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Wärmemanagement Hochtemperatur-Rückkühlanlage für Gießereikräne

Autor / Redakteur: George Xu / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Im chinesischen Aluminiumwerk Qinghai herrschen extreme Bedingungen. Die Schaltschrank-Klimatisierung der dort installierten Kräne muss dennoch zuverlässig funktionieren. Dafür sorgt eine spezielle Rückkühllösung von Pfannenberg.

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In Gießereien herrschen extreme Umgebungsbedingungen. Daher weisen Schaltschrank-Kühlgeräte eine geringe Lebensdauer auf, was aufwändige Wartungszyklen verursacht.
In Gießereien herrschen extreme Umgebungsbedingungen. Daher weisen Schaltschrank-Kühlgeräte eine geringe Lebensdauer auf, was aufwändige Wartungszyklen verursacht.
(Bild: @Laurentiu Iordache/Fotolia.com)

Multifunktionskräne dienen bei der Aluminiumproduktion per Schmelzflusselektrolyse zum Verfahren der Anode und zum Nachfüllen des Aluminumoxidpulvers. Zudem werden sie benötigt, um den Elektrolytmantel auf dem Ofen zu beseitigen und um das flüssige Aluminium zu transportieren. Dazu kommen viele weitere Aufgaben. Das heißt: Fällt ein Kran in einer solchen Aluminiumgießerei aus, steht das ganze Werk still.

Da die Einsatzbedingungen in einer Gießerei aber extrem anspruchsvoll sind, kommt es immer wieder zu Ausfällen. Vor allem die Schaltschrank-Klimatisierung der Krananlagen-Elektrik ist betroffen. Staub- und Metallpulverbelastung, hohe Umgebungstemperaturen, die im Sommer bis zu 70 °C betragen können, korrosive Gase und bei Elektrolyseanlagen auch starke elektromagnetische Felder verkürzen die Lebensdauer der Kühlgeräte auf unter 3 Jahre.

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Wartung unter Extrembedingungen

Zudem ist die Wartung extrem anspruchsvoll: Während der Lebensdauer einer üblichen Schaltschrank-Klimatisierung müssen Servicetechniker beispielsweise auf den Kranträger klettern und in einer Höhe von etwa 20 m auf der Kranbrücke arbeiten. In China werden in dieser Branche daher nur Kühlgeräte führender europäischer Lieferanten akzeptiert.

So trat auch das chinesische Aluminiumwerk Qinghai an Pfannenberg heran, eine Kühlanlage zu entwickeln. Pfannenberg erkannte die Problemstellung der Gießerei-Betreiber und machte sich zunächst im Detail mit den Anforderungen dieser Anwendungen vertraut:

  • Hohe Umgebungstemperatur: im Sommer bis zu 60 ~ 70 ˚C, hohe Wärmebelastung im Werk
  • Schwingungen: Montage auf der fahrenden Kranbrücke
  • Stäube: Im Wesentlichen Aluminiumpulver, das zu Kurzschlüssen an den elektronischen Kontakten führen kann
  • Korrosive Umgebung: Die Mischung von Fluorwasserstoffgas und von den Kühlgeräten erzeugtem Kondensat hat zur Folge, dass es zu einer Korrosion der Rohrleitungen und Kühlrippen der Ausrüstung aufgrund der entstehenden Flusssäure kommt.
  • Starke elektromagnetische Felder: Schäden an der Steuerung, sofern keine geeigneten Maßnahmen zur Schirmung ergriffen werden.

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Zahlen, Daten, Fakten – hohe Aluminiumproduktion, viele Krananlagen

Bei einer chinesischen Inlandsproduktion von Aluminium per Schmelzflusselektrolyse in Höhe von 40 Mio. t im Jahre 2015, ist eine entsprechend hohe Zahl an Krananlagen in Betrieb:

  • Multifunktionskran Elektrolyse: 1600 St. (8 St./200.000 t)
  • Multifunktionskran Anodenbrennöfen: 400 St. (2 St./200.000 t)
  • Allgemeiner Brückenkran: 1200 St. (6 St./200.000 t).

Kondensatbildung vermeiden

Anschließend entwickelte Pfannenberg eine spezielle Lösung für die Branche, bestehend aus einer Rückkühlanlage plus Luft-/Wasser-Wärmetauscher. Die Rückkühlanlage ist für hohe Umgebungstemperaturen ausgelegt und nutzt das Kühlmittel R142b, das für hohe Kondensationstemperaturen geeignet ist. Für den hydraulischen Anschluss werden flexible Metallleitungen eingesetzt. Der Luft-/Wasser-Wärmetauscher der PWS-Baureihe bietet die Schutzart IP55 für den Schaltschrank. Eine präzise Temperaturregelung mit ±1 °C und eine Einstellung entsprechend der Umgebungstemperatur vermeiden Kondensatbildung auf den Rohrleitungen und Kühlrippen, so dass die Entstehung von Flusssäure vollständig verhindert wird. Des Weiteren erfordert die Steuer- und Regelungstechnik eine ausreichende Schirmung und Schutz vor Magnetfeldern.

Zum Jahresende 2016 wurden die ersten Kombinationen von Rückkühlanlage und Luft-/Wasser-Wärmetauscher im Aluminiumwerk Qinghai montiert und in Betrieb genommen. Nach einigen Anpassungen vor Ort, arbeiten die Produkte seither zufriedenstellend. (sh)

* George Xu ist Marketing Manager bei der Pfannenberg Electro Sales (Suzhou) Co., Ltd.

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