Dezentrale Pumpenantriebe

Andreas Mühlbauer,

Zentrale Aufgaben dezentral gelöst

Für zukunftsfähige Pumpenanwendungen eignet sich dezentrale Antriebstechnik, die sich individuell an jede gewünschte Anwendung anpassen und flexibel im Anlagenfeld integrieren lässt. Intelligente, vernetzbare und autarke Antriebe steigern die Effizienz der gesamten Anlage.

Der dezentrale Frequenzumrichter Nordac Flex SK 200E bietet viele Vorteile im Vergleich zu Schaltschranklösungen. © Nord Drivesystems

Wenn es um den Transport und die Verteilung von inkompressiblen Fluiden geht, setzen Anwender vermehrt auf Konzepte mit dezentraler Intelligenz, die Prozesse autark steuert, Fehler identifiziert und Probleme eigenständig behebt. Je nach Art der Anwendung, geforderter Drehzahl und Drehmoment kommen dabei für die Pumpenanwendungen unterschiedliche Antriebslösungen in Frage. So müssen beispielsweise Pumpen, die für Aufgaben wie die Versorgung mit Trink-, Kühl- und Prozesswasser oder Reinigungslösungen beziehungsweise die Entsorgung von Abwasser eingesetzt werden, in erster Linie einen reibungslosen Durchfluss sicherstellen. Das erfordert eine große Stabilität der Antriebsgeschwindigkeit. Bei Pumpen zum Abfüllen von Flüssigkeiten ist hingegen höchste Positioniergenauigkeit gefragt. Nord Drive-systems bietet eine breite Auswahl an Getrieben, Motoren sowie dezentraler Antriebselektronik und kann damit allen Anforderungen und Kundenwünschen in der Pumpentechnik gerecht werden. Auch Ex-geschützte Pumpenantriebe für den Einsatz in hochsensiblen Gefahrenbereichen gehören zum Sortiment.

Hohe Leistung bei geringen Kosten

Dezentral geregelte Pumpenantriebe bieten nennenswerte Vorteile: Sie sparen Platz im Schaltschrank, reduzieren den Verdrahtungs- und Verkabelungsaufwand, vereinfachen die Wartung und erhöhen so die Effizienz des gesamten Antriebssystems. Die Antriebskomponenten von Nord sind mit Leistungen bis 22 kW erhältlich. Sie haben eine standardmäßig integrierte PLC und sind mit marktüblichen Steckverbindern verfügbar. Der Frequenzumrichter wird direkt am Motor installiert. So lassen sich die Antriebe ohne große Veränderungen in die Anlagen-Topologie integrieren. Das senkt die Kosten für das Anlagendesign. Auch die Vor-Inbetriebnahme im Werk macht die Installation besser planbar. Durch den modularen Aufbau sind die Umrichter unkompliziert erweiterbar.

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Die PLC übernimmt eigenständig Steuerungsaufgaben und kommuniziert mit der Außenumgebung. Die Antriebe arbeiten mit allen marktüblichen Bussystemen zusammen. © Nord Drivesystems

Mit der Ansteuerung der Pumpenantriebe über Frequenzumrichter lassen sich durch einfache Parameteränderungen unterschiedliche Pumpencharakteristika anwählen. Die Parametersätze werden im Umrichter gespeichert und ermöglichen die Anpassung der Pumpen auf unterschiedliche Medien, Fördermengen oder Prozessanforderungen. Bei speziellen Regelungen für Pumpen übernimmt der Umrichter alle Funktionen von Messwerterfassung über die PID-Regelung bis zur Ansteuerung der Drehzahl. Zu praktisch allen Standard-Feldbussystemen bietet Nord Module, die einfach in den Umrichter gesteckt werden und ihn in das Feldbusnetz einbinden.

Integrierte PLC sichert hohe Performance

Durch die Integration der PLC in die Frequenzumrichter können die dezentralen Pumpenantriebe von Nord Master-Slave-Gruppen bilden, die miteinander kommunizieren und eigenständig Steuerungsaufgaben übernehmen. Die PLC erfasst und verarbeitet die Antriebs- sowie Pumpendaten und kann Ablaufsteuerungen autark einleiten. Kommt es zum Beispiel in einem Klärwerk mit einem sich selbst überwachenden System von Abwasserpumpen zu einer Blockade, wird diese erkannt und – wenn möglich – selbstständig gelöst. Ansonsten wird die Blockade an die zentrale Steuerung gemeldet und ein vernetzter Ersatzantrieb angesteuert. Diese kontinuierliche Überwachung der Feldebene, die Verknüpfung von Kommunikation, Sensorik, Prozessdaten und den Vitalparametern des Antriebs ermöglicht eine kontinuierliche Zustandsüberwachung und legt damit die Basis für eine zustandsorientierte Instandhaltung. Auf dieses Basis lassen sich Predictive-Maintenance-Lösungen entwickeln. Ziel dieser Algorithmen ist es, ungeplante Stillstandzeiten zu verringern, Wartungs- und Instandhaltungskosten zu reduzieren sowie die Lebensdauer der Antriebe und angeschlossenen Pumpen zu erhöhen.

Aufgrund seines großen Funktionsumfangs und seiner hohen Flexibilität eignet sich der Frequenzumrichter Nordac Flex SK 200E besonders für den Pumpenbereich. Er bietet Leistungen bis 22 kW und lässt sich durch vielfältiges Zubehör auch an veränderte Gegebenheiten anpassen. Dank eines EEPROM-Wechselspeichers, der den Parametersatz und das PLC-Programm enthält, lassen sich die Einstellungen der PLC bei einem Austausch unkompliziert von einem Umrichter auf einen anderen übertragen. Die Energiesparfunktion für den Teillastbereich ermöglicht bei wechselnden Anforderungen eine automatische Anpassung der Motorleistung. Der Umrichter bietet alle notwendigen Schnittstellen, um ihn in die Automatisierungslösungen auf Kundenseite einzubinden. Neben digitalen Schnittstellen bringt er dabei auch die Möglichkeit zur Analogwertaufbereitung mit und kann so Durchflusssensoren und Dosiersensoren der Kunden auswerten. Schutzarten bis IP66 sorgen für einen sicheren Betrieb.

Energieverbrauch senken

Da Pumpenantriebe meist rund um die Uhr ohne Unterbrechung im Einsatz sind, ist Energieeffizienz ein wichtiger Faktor. Dazu liefert Nord wirtschaftliche und leistungsstarke IE4-Synchronmotoren. Aufgrund der PMSM (Permanentmagnet Synchron Motor)-Technik haben die Motoren einen hohen und relativ konstanten Wirkungsgrad über einen weiten Drehzahl- und Drehmomentbereich und bieten so auch in Teillast- und Teildrehzahlbereichen eine gute Energieverbrauchsperformance. So erreichen sie deutliche Kostenreduzierungen über die gesamte Lebenslaufzeit und einen schnellen Break-even-Point bei nur geringem zusätzlichen Investitionsbedarf.

Ob Wasserver- und Abwasserentsorgung, Prozess- und Verfahrenstechnik oder Lebensmittel- und Getränkeindus-trie  – Pumpensysteme sind in nahezu allen Branchen im Einsatz. Die dezentralen Antriebe von Nord Drivesystems sind vernetzt, autark sowie skalierbar. Durch Flexibilität, Modularität und Anwenderfreundlichkeit werden sie dem steigenden Automatisierungs- und Vernetzungsgrad in der Pumpenindustrie gerecht. Darüber hinaus garantieren sie einen zuverlässigen sowie sicheren Betrieb und eröffnen zahlreiche Möglichkeiten zur Prozess-, Energie- und Kostenoptimierung.

Nach Unterlagen von Nord / am

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