Automationslösungen zur Reduzierung der …praktiker-konferenz.com/fileadmin/vortrag/14_ksb_2007.pdf · auslegung 10% Regelung des Pumpen- ... PumpDrive - die Drehzahlregelung für

Praktikerkonferenz “Pumpen in der Verfahrenstechnik und in der Papierindustrie” Graz, April 2007 G. BergeKSB AG 1

Automationslösungen zur

Reduzierung der Lebenszykluskostenvon

Kreiselpumpensystemen -

Praxisbeispiele

Dipl. Ing. Gerhard BergeKSB AG

67227 Frankenthal


Instand-haltung

Energie

Investition

Sonstige

Kostenverteilung einer Industriepumpe

KSB bietet gesamtkostenoptimale Produkte und mit dem LCC Compbelastbare Vergleichsmöglichkeiten zwischen verschiedenen Pumpensystemen

Quelle: Europump, A guide to LCC Analysis for pumping systems


.

Deutsche Energie Agentur(dena):

Einsparpotential bei Pumpensystemenin Deutschland

15 Milliarden KWh pro Jahrergibt eine jährliche Kostenreduktion für dieBetreiber von

1,2 Milliarden Euro

dena Kampagne


Beispiel für eine durchgeführte Initialberatung

- Der Anteil des Stromverbrauchs von Pumpensystemen entspricht mit 33% dem Durchschnittswert in der deutschen Industrie.

dena Kampagne

Beispiel GmbH

- Mindestens 20 % Stromeinsparung sind erzielbar.- Das entspricht einer Einsparung von 740.000 kWh pro Jahr.- Damit ist eine Kosteneinsparung von 37.000 € pro Jahr möglich, bei 5 Cent pro kWh.

Beispiel GmbH


Durchschnittliche Einsparpotentiale in Pumpensystemen

Auswahl von Pumpen mit höherem Wirkungsgrad 3%

Auswahl besserer Pumpengröße 4%

Bessere Installation/Wartung 3%

Bessere Anlagen-auslegung 10%

Regelung des Pumpen-systems 20%_________________________________

Mögliches Einsparpotential 40%(Durchschnitt über alle Anwendungen)

Quelle: Centre for Renewable Energy Sources 2005


Mit moderner Technik erreichen Sie Ihre Ziele

einfacher.


Drehzahl-veränderung

Steuern & Regeln

Software

PumpExpert

Pump Drive

PumpControl

Überwachen & Diagnose

Bausteine zur Automatisierung


Pumpenstörungen: Beispiele aus der Praxis


Ungeeignete Einbaubedingungen Ungeeignetes Fördermedium z.B.

Pumpe für Zellstoff TransportRiemen-dehnung

Verstopfter Auslass

Unzulässiger Betriebspunkt

Lager Fehler Laufrad

Blockade

Mögliche Ursachen für Pumpenstörungen


Aus World Pumps No. 480, Sept. 2006

Falsche Fahrweise

häufigste

Ausfallursache von Pumpen


PumpExpert - Die intelligente Pumpen Diagnose


Leitw

arte

Leitw

arte

Zustandsdiagnose Handlungsempfehlung

Feldbus

PumpExpertP

V

T

P

Feldkomponente mit Sensorik

Leitebene

Leitw

arte

Pumpendiagnose hilft -Konzept des Systems


Arbeitsweise des Diagnosesystems PumpExpert

Q

H

Qopt

Qmin

Qmax


PumpExpert Zusatznutzen

Die Ex-Version unterstützt den Betreiber bei der Erfüllung der neuen ATEX 137 und erfüllt selbst ATEX 95

Dynamische Auswertung von Sensorsignalen mit dem KSB Expertenwissen

Wartungsassistent ähnlich Bordcomputer KFZ

Modulares System jederzeit erweiterungsfähig

Energieoptimierung an Pumpe und Anlage

Beitrag zur Erfassung und Reduzierung der Betriebskosten (LCC)

Speicherung von Betriebsdaten und Ereignissen

Quittierungsmanagementmit Personenverwaltung


Betriebsdaten - dem Prozess auf der Spur

Anzahl der Pumpenstarts

Anzahl der Betriebsstunden

das Lastkollektiv als Spiegel der Fahrweise

das Lastkollektiv als Spiegel der Fahrweise, numerisch


Ampel ermöglicht rechtzeitige Reaktion -Auszug von Meldungen

Alarme

Warnungen

Information / Betrieb

Anlauf abgeschlossenPumpe läuftLastkollektiv

Externe SchwingungenErhöhte SchwingungenAnlaufleistung zu hoch

ÜberlastLaufrad teilweise verstopfUnzulässige TeillastStrömungsabrissextreme externe Schwingungenantriebsseitige Wälzlager defektSchwingungen zu hochendseitige Wälzlager defektMotor überhitztMotor überhitzt im StillstandMotor überlastet


Warnungs-Nr.W22

WarnungErhöhte Schwingungen

WarnungsbeschreibungDie Schwingung an der Messstelle ist überhöht,

aber noch nicht kritisch

HandlungsempfehlungBetriebszustand der Pumpe, Anlage, Befestigungen und Lager überprüfen.

Beispiel der Informationsstruktur für Warnungen


Alarm-Nr.A01

AlarmLaufrad teilweise verstopft

AlarmbeschreibungDie Fördermenge kann durch Ablagerungen am Laufrad nicht erbracht werden.

HandlungsempfehlungPumpe abstellen und Laufrad reinigen

Beispiel der Informationsstruktur für Alarme


Kommunikationsmöglichkeiten des PumpExpert

Vor Ort: Ampel und Anzeige

Feldbus

Übertragung auf die Leitwarte per Feldbus

Infrarot Übertragung: Betriebsdaten, Zustandsdaten, Wertungshistorie

Anbindung von Sensoren in Pumpe und Anlage,z.B. Drücke,Temperaturen oder Leistung

Modem

oder Modem


Beispiel für die prinzipielle Auswahl des PumpExpert Funktionsumfangs

Neueste Software: 44*A, 32*W


Normal-Ausführungzur freien Montage an Pumpe, Gestell oder Wand

Ex-Ausführungin druckfestem Gehäuse gemäß ATEX 95

Schaltschrank-einbauplattezur Integration in bauseits vorhandene Schaltschränke

KompaktCPU-Modulzur Anbindung an vorhandene SPS über Feldbus ohne eigene Messeingänge (einfache Integration in vorhandene Systeme)

Ausführungen des intelligenten

Diagnosesystems PumpExpert


Etanorm 300-400Wellenbruch durch Falschausrichtung der Pumpe

Alarme: (aufleuchten rote LED)

Schwingungen zu hoch, extreme ext. Schwingungen

Warnungen: (aufleuchten gelbe LED)

erhöhte Schwingungen, externe Schwingungen

Sensorik:

Zulaufdruck, Enddruck, Schwingungsmessung

PumpExpert Fallbeispiel Falschausrichtung


Alarme: (aufleuchten rote LED)

Trockenlauf, Wälzlager defekt, Schwingungen zu hoch

Warnungen: (aufleuchten gelbe LED)

Erhöhte Schwingungen

Sensorik:

Lagertemperatur, Enddruck, Schwingungsmessung

Kalkablagerung

Magnetitablagerung

Phosphatablagerung

PumpExpert Fallbeispiel Ablagerungen

PumpDrive - Die Drehzahlregelung für Pumpen



PumpDrive –eine neue Generation Drehzahlregelung

Ein durchgängiges technisches Konzept

Unabhängig

durch verschiedene Montagearten

Rekordverdächtig

für motormontierte Drehzahlregelung bis 45 kW

Ausbaufähig

durch unterschiedliche Funktionspakete


PumpDrive - 3 Montagearten

PumpDrive MM PumpDrive WM PumpDrive CM„Motor-mounted“

(mit Adapter)„Wall-mounted“ „Cabinet-mounted“

Montage auf dem Motor Montage an der Wand Schaltschrankeinbau


Leistungsbereich von 0,55 bis 45 kW

0,55..3 kW

4..7,5 kW

11..22 kW

30..45 kW

PumpDrive - die Drehzahlregelung für Kreiselpumpen


Etaline PumpDrive Etabloc PumpDrive

Etanorm PumpDrive

Etaline Z PumpDrive

Movitec PumpDrive

PumpDrive

PumpDrive Anwendungsbeispiele


Nachrüstung von nahezu allen KSB-Pumpen und auch von Pumpen anderer Hersteller

Sofortige Energieeinsparung in der Größen-ordnung von 50 % durch Drehzahl-optimierung und Mindestmengenabschaltung

Geringe Installations- und Inbetriebnahmekosten durch Montageadapter und „Plug & Run“

Längere Serviceintervalle durch geringere mechanische Anlagenbeanspruchung

Nachträgliche Einbindung in Leittechnik über Pro(fibus oder

LON-Bus

Weiternutzung vorhandener Komponenten

Flexibilität durch autarkes Kühlsystem


PumpDrive – für nahezu alle Einsatzgebiete geeignet

EinsatzgebieteKühlkreisläufe

Filteranwendungen

Wasserversorgungsanlagen

Heizungs-, Lüftungs- undKlimaanlagen

Beregnung

Kesselspeisung

Dampferzeugung

Prozesskreisläufe

Kühlschmiermittelversorgung

Betriebswasserverorgung

Verfahrenstechnische Prozesse


Druckerhöhungsanlage mit bedarfsabhängiger, stufenloser Anpassung ohne externes Steuergerät

4 mehrstufige Pumpen Movitec PumpDrive mit je 30 kW Leistung im Master/ Slave Betrieb als Druckerhöhungsanlage


Anwendungsbeispiel in industriellen Anlagen

Etanorm PumpDrive zur KühlwasserversorgungNormpumpen mit motormontierten selbstgekühlten Frequenzreglern bis 45 kW

Reduzierte Energiekosten

Erhöhte Betriebssicherheit

Verbesserung der Prozessqualität

Einbindung in Prozessleittechnik über Profibus

Verschleißminderung

Stabilere Prozesse durch unterlagerte Regelung


Alarm

Warnung

Betriebsbereit-schaft

Hochwasser-alarm

Betrieb/Störung je Pumpe

Hand-0-Automatik

Steuerung - LevelControlBetriebssicherheit erhöhen, Wartungskosten senken

mit...

LevelControl: Universell einsetzbare Niveausteuerung für Ein- und Doppelpumpenanlagen mit einfacher Bedienung und intelligenter Pumpenüberwachung


StandardbedieneinheitPumpDrive

USEWARE-Preis 2004 verliehen während der

gleichnamigen VDI-Tagung

Anzeige-/ BedieneinheitPumpExpert

GraphikbedieneinheitPumpDrive

LevelControl

Einheitliches Anzeige-/ Bedienkonzept


LCC Rechner - einfach und anschaulich

Geben Sie zunächst die Grundbetriebsdaten ein

Wählen Sie aus der Liste die gewünschte Pumpe aus


Vergleich von PumpensystemlösungenOb sich Drehzahlregelung zur

Energiekosteneinsparung lohnt, hängt stark vom individuellen

Lastprofil ab.

Quantitative Aussagen zu den

LCC-Kosten für den individuellen

Einsatzfall


Einsparungen durch Automation I

Beispiel: GroßchemieKühlwasserversorgung

1100 m3/h auf 70 mNutzungsdauer 15 JahreBekanntes Lastprofil

Drehzahlgeregelt


Kühlanlage in der pharmazeutischen Industrie

10.724,- EUR20.123,- EUREnergiekosten der Anlage nach 5 Jahren

3 Pumpenmit

PumpDrive

3 Pumpen ohne

PumpDrive

31.188,- EUR15.065,- EURBeschaffungskosten komplett

1.200,- EUR600,- EURInstallation und Inbetriebnahme

28.988,- EUR14.465,- EURAnschaffungspreis

Die Amortisationszeit des PumpDrive liegt unter 2 Jahren und ermöglichteine Einsparung der Energiekosten in Höhe von 47%.

Drehzahlregelung mit PumpDrive

Kälteleistung: 4.250 kW

Volllastvolumenstrom: Q = 620 m³/Std.

Betriebsdauer der Pumpen: 7.640 Std./Jahr

3 Pumpen Etanorm R mit 50 % Redundanz


Chemienormpumpen in deutschem Industriebetrieb

2 Pumpen CPK 100 - 400mit 100 % Redundanz

ohne PumpExpert mit PumpExpertAnschaffungspreisPumpen 12.000,- EUR 12.000,- EUR

InstallatinonPumpen 2.000,- EUR 2.000,- EUR

AnschaffungspreisPumpExpert --,- EUR 7.000,- EUR

InstallationPumpExpert --,- EUR 4.000,- EUR

Beschaffungskosten komplett 14.000,- EUR 25.000,- EUR

MTBF [h] 7.500 22.500Jährl. Kosten für Instandsetzung 3.200,- EUR 1.066,- EUR

Produktionsausfall-kosten pro Jahr 3.932,16 EUR 436,91 EUR

Wartungskostenpro Jahr --,- EUR 500,- EUR

Betriebskosten der Anlage pro Jahr 7.132,16 EUR 2.003,57 EUR

Diagnose mit PumpExpert


Kühlwasserversorgung einer PKW-ProduktionZielsetzung: Sicherung der Verfügbarkeit (wechselnde Verbräuche,

variierende Betriebsstrategien)



Industriekraftwerk in einer Zellstofffabrik: Förderung von Dicklauge als Brennstoff

Zielsetzung: Vermeidung von Ausfällen (Wellenabriss) durch rechtzeitige Erkennungvon unzulässigen Betriebszuständen



Prüfstand für DurchflussmessgeräteZielsetzung: Absicherung der Pumpen bei variierenden Betriebsbedingungen

Diagnose mit PumpExpert Drehzahlregelung mit PumpDrive

PumpDrive

PumpExpert


Vielen Dankfür Ihre

Aufmerksamkeit !

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