Hochtemperatur-Rückkühlanlage für Gießereikräne

Wärmemanagement Hochtemperatur-Rückkühlanlage für Gießereikräne

28.08.2017 | 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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Harmonic Drive SE

PHOENIX CONTACT Deutschland GmbH

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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In Gießereien kommen zahlreiche Krananlagen zum Einsatz, wobei die Einsatzbedingungen extrem anspruchsvoll sind: Staub/Metallpulver, hohe Umgebungstemperaturen, die im Sommer bis zu 70 °C betragen können, korrosive Gase und bei Elektrolyseanlagen auch starke elektromagnetische Felder.

Das Bild zeigt das Aluminiumwerk Qinghai in China. Pfannenberg hat für die anspruchsvolle Umgebung eine spezielle Rückkühlungslösung für den Gießereikran entwickelt.

Zur Beseitigung des Elektrolytmantels auf dem Ofen und zum Transport des flüssigen Aluminiums werden solche Multifunktionskräne beispielsweise benötigt.

Pfannenbergs Kühllösung für den Gießereikran besteht aus einer Rückkühlanlage plus Luft-/Wasser-Wärmetauscher.

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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.

Dachaufbau-Kühlgeräte beanspruchen keine kostbaren Stellflächen und halten Fluchtwege frei – ideal bei beengten Platzverhältnissen.

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)

Die dänische Hybridfähre Prinsesse Benedikte verkehrt zwischen Puttgarden und Rødby. Dank der Ventilatoren von EBM-Papst werden pro Jahr zwei Millionen Kilowattstunden Energie eingespart.

Mit der Airtemp-Onlineanwendung soll sich schnell und einfach ermitteln lassen, welche unterschiedlichen Temperaturen und Temperaturschichtungen in einem Schaltschrank entstehen können.

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

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