Frequenzumrichter synchronisiert Verdrängerpumpen

Der Pumpenhersteller Feluwa ist traditionell auf Lösungen feststoffhaltige und diffizile Medien – überwiegend in der Mineral- und Bergbauindustrie sowie im Abwasserbereich – spezialisiert. Überall dort, wo Abrasives, Aggressives oder Toxisches gefördert werden muss, bietet sich der Einsatz hermetisch dichter, oszillierender Verdrängerpumpen an und mit seinem Doppel-Schlauchmembransystem in den Multisafe Pumpen garantiert Feluwa zweifache Sicherheit. Für die nächsten Entwicklungsschritte hat Feluwa diese Pumpen auf die Anforderungen anderer Branchen, wie Chemie, Nahrungsmittel- oder Pharmaindustrie angepasst. Auch dafür hat das Unternehmen nach einem Frequenzumrichter gesucht, der vor allem die komplexe Synchronisation mehrer Pumpen sichert. Mit den PowerFlex Modellen (siehe Abbildung) von Rockwell hat Feluwa das gefunden, wonach die Spezialisten aus Mürlenbach gesucht haben.

Durch die Entwicklung der Schlauchmembrane haben die Spezialisten von Feluwa den entscheidenden Schritt zur vertikalen Ausrichtung des Förderorgans gemacht. Der geradlinige Durchfluss ohne unnötige Umlenkungen erhöht den hydraulischen Wirkungsgrad. Da lediglich die Schlauchmembranen mit dem Fördermedium in Kontakt kommen, muss das Membrangehäuse bei Förderung chemisch aggressiver Medien nicht beschichtet o.ä. werden, um gegen die chemischen Einflüsse resistent zu sein. Bis heute sind mehr als tausend Pumpen dieser Bauart weltweit im Betrieb und fördern sicher unterschiedlichste Medien.

Daraus hat das Unternehmen die Multisafe Technologie entwickelt, die über ein Doppel-Schlauchmembransystem verfügt. Das hermetisch dichte und redundante Doppel-Schlauchmembransystem garantiert einen zweifach gesicherten Transport von kritischen und umweltgefährdenden Fluiden. Im Pumpenkopf sind zwei ineinander liegende Schlauchmembranen eingespannt, die das Medium umschließen und das hydraulische Antriebsende damit doppelt abtrennen. Da beide Membranen eine unterschiedliche Geometrie aufweisen, ist die Belastung ungleich, wodurch die äußere Membrane immer länger halten wird.

Die Fördermenge der Pumpen wird über die Frequenz/Motordrehzahl geregelt. Hierzu werden u. a. die Kommunikationskanäle von Allen-Bradley PowerFlex® 525 bzw. 753-Frequenzumrichtern in der 7,5 kW-Variante genutzt.

Der Zustand der inneren und äußeren Schlauchmembran wird kontinuierlich überwacht. Durch die Erweiterung mit einer Vielzahl von eigenentwickelten mess- und regelungstechnischen Systemen, erfüllen die Pumpen der Multisafe Baureihe auch die Anforderungen der Betreiber hinsichtlich Industrie 4.0. Eine Schnittstelle für Cloud-Anbindungen und zur Verarbeitung der Sensorsignale stellt der hier verwendete Frequenzumrichter. Zwei Hauptgründe nennt Hans-Peter Müllers, Leiter der Feluwa Elektrotechnik, für den Einsatz dieser FUs: „Die Frequenzumrichter aus dem Hause Rockwell sind dafür bekannt, dass sie nicht nur mit quadratischen, sondern auch mit konstanten Lastmomenten bestens umzugehen wissen und zweitens der umfassende Support durch den Hersteller.“

„Bei der Suche nach dem optimalen Frequenzumrichter konnten wir die in Frage kommenden Geräte bei uns im Haus am Prüfstand testen. Wir wollten einfach sichergehen, dass das Zusammenspiel zwischen Kolbenmembranpumpe und Umrichter über den gesamten Arbeitsbereich hinweg perfekt funktioniert und haben demzufolge von Anfang an sehr eng mit Rockwell Automation zusammengearbeitet, probiert und evaluiert“, erinnert sich Daniel Nägel, technischer Leiter bei Feluwa.

Die EcoTrans Multisafe Pumpenreihe wird bisher für den sicheren Transport kritischer Medien im Niederdruckbereich eingesetzt. „Grundsätzlich sind wir mit unseren Lösungen im Bergbau sowie in den Bereichen Energie, Öl & Gas und Abwasser besonders stark vertreten. Mit der EcoTrans zielen wir im Moment vor allem auf die chemische Industrie ab, werden aber in Kürze eine weitere Varianten dieser Pumpenreihe präsentieren, die für die Bedürfnisse der Lebensmittel- und Pharmaindustrie maßgeschneidert sind“, verrät Ralf Scherer, Marketingleiter bei Feluwa.

Die Ecotrans 10 mit 2 Pumpenköpfen

Mit einer Fördermenge von 2 bis 20 m³/h und einem Betriebsdruck von bis zu 16 bar bietet sich die EcoTrans Multisafe Pumpe beispielsweise für die Beschickung von Filterpressen, Reaktoren und Sprühtrocknern oder für Dosierungszwecke an. Zur Auswahl stehen dafür drei Baugrößen mit

  • einem Pumpenkopf als Multisafe Ecotrans 5
  • einem Doppel-Pumpenkopf als Multisafe Ecotrans 10
  • vier Pumpenköpfen als Multisafe Ecotrans 20

Die Ecotrans 20 ist dabei eine elektronisch sychronisierte Kopplung von zwei Ecotrans 10 Pumpen.

„Diese Pumpenvariante ist mit ein Grund, warum wir uns für den Einsatz von Allen Bradley- Frequenzumrichtern entschieden haben. Wir können bei der EcoTrans 20 die integrierte Soft-SPS-Funktionalität des PowerFlex 753 nutzen, um die Pumpe zu regeln. Gemeinsam mit Rockwell Automation haben wir es geschafft, zwei Einkolbenpumpen virtuell zu einer Zweikolbenpumpe zu vernetzen, indem wir einen von uns vorgegebenen Phasenversatz einstellen“, so Nägel. „Auf diese Weise erreichen wir einen kontinuierlichen Förderstrom und die Pulsation im Rohrleitungssystem wird möglichst klein gehalten.“

Dazu ist eine der beiden Pumpen der Master, der die Geschwindigkeit vorgibt. Die zweite Pumpe wird vom Powerflex 753 FU so beschleunigt bzw. verzögert, dass sie präzise eine Phasenverschiebung von 90° einhält. Die gesamte Logik dieser Kurbelwellenkopplung läuft dabei über den PowerFlex 753 Frequenzumrichter.

„Die Anforderungen an moderne Pumpensysteme ändern sich kontinuierlich. Somit empfiehlt es sich, die Pumpe mit einem maßgeschneiderten Frequenzumformer auszurüsten, um den Volumenstrom in einem großen Spektrum und bei hohem Wirkungsgrad variieren zu können“, fasst Scherer zusammen. Mit der Kombination aus Frequenzumrichter von Rockwell und den Ecotrans-Schlauchmembranpumpen eröffnet sich Feluwa ein breiteres Einsatzfeld über die bisherigen Applikationen hinaus und punktet mit hoher Effizienz, hoher Verfügbarkeit und geringem Verschleiß.

 

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