standort von Nordzucker. Die Produktion konnte rechtzeitig zum Beginn der Kampagne anlaufen und profitierte von diesem hocheffizienten und vielseitigen Konzept. Laut Nordzucker wurden alle sehr ehrgeizigen Ziele erreicht und die Erwartungen sogar übertroffen.
Vorteile für den Kunden
- Kostensenkung durch den Betrieb im Batch-Effizienz- oder Energieeffizienzmodus
- Höhere Systemverfügbarkeit
- Netzverträglicher Betrieb
- minimaler Platzbedarf
Sven Weidner
BMA Automation
sven.weidner@bma-de.com