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Drehzahlgeregelte Pumpen

Anlage

Werkzeugmaschine, Versorgungstechnik

Betrachtungsbereich

Pumpen

Eingesetzte neue Technologie

Drehzahlgeregelte Pumpen

Art der Massnahme

investive Massnahme

Beschreibung

Pumpen zur Förderung von Fluiden werden in vielen Anwendungen in der metallverarbeitenden Industrie häufig über einen Motor mit konstanter Drehzahl betrieben. Je nach Anwendung werden Soll-Werte für Druck oder Volumenstrom hierbei oftmals durch so genanntes „Androsseln“ (z.B. über ein Druckregelventil) oder einen Bypass eingestellt. Die elektrische Leistungsaufnahme der Pumpeneinheit bleibt hierbei jedoch auch im Teillastfall nahezu konstant und unabhängig von der tatsächlich benötigten, geringeren, Fluidleistung. Eine bessere Anpassung an den tatsächlichen Bedarf lässt sich durch drehzahlgeregelte Aggregate erreichen. Durch die bedarfsgerechte Bereitstellung von Fluidleistung lassen sich teilweise erhebliche Einsparpotenziale heben. Hierfür bietet sich der Einsatz drehzahlgeregelter Pumpenmotoren an, welche eine Druck- oder Volumenstromregelung ermöglichen.  Um z.B. einen druckgeregelten Betrieb der Pumpe zu ermöglichen, muss diese um einen Frequenzumrichter zur drehzahlvariablen Ansteuerung des Motors sowie einen analogen Drucksensor zur Erfassung des aktuellen Drucks erweitert werden. Weiterhin muss eine steuerungsseitige Möglichkeit geschaffen werden, einen Sollwert vorzugeben.

 

Einen beispielhaften Anwendungsfall stellt die Versorgung mit Kühlschmierstoff (KSS) einer spanenden Werkzeugmaschine dar. Bei der KSS-Versorgung kann zwischen Niederdruck- (ND) und Hochdrucksystem (HD) unterschieden werden. Das ND-System versorgt die Bettspülung bzw. die Spänerinne, die Spülung der Werkstückaufnahme sowie die Arbeitsraumdusche. Weiterhin dient die ND-Anlage als Vorlauf für das HD-KSS-System. Das HD-System speist Werkzeuge mit innerer Kühlmittelzufuhr, die Kühlung der Hauptspindel und wird zur Schmierung und zum Spanabtransport eingesetzt. Im Ausgangszustand einer untersuchten Werkzeugmaschine förderte die Schraubenspindelpumpe im HD-System den Volumenstrom konstant gegen ein Druckregelventil. Im ND-System kamen zwei Konstantpumpen mit 150 l/min und 70 l/min Förderleistung zum Einsatz. In Zeiten mit vermindertem Bedarf wurde das im HD- und im ND-System geförderte Volumen über einen drucklosen Umlauf zurück in den KSS-Tank gefördert. Zur Effizienzsteigerung wurden die Pumpen in beiden Systemen durch je eine drehzahlgeregelte Pumpe ersetzt. Für den Fall des HD-Systems ergab sich auf diese Weise eine Einsparung von 56 % bzw. 8.600 kWh im betrachteten Fall – mit einem angenommenen Bedarf an HD-KSS in 33 % der Bearbeitungszeit. Im Fall des ND-Systems konnte eine Gesamtreduktion des Energiebedarfs um 72 % bzw. 12.000 kWh erzielt werden.

Über die direkten Einsparungen hinaus kommen Sekundäreffekte hinzu, die bei der vorgestellten Rechnung nicht berücksichtigt sind und die zu einer Verkürzung der Amortisationszeit führen. Durch die bedarfsgerechte Bereitstellung des Volumenstroms sinkt das Rückfördervolumen – d.h. die Hebepumpe, welche den KSS aus dem Späneförderer zurück in den Tank fördert, weist geringere Einschaltzeiten und damit einen geringeren Energiebedarf auf. Durch den Wegfall des Druckregelventils sinkt zudem der Wärmeeintrag in das Fluid, wodurch eine eventuell notwendige Kühlung des Schmierstoffs und zusätzlicher Wärmeeintrag in die Hallenumgebung geringer ausfällt.

Umsetzbarkeit

mittel

Einsparung

Relativ:

> 50%

 

Absolut:

8.600 kWh/a + 12.000 kWh/a = 20.600 kWh/a bzw. 2060 €/a

Einsparung CO2: 8,9 t **

 

* 10 ct/kWh

** 430 gCO2/kWh

Amortisationszeit

ca. 4 Jahre (ohne Förderung)

Umsetzung der Massnahme im Projekt ETA-Transfer

Werkzeugmaschine in der ETA-Fabrik

Fördermöglichkeiten

Bis zu 30 % (KMU 40 %) der Gesamtkosten (De-minimis)

Bis zu 30 % (KMU 40 %) der investiven Mehrkosten (AGVO)

Maximal 500 € (KMU 700 €) pro eingesparter Tonne CO2

Weitere Informationen haben wir hier für Sie zusammengestellt.

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