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Lager Mit Magnetlagersystem Großmaschinenanwendungen verschleißfrei betreiben

| Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Siemens hat das Magnetlagersystem Simotics Active-Magnetic-Bearing-Technology (AMB) vorgestellt. Es soll sich für den verschleißfreien Betrieb in Großmaschinenanwendungen eignen. Geregelte Magnetfelder halten dabei den Rotor punktgenau, berührungslos und ölfrei in der Schwebe. Dazu bietet Siemens auf das System abgestimmte Standardprodukte, die zusätzlich für Zuverlässigkeit und Effizienz sorgen sollen.

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Das Bild zeigt ein spezielles, teilbares Magnetlager, das in einer Speisepumpenantriebsturbine im Kraftwerk Jänschwalde eingesetzt wird.
Das Bild zeigt ein spezielles, teilbares Magnetlager, das in einer Speisepumpenantriebsturbine im Kraftwerk Jänschwalde eingesetzt wird.
(Bild: Siemens)

Siemens präsentiert mit Simotics AMB-Technology ein aktives Magnetlagersystem für Großmaschinen wie schnelldrehende Hochspannungsmotoren oder Industrieturbinen und Kompressoren. Die Rotoren solcher Anwendungen werden berührungslos im Zentrum der Lager gehalten, ganz ohne Reibung und Verschleiß. Dazu erfassen Sensoren die Wellenpositionen 16.000 mal pro Sekunde und ein Regler stellt die Magnetfelder so ein, dass der Rotor exakt in der Lagermitte schwebt. Auch mehrere Tonnen wiegende Rotoren sollen selbst bei Maximaldrehzahl in einem Positionsfenster mit dem Durchmesser eines menschlichen Haares gehalten werden können. Das entscheidende Alleinstellungsmerkmal von Simotics AMB-Technology ist laut Hersteller der Einsatz von Standardkomponenten aus dem Siemens-Portfolio, wie zum Beispiel der Steuerungs-, Regelungs- und Umrichter-Einheiten Sinamics und Simotion. Im Rahmen von Totally Integrated Automation (TIA) und Integrated Drive Systems (IDS) soll Simotics AMB-Technology eine besonders effiziente und abgestimmte Lösung für Großmaschinenanwendungen bilden.

Einsatz in Öl- und Gasindustrie sowie bei der Stromerzeugung

Die Einsatzgebiete von Simotics AMB-Technology sind vor allem die Öl- und Gasindustrie sowie die Stromerzeugung. Aber auch alle anderen Industrien, in denen leistungsstarke Maschinen mit großen Wellendurchmessern und hohen Drehzahlen, wie etwa schnell laufende Elektromotoren eingesetzt werden. In der Öl- und Gas-Industrie kommt Simotics AMB-Technology vor allem in Antrieben für Kompressoren für Gastransport und -speicherung sowie -verflüssigung zum Einsatz. In der konventionellen Energieerzeugung sind es vor allem Dampfturbinen mit hoher Drehzahl.

Simotics AMB-Technology gliedert sich nahtlos ein in das Totally Integrated Automation (TIA) Konzept von Siemens: Dabei sind sämtliche Komponenten aufeinander abgestimmt und systemgetestet. Die Sinamics-Standardregelungskomponenten werden im Rahmen des Integrated Drive Systems (IDS) im Antriebssystem für die Ansteuerung der Magnetlager, sowie beim Hauptumrichter eingesetzt. Die platzsparende PC-basierte Steuerung Simotion P320-4 bildet die kundenspezifisch konfigurierbare Mensch-Maschine-Schnittstelle und wird zur Systemüberwachung, Kommunikation mit der überlagerten Anlagensteuerung und für unterstützende Inbetriebnahmefunktionalitäten eingesetzt. Bei der Entwicklung der Magnetlagerhardware baut Siemens auf die mehr als hundertjährige Erfahrung auf dem Gebiet des Elektromotorenbaus – zum Beispiel standen die Fertigungsverfahren für Torquemotoren aus dem Werkzeugmaschinenbereich Pate für die Elektromagnete der Lager.

Präzises, robustes und sicheres Magnetlagersystem

Als Resultat verspricht Siemens ein besonders präzises, robustes und sicheres Magnetlagersystem. Mit den hohen Leistungen der Sinamics-S120-Umrichter lassen sich auch bei sehr schweren Rotoren große Magnetlagerluftspalte realisieren, was die Ausrichtung der Maschinenkomponenten stark vereinfachen soll. Die Regelungslösung der Simotics AMB-Technology liefert zudem automatisch Betriebsdaten wie Wellenposition, Lagerkraft (Ströme), dynamische Belastung der Lager (Spannungen) und Betriebstemperaturen, anhand derer selbst minimale Änderungen in Antriebssystem, Arbeitsmaschine und nachgelagertem Prozess erkennbar werden. Diese Informationen lassen sich nahtlos an ein übergeordnetes Leitsystem für die Anlagensteuerung und Betriebsüberwachung übermitteln, oder von datenbasierten Servicekonzepten nutzen. Sie bilden damit die Basis für eine einfache, effiziente Online-Fernüberwachung und -bedienung, sowie für eine maximale Anlagenverfügbarkeit.

Simotics Active-Magnetic-Bearing-Technology ist laut Siemens bereits erfolgreich im Einsatz: für NAM/Shell in zwei schnelllaufenden Kompressorantriebssträngen mit 6300 min–1 und 23 MW im Gasfeld bei Groningen (Niederlande) sowie für Vattenfall bei einer schnelllaufenden Dampfturbine mit 5700 min–1 und 10 MW im Kraftwerk Jänschwalde (Deutschland). (sh)

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