HDP-Motoren als kompakte Antriebslösung bei einem Hersteller von Kosmetikartikeln
Als technischer Großhandel bedient Lamb die verschiedensten Branchen, so auch Produzenten im Bereich Pharmazie, Kosmetik und Lebensmittel. Einer dieser Kunden ist die Straub GmbH, ein führender Hersteller hochwertiger Kosmetikprodukte. Mit unserem Know-how konnten wir Straub bei der Modernisierung und Absicherung der Produktionsprozesse unterstützen.
Das Portfolio der Straub GmbH besteht aus Shampoos, Cremes und anderen Beautyprodukten. Die verschiedenen, häufig nur schwer mischbaren Komponenten, wie Trägersubstanzen, Feststoffe und Flüssigkeiten, werden in einem sogenannten Homogenisator dauerhaft miteinander gemischt. Dieser Homogenisator ist das Herzstück der Produktion, indem chargenweise die Produkte hergestellt um danach in Dosen, Tuben oder Flaschen abgefüllt zu werden.
Bereits in der Vergangenheit wurden im Rahmen der vorbeugenden Wartung ABB-Frequenzumrichter von Lamb an den Kunden geliefert. Die vorhandenen Umrichter wurden durch unseren Elektrotechniker Herrn Dürr aufgenommen und auf aktuelle ABB-Baureihen umgestellt. Herr Dürr hat anschließend die Inbetriebnahme der Neugeräte bei Straub begleitet.
Im Prozess knetet, pumpt und presst der Homogenisator die verschiedenen Stoffe, um die Masse für den weiteren Verlauf der Produktion fertigzustellen. In der Anlage war bisher ein Gleichstrommotor mit Sonderwelle verbaut, der ein hohes Losbrechmoment gewährleistet, damit das Rührwerk auch bei allen Füllständen und allen möglichen Substanzen sicher anlaufen kann. Die Drehzahl des Motors wird im Bereich von 500 – 3.000 Umdrehungen geregelt. Ein Nachteil des Gleichstrommotors sind die verschleißanfälligen Kohlebürsten.
Das große Problem hierbei: der Hersteller fertigt diese Motoren nicht mehr und gibt auch keinen technischen Support hierzu.
Ein Ausfall dieser elementaren Anlage würde für die Produktion gravierende und somit auch finanzielle Folgen mit sich bringen. Um diese Probleme vorzubeugen, wurde ein Modernisierungskonzept des Antriebs gewünscht und von Lamb ausgearbeitet.
Vorab wurde beim Kunden durch Datenaufnahme von Drehzahl und Drehmoment ein Betriebsprofil erstellt um den neuen Antrieb für die tatsächlich auftretenden Anforderungen auszulegen. Dazu wurde bei einem am Stromrichter konstant anliegenden Drehzahlsollwert die zugehörige Motordrehzahl mit dem Stroboskop gemessen. Anschließend wurde ein Datenlogger für diesen Drehzahlsollwert sowie ein Energiemessgerät für Strom/Leistung in der Anlage installiert.
Über das Auslegungstool „DriveSize“ von ABB konnte anschließend der passende Motor und Umrichter ausgewählt werden. Nach der finalen Auslegung wurde unser Angebot erstellt und anschließend zusammen vor Ort beim Kunden besprochen.
Bei der Datenaufnahme haben sich weitere Neuerungen ergeben. Da zu diesem Zeitpunkt eine planmäßige Wartung durchgeführt wurde, war die Anlage zugänglicher. Für die Montage des Motors am Rührwerk wird eine zusätzliche VA-Adapterplatte für die Zentrierung notwendig. Diese konnte bei dieser Gelegenheit durch Lamb vorvermessen werden.
Die Idee zur Lösung: Der Einsatz eines ABB HDP-Motors mit Sonderwelle und Frequenzumrichter.
Die Asynchronmotoren mit geringem Trägheitsmoment der High Dynamic Performance-Serie sind die Lösung von ABB für Anwendungen, bei denen es auf kompakte Abmessungen und eine hohe Dynamik ankommt. Die Serie der Motoren mit hoher Dynamik wurde für den Einsatz unter rauen Betriebsbedingungen mit Frequenzumrichter entwickelt. Das quadratische Gehäuse und die hohe Überlastbarkeit des Motors ermöglichen aufgrund des geringen Trägheitsmoments und des hohen Impulsmoments eine hervorragende Dynamik. Andere typische Einsatzbereiche dieses Asynchronmotortyps sind z. B.: Prüfstände, Kunststoff- und Papierherstellung, Automation, Werkzeugmaschinen und viele mehr.
Ein HDP-Motor bringt viele Vorteile mit sich. Zum einen besitzt dieser eine gute Wärmeabfuhr und ist eine kostengünstige Alternative zu einem DC-Motor. Bei Platzproblemen ist er ideal, da er eine kleine Baugröße besitzt. Auch im Bereich von sehr hohen maximalen Drehzahlen kann er punkten.
Die hohe Dynamik ist zwar in diesem Fall des Rührwerks nicht gefordert, aber aufgrund der räumlichen Situation war kein Standardmotor möglich. Auch die Sonderwelle schließt die Anwendung eines Standardmotors aus. Anhand dieser Bedingung war der HDP-Motor die ideale Lösung.
Der vorhandene DC-Stromrichter befand sich in einem Schaltschrank auf einer Empore. Dies hat den Nachteil, dass vor allem im Sommer durch die Sonneneinstrahlung auf das Blechdach höhere Umgebungstemperaturen herrschen. Durch den Einsatz des ACS880 mit der hohen Schutzart IP55 kann der Umrichter nun außerhalb des Schaltschrankes montiert werden und der Temperaturanstieg im Schaltschrank wird verringert. Dank dem Drehgeber am Motor und dem verbauten Umrichter ACS880 mit DTC-Regelung („Direct torque control“) wird eine optimale Regelungsqualität innerhalb der Anlage gewährleistet.
Nach Auftragserteilung durch den Kunden wurde bei Lamb der Schaltplan erstellt und der Sondermotor und der Umrichter bei ABB bestellt. Doch kurz vor der Auslieferung ist das Unerwartete aufgetreten. Es gab tatsächlich noch den Maschinenstillstand. Aushilfsweise wurden zwei kleinere Homogenisatoren eingesetzt, die aber nur einen Bruchteil der notwendigen Erzeugnisse erbracht haben.
Durch Rücksprache mit ABB und einer Expresslieferung konnten wir sehr schnell handeln. Bereits bei Lamb vorhandene Komponenten wie Frequenzumrichter, Leitungen und vorgefertigte VA-Adapterplatte wurden vorab geliefert, damit bereits mit dem Umbau begonnen werden konnte. Da nun die komplette Maschinenseite des Antriebs demontiert war, konnte die vorgefertigte Adapterplatte nun auf der Rührwerksseite fertigbearbeitet werden.
Der Einbau des eingetroffenen Motors geschah anschließend über Nacht. Am nächsten Morgen war unser Elektrotechniker vor Ort, um den korrekten Einbau und Anschluss zu prüfen sowie die notwendige Parametrierung und Optimierungen des Frequenzumrichters vorzunehmen. Um vor einem weiteren Ausfall sicher zu sein, orderte Straub nach dem erfolgreichen Umbau einen weiteren Motor als Ersatz. Gegenüber einem Gleichstrommotor ist der Drehstrommotor mit Frequenzumrichter jedoch bezüglich Wartungsintervallen und Betriebssicherheit deutlich im Vorteil.
Haben Sie weitere Fragen zu diesem Fall oder interessieren sich für HDP-Motoren oder Frequenzumrichter? Sprechen Sie uns gerne darauf an!
