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Förderanlagen präzise und zuverlässig regeln

Frequenzumrichter automatisieren Anlagenbetrieb
Förderanlagen präzise und zuverlässig regeln

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Dosier-, Misch- und Förderanlagen müssen leistungsfähig und zuverlässig sein. Hersteller Reimelt setzt in seinen Anlagen Frequenzumrichter von Danfoss ein, deren geringe elektromagnetische Störemission die empfindlichen Sensoren und Füllstandssonden in keiner Weise beeinträchtigt.

Dipl.-Ing. Karl-Heinz Kempf ist Mitarbeiter der Danfoss Antriebs- & Regelungstechnik GmbH in Offenbach/M.

Beim Fördern und Dosieren von Granulaten, Pulvern, Körnern, Knetmassen und Flüssigkeiten kommt es darauf an, die Drehzahl exakt zu regeln und die Rohstoffe schonend zu behandeln. Kaffeebohnen oder Zucker müssen zum Beispiel so gefördert werden, daß gleichzeitig ein maximaler Durchsatz und die Erhaltung der Rohstoffqualität gewährleistet sind. Außerdem muß sich die Anlage aus Platz- und Kostengründen meistens für verschiedene Produkte einsetzen lassen. Daher setzt die Dietrich Reimelt KG in Rödermark bei Frankfurt für ihre kundenspezifisch gefertigten Dosier-, Misch- und Förderanlagen seit sieben Jahren Frequenzumrichter der Serien VLT 2000, VLT 3000 und neuerdings auch VLT 5000 von Danfoss ein. Die vom Anlagenhersteller konzipierten Druck- und Saugförderer, Schnecken, Mischer, Schleusen, Rührwerke sowie Extruder- und Kneterversorgungen werden weltweit in der Chemie und Nahrungsmittelindustrie wegen ihrer Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit nachgefragt. Für die präzise Drehzahlregelung der ein- und dreiphasigen Antriebe im Leistungsbereich von 0,2 bis 15 kW sorgen unterschiedliche VLT-Frequenzumrichter des Anbieters aus Offenbach. Deren geringe elektromagnetische Störemission beeinträchtigt in keiner Weise den einwandfreien Betrieb der empfindlichen und daher kritischen Sensoren und Füllstandssonden.
Die gleichzeitige Versorgung kontinuierlicher Mischer oder Kneter mit mehreren Komponenten erfordert es, die Dosierorgane (Förderschnecken, Pumpen und Förder-Rinnen) hochgenau zu steuern – und dies in Abhängigkeit der Produktions-Gesamtleistung und der benötigten Komponentenverhältnisse. Auch zusätzlich notwendige Prozeßschritte, etwa der Anfahrbetrieb, lassen sich problemlos durch drehzahlgesteuerte Antriebe mit VLT-Frequenzumrichtern umsetzen.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die Folgemaschinen lückenlos mit dem Produkt versorgt werden können und die Energieeintragung in das Endprodukt, also die Erwärmung, verringert wird. Bei den Dosierorganen liegt die Antriebsleistung zwischen 0,12 und 3 kW, während Mischer wie auch Kneter bis zu 22 kW benötigen.
Zum rezeptgenauen Dosieren werden die zu fördernden Komponenten über Materialschleusen der Förderluft zugefügt. Die produktspezifischen Daten (Drehzahl, Grobdosierung/Feindosierung) werden abhängig von Rohrleitungslängen und Dosiergenauigkeiten vorgegeben und automatisch korrigiert. Dadurch läßt sich eine hohe Förderleistung bei genauester Dosierung erreichen, wobei materialschonende Förderung berücksichtigt wird. Die Qualität der Komponenten bleibt somit erhalten. Bei sequentieller Förderung reicht ein einziger Frequenzumrichter für mehrere Produktzuführungen aus. Die Leistung der Antriebe liegt dabei im Bereich von 0,12 bis 3 kW.
Die verschiedenen Aufgabenstellungen in der Mischtechnik erfordern für Mischer und Rührwerke variantenreiche Vorgaben. Zu erreichen sind die geforderten Mischungsergebnisse unter Berücksichtigung umfangreicher Prozeßschritte neben den unterschiedlichen Geometrien der Mischbehälter und Mischwerkzeuge in vielen Fällen nur über drehzahl- und drehrichtungsgesteuerte Antriebe. Die verschiedenen Endprodukte erfordern entsprechende Mischrezepturen, bei denen jeder Prozeßschritt mit seinem speziellen Parametersatz (Drehzahl, Drehrichtung oder Mischzeit) das gewünschte Ergebnis sicherstellt. Hier verwendet Anlagenhersteller Reimelt Frequenzumrichter der Bauarten VLT 2000 und VLT 3000 mit unterschiedlichen Ausgangsleistungen, je nach Mischer- und Rührwerksgröße.
Bei den automatisierten Kleinzutatenanlagen werden für das grammgenaue Verwiegen auch elektromotorisch angetriebene Waagen eingesetzt. Die fahrbare Waage wird automatisch und rezeptgeführt an den Dosierstationen positioniert. Dort werden die Komponenten im aufgesetzten Empfangsbehälter eingesammelt und an der Abnahmestation abgestellt.
Sicherer Schutz durch galvanische Trennung
Rampengesteuertes Positionieren mit gleichmäßiger Beschleunigung garantiert eine bestmögliche Verfahrgeschwindigkeit, ohne das Gesamtsystem zu belasten. Sequentielles und produktspezifisches Dosieren erfolgt in einem. Die hier eingesetzten Frequenzumrichter VLT 3000 steuern ein- und dreiphasige Antriebe mit Leistungen von 0,12 bis 1,1 kW.
Neben zahlreichen technischen Finessen schätzt Wolfgang Rekirsch, Gesamtbereichsleiter Elektrotechnik und Prozeßautomation bei Reimelt, die einfache Inbetriebnahme durch den gelernten Elektrofachmann sowie die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) und äußerst geringe Störemission, auch bei hohen Leistungen. Seiner Meinung nach zeichnet sich die VLT-Serie auch durch eine geringe Ausfallrate aus – im Gegensatz zu den früher eingesetzten preiswerteren Fabrikaten. Überdies erleichtert das einheitliche Bedienkonzept der verschiedenen Baureihen die Arbeit.
Die VLT-Umrichter sind nach Angaben des Herstellers völlig wartungsfrei und bieten eine sichere galvanische Trennung zwischen Steuerungs- und Netzteil. Dies garantiert einen sicheren Schutz für die Betreiber des Frequenzumrichters und die angeschlossenen Geräte. Darüber hinaus sind sie gegen Kurzschluß und Erdschluß dauerhaft geschützt, UL-zugelassen und gemäß der Niederspannungs- und der EMV-Richtlinie mit dem CE-Kennzeichen versehen. Die Vertrautheit des technischen Personals mit der schon vor längerem eingeführten Baureihe VLT 2000 und deren hohe Produktqualität sind die Gründe für ihren hohen Anteil von 80 % an der Gesamtzahl der installierten VLT. Wolfgang Rekirsch erwartet in der Zukunft bei den Reimelt-Anlagen einen wachsenden Einsatz von Bus-Systemen. Die dezentrale Intelligenz ist zur Zeit noch relativ teuer und rechnet sich daher erst bei großen Entfernungen. Bei der Serie VLT 5000 bietet Danfoss als Kommunikations-Optionen Profibus FMS und DP, Echolon LonWorks sowie Modbus+.
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