Antriebssystem Pumpensysteme richtig antreiben

Wie die passende dezentrale Antriebstechnik für zukunftsfähige Pumpenanwendungen aussieht, erklären die Experten von Nord Drivesystems anhand ihres Portfolios.

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Der Frequenzumrichter wird direkt am Motor installiert. So können die Nord-Antriebe ohne große Veränderungen innerhalb der Anlage 
integriert werden.
Der Frequenzumrichter wird direkt am Motor installiert. So können die Nord-Antriebe ohne große Veränderungen innerhalb der Anlage 
integriert werden.
(Bild: 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.

Antriebslösung je nach Anwendung

Je nach Art der Anwendung, geforderter Drehzahl und Drehmoment kommen dabei für Pumpenanwendungen unterschiedliche Antriebslösungen in Frage. So müssen beispielsweise Pumpen, die für Aufgaben wie die Versorgung mit Trink-, Kühl- und Prozesswasser oder Reinigungslösungen bzw. die Entsorgung von Abwasser eingesetzt werden, in erster Linie einen reibungslosen Durchfluss sicherstellen (Durchfluss- bzw. Flow-Betrieb). Das erfordert eine große Stabilität der Antriebsgeschwindigkeit. Bei Pumpen zum Abfüllen von Flüssigkeiten (Abfüll- bzw. Batch-Betrieb) ist hingegen höchste Positioniergenauigkeit gefragt.

Nord Drivesystems bietet eine breite Auswahl an Getrieben, Motoren sowie dezentraler Antriebselektronik und will damit allen Anforderungen und Kundenwünschen in der Pumpentechnik gerecht werden. Auch Ex-geschützte Pumpenan­triebe für den Einsatz in hochsensiblen Gefahrenbereichen gehören zum Sortiment.

Ansteuerung über Frequenzumrichter

Mit der Ansteuerung der Pumpenantriebe über Frequenzumrichter können durch einfache Parameteränderungen unterschiedliche Pumpencharakteristika angewählt werden. Die Parametersätze werden direkt im Umrichter gespeichert und ermöglichen, dass sich die Pumpen auf unterschiedliche Medien, Fördermengen oder Prozessanforderungen anpassen lassen. Bei speziellen Regelungen für Pumpen übernimmt der Umrichter alle Funktionen von Messwerterfassung über die PID-Regelung bis hin 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.

Die PLC in den Frequenzumrichtern übernimmt 
eigenständig Steuerungsaufgaben und kommuniziert mit der Außenumgebung. Nord-Antriebe arbeiten mit allen marktüblichen 
Bussystemen zusammen. Die Systeme sind vernetzt, autark, skalierbar.
Die PLC in den Frequenzumrichtern übernimmt 
eigenständig Steuerungsaufgaben und kommuniziert mit der Außenumgebung. Nord-Antriebe arbeiten mit allen marktüblichen 
Bussystemen zusammen. Die Systeme sind vernetzt, autark, skalierbar.
(Bild: Nord Drivesystems)

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, z.B. Durchfluss, Druck, Differenzdruck und Temperatur, und kann Ablaufsteuerungen autark einleiten.

Fallbeispiel Klärwerk:

Kommt es zum Beispiel in einem Klärwerk mit einem sich selbst überwachenden System von Abwasserpumpen zu einer Blockade, wird diese erkannt und – wenn möglich – selbständig gelöst. Ist dies nicht machbar, wird die Blockade im Abwasserrohr an die zentrale Steuerung gemeldet und ein vernetzter Ersatzantrieb angesteuert. Diese kontinuierliche Überwachung der Feldebene, die Verknüpfung von Kommunikation, Sensorik (Temperatur, Stromaufnahme), Prozessdaten (Drehmoment, Beschleunigung, Drehzahl) und den Vitalparametern des Antriebs ermöglicht eine kontinuierliche Zustandsüberwachung und legt damit die Basis für eine zustandsorientierte Instandhaltung.

Zusammen mit dem Kunden kann Nord Drivesystems Lösungen für eine vorausschauende und damit planbare Wartung der Pumpenantriebe 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.

Für Pumpenanwendungen bewährt: Nordac Flex – SK 200E

Aufgrund seines großen Funktionsumfangs und seiner hohen Flexibilität hat sich im Pumpenbereich laut Hersteller vor allem der Frequenzumrichter Nordac Flex – SK 200E bewährt. Er bietet Leistungen bis 22 kW und lässt sich durch umfangreiches Zubehör auch nachträglich noch an veränderte Gegebenheiten anpassen.

Dank eines Wechselspeichers in Form eines EEPROMs (Electrically Erasable Programmable Read-only Memory), das den Parametersatz und das PLC-Programm enthält, können die Einstellungen der PLC bei einem Austausch unkompliziert von einem Umrichter auf einen anderen übertragen werden. Die Energiesparfunktion für den Teillastbereich ermöglicht bei wechselnden Anforderungen eine automatische Anpassung der Motorleistung an den tatsächlichen Bedarf.

Der dezentrale Frequenzumrichter Nordac Flex SK 200E sitzt direkt auf dem Motor.
Der dezentrale Frequenzumrichter Nordac Flex SK 200E sitzt direkt auf dem Motor.
(Bild: Nord Drivesystems)

Darüber hinaus verfügt der Nordac-Flex-Frequenzumrichter über 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 (Flowsensoren) und Dosiersensoren (Batchsensoren) der Kunden auswerten. Hohe Schutzarten bis IP66 sorgen für einen sicheren Betrieb.

Ergänzendes zum Thema
Warum dezentral geregelte Pumpenantriebe sinnvoll sind

Dezentral geregelte Pumpenantriebe bieten folgende 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 Drivesystems verfügen über einen Leistungsbereich bis 22 kW sowie eine standardmäßig integrierte PLC und können mit marktüblichen Steckverbindern geliefert werden. Der Frequenzumrichter wird direkt am Motor installiert. So lassen sich die Antriebe einfach in die Anlagen-Topologie der Kunden integrieren, ohne dass große Veränderungen notwendig sind. Das senkt die Kosten für das Anlagendesign. Auch die Vorinbetriebnahme im Werk macht die Installation besser planbar und reduziert Kosten. Aufgrund des modularen Aufbaus sind die Umrichter unkompliziert erweiterbar und bieten eine beeindruckende Vielfalt an Einsatzszenarien für Automationsnetzwerke im Industrie-4.0-Zeitalter.

Energieeffiziente Antriebssysteme sind gefragt

Da Pumpenantriebe meist rund um die Uhr ohne Unterbrechung im Einsatz sind, sind energieeffiziente Lösungen besonders gefragt. Mit modernen IE4-Synchronmotoren liefert Nord leistungsstarke und gleichzeitig wirtschaftliche Antriebstechnik. Aufgrund der PMSM-Technik (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 optimale Energieverbrauchsperformance – ein Vorteil gegenüber herkömmlicher IE1-, IE2-, oder IE3-Asynchrontechnik. So werden Kosten erheblich reduziert – und zwar über die gesamte Lebenslaufzeit. Der Break-even-Point ist schnell erreicht bei nur geringem zusätzlichen Investitionsbedarf.

Ob Wasserver- und Abwasserentsorgung, Prozess- und Verfahrenstechnik oder Lebensmittel- und Getränkeindustrie – Pumpensysteme kommen in nahezu allen Branchen zur Anwendung und sind wichtiger Bestandteil der jeweiligen Anlagen. Die dezentralen Antriebe von Nord Drivesystems sind laut Hersteller vernetzt, autark sowie skalierbar und damit flexibel, modular und anwenderfreundlich. So will das Unternehmen mit seinen Antriebslösungen dem steigenden Automatisierungs- und Vernetzungsgrad in der Pumpenindustrie gerecht werden, einen zuverlässigen sowie sicheren Betrieb gewährleisten und letztendlich zur Prozess-, Energie- und Kostenoptimierung beitragen.

Frequenzumrichter von ABB

Die neuen Frequenzumrichter Ultra-Low Harmonic Drive von ABB vermeiden Oberschwingungsprobleme. Das bringt neben dem Schutz vor Schaden eine Reihe weiterer Vorteile mit sich. Welche das sind, hört ihr in dieser Folge "Neu auf dem Markt": Chefredakteurin Ute Drescher hat mit Florian Groß, Produktmanager für Antriebs- und Steuerungstechnik bei ABB gesprochen.

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Die Arbeitswelt verändert sich fortlaufend und mit ihr auch die fachspezifischen Aufgabenstellungen, denen Sie sich Tag für Tag stellen. Hierbei wollen wir Sie mit unserem Fachmedien-Angebot auch zukünftig zielführend unterstützen und Ihnen Inhalte mit echtem Mehrwert liefern.

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