Wo hohe Kräfte sinnvoll walten

SPS Antriebstechnik

Drehstrommotor - Kranseile mit dem Siegel »Made in Germany« werden weltweit geschätzt. Um diese Qualität nachzuweisen, prüft die Pfeifer Seil- und Hebetechnik GmbH die Leistungsfähigkeit von Stahlseilen in ständigem Auf und Ab »auf Herz und Nieren«. Die dabei anfallende Rückspeiseenergie kann durch eine Antriebslösung von SEW-Eurodrive erneut genutzt werden.

13. November 2014

Anwendungen mit Senk- und Bremsbewegungen in den Lastzyklen, zum Beispiel Kräne, werden sinnvollerweise an rückspeisefähiger Antriebselektronik betrieben. Beim Abbremsen oder beim Senken einer Last arbeiten Elektromotoren generatorisch.

Diese freiwerdende Energie kann über einen Frequenzumrichter ins Versorgungsnetz zurückgespeist werden. Daher tragen Netzrückspeisungen zur Senkung des Gesamtenergieverbrauchs bei und führen zu geringeren CO2-Emissionen. Mit einem breiten Produktspektrum und fundierter Beratung hilft SEW-Eurodrive seinen Kunden, hierfür die passenden Lösungen zu finden.

Stahlseile bestehen aus mehreren Drähten und Litzen (verdrillte Drähte). Ihr Kern kann eine Faser, Litze oder wiederum ein Seil sein. Der Verschleiß von Stahlseilen ist grundsätzlich beherrschbar, soweit sie einlagig auf Trommeln gewickelt werden. Diese Wicklungsart ist für das Seil am schonendsten. In mehrlagigen Wicklungen sind Seile einem erheblich stärkeren Verschleiß ausgesetzt, wie wissenschaftliche Untersuchungen zeigen. Aufgrund dieser Tatsache müssen bislang deutlich niedrigere Aufliegezeiten der Seile im Vergleich zur Einlagenwicklung in Kauf genommen werden. Um hier zu fundierten Aussagen zu kommen, hat die Firma Pfeifer für diesen Belastungsfall auf ihrem Firmengelände einen Prüfturm für Mehrlagenwicklungen errichtet. Die Anlage ist seit Januar 2013 in Betrieb. Hier werden das Verschleißverhalten und die Lebensdauer von Seilen für die Mehrlagenwicklung, vor allem in Turmdreh- und Mobilkranen, untersucht.

Bis zum ersten Litzenbruch

Im Prinzip funktioniert auch der Turm wie ein Kran: die Last wird auf- und abgefahren. »Wir fahren, bis die Ablegereife eintritt«, erläutert Dr.-Ing. Ulrich Weiskopf, Leiter des Technischen Service Seilanwendungstechnik bei Pfeifer in Memmingen. »Das ist ein definierter Zeitpunkt, an dem man bestimmte Schadenskriterien am Seil feststellen kann.« Dazu gehört beispielsweise eine bestimmte Anzahl äußerlich sichtbarer Drahtbrüche. Wenn sie auftreten, muss das Seil vom Kran abgelegt werden. »Mit der Prüfeinrichtung fahren wir darüber hinaus, bis der erste Litzenbruch eintritt. Dieser Zustand wird automatisch erkannt. Dann ist der Versuch beendet.« Somit bleibt alles im sicheren Bereich.

Im Unterschied zum Kran wird die Last hier in Schienen geführt – sozusagen ein Schwerlastaufzug. Die bewährte Technik aus dem Aufzugsbau wurde hier für größere Lasten ausgelegt. Die maximal zulässige Masse beträgt 54 Tonnen – über 30 Prozent mehr als das Gewicht eines voll beladenen Lastzugs. Aktuell läuft eine Dauerprüfung mit einer Last von 21 Tonnen Beton. Weitere 7,5 Tonnen wiegt die Lasteinheit, der Stahlrahmen zur Aufnahme der Betonkörper. Käme es zu einem Seilbruch, würde die Last nicht abstürzen. In diesem Fall wird, wiederum mit entsprechend dimensionierter Technik aus dem Aufzugbau, automatisch ein Fang ausgelöst, bei dem sich die Last an den Schienen festklemmt. Die Führungsschienen verhindern zudem, dass der Belastungskörper bei stärkerem Wind pendelt.

Die Seiltrommel wird durch leistungsstarke Standardantriebstechnik von SEW-Eurodrive angetrieben. Pfeifer und SEW-Eurodrive verbindet seit vielen Jahren eine erfolgreiche Geschäftspartnerschaft, geprägt von fachkompetenter Beratung und Zuverlässigkeit in allen Belangen rund um die Antriebstechnik. Pfeifer wiederum ist auch für SEW-Eurodrive ein bewährter und zuverlässiger Lieferant für Lastaufnahmemittel. Es lag daher nahe, auch beim Projekt Prüfturm auf die Fachkompetenz zurückzugreifen und die Anlage mit SEW-Antriebstechnik auszurüsten. »SEW lieferte eine Antriebs-Komplettlösung, Schaltschrankplanung und -bau mit inbegriffen«, berichtet Dipl.-Ing. Michael Epp, Leiter des Technischen Büros von SEW-Eurodrive in Augsburg. Als Antrieb für den Prüfturm kam ein Drehstrommotor DR 315, der größte von SEW-Eurodrive, zum Einsatz. Über ein Getriebe KH167 aus der Standardgetriebebaureihe 7 treibt er die Seiltrommel an.

Leistungselektronik und Antriebsregelung

Der Schaltschrank der Anlage enthält den Frequenzumrichter, die Rückspeiseeinheit und die Steuerung einschließlich der Sensorikauswertung sowie den Ein- und Ausspeiseschrank. Neben der Antriebstechnik projektierte SEW ebenfalls die Leistungsschränke und lieferte sie anschlussfertig. Im Ausspeiseschrank wurden leistungs- und signalseitig Blitzschutzelemente installiert, die die Elektronik vor Blitzüberspannungen schützen. Das ist erforderlich, weil der als Stahlkonstruktion ausgeführte Turm eines der höchsten Gebäude der Umgebung ist.

Der Frequenzumrichter Movidrive B hat eine Nennleistung von 160 kW; die Rückspeisung Movidrive MDR ist für die gleiche Nennleistung ausgelegt. Ein Zwischenkreisadapter verbindet beide Umrichtermodule. In diesen Modulen sind starke, drehzahlgesteuerte Lüfter eingebaut. Deshalb reichte es aus, in den Schaltschranktüren passive Lüftungsgitter einzubauen; zusätzliche motorische Schranklüfter sind nicht erforderlich. Die warme Abluft wird über einen Luftkanal und das Schaltschrankdach komplett in die Umgebung geführt.

Geringer Montage- und Installationsaufwand

Die sinusförmige Netzrückspeisung Movidrive MDR61B in der Leistungsklasse 160 kW ist die zentrale Ein-/ Rückspeisung zur Versorgung der angeschlossenen Umrichter oder Motorwechselrichter mit Energie. Im Grundgerät der Netzrückspeisung sind bereits Taktfrequenzfilter, Stellerdrossel, Netzschütz sowie die automatisierte Vorladung des Zwischenkreises integriert. Der abgesicherte Netzanschluss kann also ohne die Vorschaltung zusätzlicher, netzseitiger Komponenten erfolgen. Das senkt den Montage- und Installationsaufwand erheblich, speziell bei den erforderlichen Leitungsquerschnitten. Die geregelte Zwischenkreisspannung sorgt für stabile Verhältnisse auf der Gleichspannungsseite.

Je nach Größe der Last und dem aktuellen Fahrdiagramm kann Pfeifer jährlich bis zu 100.000 kWh Elektroenergie von ihrem Prüfturm ins Netz zurückspeisen, die dann für andere Verbraucher im Betrieb zur Verfügung steht. Der Wirkungsgrad der Netzrückspeisung liegt bisher bei knapp über 50 Prozent. Durch den wiederverwertbaren Strom amortisiert sich die Rückspeiseeinrichtung nach etwa eineinhalb Jahren. Der Wettbewerbsvorteil für die Pfeifer Seil- und Hebetechnik durch detailreichere Kenntnis über die Leistungsfähigkeit ihrer Seile hält jedoch wesentlich länger an.

sps ipc drives: Halle 3, Stand 420

Erschienen in Ausgabe: 08/2014