Fünf kleine Änderungen zur Steigerung der Anlageneffizienz

Fünf kleine Änderungen zur Steigerung der Anlageneffizienz

Die Energiekosten für den Betrieb eines Elektromotors über einen Zeitraum von zehn Jahren betragen mindestens das 30-fache des ursprünglichen Kaufpreises. Da der Energieverbrauch für den Großteil der gesamten Lebenskosten verantwortlich ist, erklärt Marek Lukaszczyk vom Motoren- und Antriebshersteller WEG fünf Möglichkeiten zur Verbesserung der Motorenergieeffizienz. Zum Glück müssen die Veränderungen in einer Anlage nicht groß sein, um Einsparungen zu erzielen. Viele dieser Änderungen funktionieren mit Ihrer vorhandenen Stellfläche und Ausrüstung.

Viele verwendete Elektromotoren haben entweder einen geringen Wirkungsgrad oder sind nicht richtig für die Anwendung dimensioniert. Beide Probleme führen dazu, dass Motoren mehr arbeiten als nötig und dabei mehr Energie verbrauchen. Ebenso kann es sein, dass ältere Motoren während der Wartung einige Male neu gewickelt wurden, was ihre Effizienz verringert.

Tatsächlich wird geschätzt, dass ein Motor jedes Mal, wenn er zurückgespult wird, ein bis zwei Prozent an Effizienz verliert. Da der Energieverbrauch 96 Prozent der gesamten Lebenszykluskosten eines Motors ausmacht, führt der Aufpreis für einen Motor mit Premium-Effizienz zu einer Kapitalrendite über die gesamte Lebensdauer.

Aber wenn der Motor funktioniert, und zwar schon seit Jahrzehnten, lohnt es sich dann, ihn aufzurüsten? Mit dem richtigen Motorlieferanten ist der Upgrade-Prozess nicht störend. Ein vordefinierter Zeitplan stellt sicher, dass der Motoraustausch schnell und mit minimalen Ausfallzeiten durchgeführt wird. Die Entscheidung für branchenübliche Grundrisse trägt zur Rationalisierung dieses Prozesses bei, da das Fabriklayout nicht geändert werden muss.

Wenn Sie Hunderte von Motoren in Ihrer Anlage haben, ist es natürlich nicht möglich, diese auf einmal auszutauschen. Konzentrieren Sie sich zuerst auf die Motoren, die einer Neuwicklung unterzogen wurden, und planen Sie einen Austauschplan über zwei bis drei Jahre, um erhebliche Ausfallzeiten zu vermeiden.

Motorleistungssensoren

Um den optimalen Betrieb der Motoren zu gewährleisten, können Anlagenmanager Nachrüstsensoren installieren. Da wichtige Kennzahlen wie Vibration und Temperatur in Echtzeit überwacht werden, können integrierte vorausschauende Wartungsanalysen zukünftige Probleme erkennen, bevor sie ausfallen. Bei sensorbasierten Anwendungen werden Motordaten erfasst und an ein Smartphone oder Tablet gesendet. Drüben in Brasilien implementierte eine Produktionsstätte diese Technologie bei Motoren, die vier identische Umluftmaschinen antreiben. Als das Wartungsteam eine Warnung erhielt, dass die Vibrationswerte über dem akzeptablen Schwellenwert lagen, konnte das Problem durch erhöhte Wachsamkeit gelöst werden.

Ohne diese Einsicht hätte es zu einer unerwarteten Fabrikschließung kommen können. Doch wo bleiben die Energieeinsparungen im oben genannten Szenario? Erstens führt eine erhöhte Vibration zu einem erhöhten Energieverbrauch. Solide integrierte Füße am Motor und eine gute mechanische Steifigkeit sind entscheidend, um weniger Vibrationen zu gewährleisten. Durch die schnelle Behebung der nicht optimalen Leistung konnte diese Energieverschwendung auf ein Minimum reduziert werden.

Zweitens war durch die Verhinderung einer vollständigen Fabrikabschaltung der höhere Energiebedarf für den Neustart aller Maschinen nicht erforderlich.

Sanftstarter installieren

Für Maschinen und Motoren, die nicht kontinuierlich laufen, sollten Werksleiter Sanftanlasser installieren. Diese Geräte reduzieren vorübergehend die Last und das Drehmoment im Antriebsstrang sowie den elektrischen Stromstoß des Motors beim Starten.

Stellen Sie sich das so vor, als stünden Sie an einer roten Ampel. Sie könnten zwar mit dem Fuß auf das Gaspedal treten, wenn die Ampel auf Grün schaltet, aber Sie wissen, dass dies eine ineffiziente und mechanisch belastende Art zu fahren ist – und außerdem gefährlich.

Ebenso verbraucht ein langsamerer Start bei Maschinenausrüstung weniger Energie und führt zu einer geringeren mechanischen Belastung des Motors und der Welle. Über die gesamte Lebensdauer des Motors hinweg sorgt ein Softstarter für Kosteneinsparungen, die auf geringere Energiekosten zurückzuführen sind. Einige Softstarter verfügen außerdem über eine integrierte automatische Energieoptimierung. Der Softstarter eignet sich ideal für Kompressoranwendungen. Er beurteilt die Lastanforderungen und passt sich entsprechend an, um den Energieverbrauch auf ein Minimum zu beschränken.

Verwenden Sie einen Antrieb mit variabler Geschwindigkeit (VSD).

VSDs werden manchmal auch als Frequenzumrichter (VFD) oder Wechselrichterantrieb bezeichnet und passen die Drehzahl eines Elektromotors an die Anwendungsanforderungen an. Ohne diese Steuerung bremst das System einfach, wenn weniger Kraft erforderlich ist, und gibt die verschwendete Energie als Wärme ab. In einer Lüfteranwendung beispielsweise reduzieren VSDs den Luftstrom entsprechend den Anforderungen, anstatt ihn einfach zu unterbrechen und gleichzeitig die maximale Kapazität beizubehalten.

Kombinieren Sie einen VSD mit einem Motor mit Super-Premium-Effizienz und die reduzierten Energiekosten werden für sich sprechen. Bei Kühlturmanwendungen beispielsweise führt die Verwendung eines W22 IE4 Super Premium-Motors mit einem CFW701 HVAC VSD bei richtiger Dimensionierung zu einer Reduzierung der Energiekosten um bis zu 80 % und einer durchschnittlichen Wassereinsparung von 22 %.

Während die aktuelle Verordnung besagt, dass IE2-Motoren mit einem VSD verwendet werden müssen, war es schwierig, dies branchenweit durchzusetzen. Dies erklärt, warum die Vorschriften immer strenger werden. Ab dem 1. Juli 2021 müssen Drehstrommotoren die IE3-Standards erfüllen, unabhängig von etwaigen VSD-Ergänzungen.

Durch die Änderungen im Jahr 2021 werden auch für VSDs höhere Standards festgelegt und dieser Produktgruppe auch IE-Bewertungen zugewiesen. Von ihnen wird erwartet, dass sie einen IE2-Standard erfüllen, obwohl ein IE2-Antrieb nicht den gleichen Wirkungsgrad wie ein IE2-Motor aufweist – es handelt sich hierbei um separate Bewertungssysteme.

Nutzen Sie VSDs voll aus

Die Installation eines VSD ist eine Sache, die volle Ausschöpfung seines Potenzials eine andere. Viele VSDs sind vollgepackt mit nützlichen Funktionen, von deren Existenz Betriebsleiter nichts wissen. Ein gutes Beispiel sind Pumpenanwendungen. Der Umgang mit Flüssigkeiten kann turbulent sein, zwischen Leckagen und niedrigem Flüssigkeitsstand kann viel schiefgehen. Die integrierte Steuerung ermöglicht eine effektivere Nutzung der Motoren je nach Produktionsanforderungen und Flüssigkeitsverfügbarkeit.

Die automatische Rohrbrucherkennung im VSD kann Flüssigkeitsleckzonen identifizieren und die Motorleistung entsprechend anpassen. Darüber hinaus bedeutet die Trockenpumpenerkennung, dass der Motor automatisch deaktiviert wird und eine Warnung vor trockener Pumpe ausgegeben wird, wenn die Flüssigkeit ausgeht. In beiden Fällen reduziert der Motor seinen Energieverbrauch, wenn weniger Energie zur Bewältigung der verfügbaren Ressourcen benötigt wird.

Wenn in der Pumpenanwendung mehrere Motoren verwendet werden, kann die Jockey-Pumpensteuerung auch die Verwendung unterschiedlich großer Motoren optimieren. Es kann sein, dass der Bedarf nur den Einsatz eines kleinen Motors erfordert oder eine Kombination aus einem kleinen und einem großen Motor. Pump Genius bietet mehr Flexibilität bei der Verwendung des Motors mit der optimalen Größe für eine bestimmte Durchflussrate.

VSDs können sogar eine automatische Reinigung des Motorlaufrads durchführen, um eine gleichmäßige Entfettung sicherzustellen. Dadurch bleibt der Motor in einem optimalen Zustand, was sich positiv auf die Energieeffizienz auswirkt.

Wenn Sie nicht damit zufrieden sind, über ein Jahrzehnt hinweg das 30-fache des Motorpreises an Energierechnungen zu zahlen, ist es an der Zeit, einige dieser Änderungen vorzunehmen. Sie werden nicht über Nacht geschehen, aber ein strategischer Plan, der auf Ihre ineffizientesten Schwachstellen abzielt, wird zu erheblichen Vorteilen bei der Energieeffizienz führen.