Für den Notfall gerüstet

Konstruktionsmanagement

Reservemotoren – Anlagenstillstände sind ein Trauma im Maschinenbau. Eine intelligente Auslegung von Reservemotoren optimiert die Anlagenverfügbarkeit und nimmt dieser schlimmen Vorstellung den Schrecken.

04. Mai 2012

Anlagenstillstände haben in der Industrie zumeist verheerende Folgen. Und je länger ein Anwender eine Produktionsanlage nicht betreiben kann, weil zum Beispiel ein Antrieb ausgefallen ist, desto kostspieliger wird dieser Zustand für ihn. Das Ausfallrisiko und die daraus resultierende Dauer des Stillstands werden allerdings häufig unterschätzt.

Die sicherste und schnellste Möglichkeit, Anlagenstillstände im Falle einer Havarie möglichst kurz zu halten, ist die Anschaffung entsprechender Reserveantriebe, die allerdings ebenfalls eine beträchtliche Investition darstellen. Hierfür bietet der Berliner Antriebsexperte Menzel Elektromotoren praxisbewährte Lösungen.

Bei der Anschaffung von Reserveantrieben gilt es, die Interessen von zwei beteiligten Gruppen zu berücksichtigen: die der Kaufleute und die der Techniker. Naturgemäß steht für Kaufleute vor allem die Höhe der Investition im Vordergrund, für die Techniker hingegen die Verfügbarkeit der Produktion und somit die Zuverlässigkeit, Wartungsfreundlichkeit und Lebenserwartung der einzelnen Anlagenteile.

Ein oft wenig beachteter Ansatz ist hierbei die so genannte Gleichteilplanung. Darunter versteht man die identische Auslegung von Motoren ähnlicher Anforderungen.

Auf ein Zementwerk bezogen bedeutet dies beispielsweise, für ähnliche Anwendungen wie etwa Mühlen und Brecher identische Motoren einzusetzen. Dies bedeutet zwar zwangsläufig eine unkritische Überdimensionierung des Antriebs mit dem geringsten Leistungsbedarf, andererseits lassen sich mehrere Antriebe mit nur einem Reservemotor absichern und die Motoren bei Ausfällen oder Revisionen untereinander austauschen. Zudem reduziert sich die Ersatzteilhaltung für Komponenten wie etwa Lager, Kohlebürsten, Filter oder Anlasser erheblich. Die Anforderungen der Antriebe müssen aber ähnlich sein, um sie mit einem gemeinsamen Reservemotor abzudecken. Die Experten von Menzel klären bei Bedarf gemeinsam mit Kunden, ob eine solche Lösung sinnvoll ist.

Ein Motor für drei Antriebe

In einem Praxisbeispiel betreibt ein Zementwerk insgesamt drei Mühlen und Brecher mit unterschiedlichen sechspoligen Motoren verschiedener Hersteller. Menzel hat hierfür die folgende Lösung realisiert: Ein kompakter Schleifringläufermotor, dessen Design und Effizienz eine Baugröße kleiner ausfallen kann als die zu ersetzenden Motoren, wird mittels Fußadapterplatten auf die jeweilige Anwendung angepasst.

Auf beiden Seiten sind Anschlusskästen für Ständer und Läufer angebracht; die unterschiedliche Anzahl von Zuleitungen gewährleisten spezielle Kabeleinführungsplatten. So lässt sich laut Menzel innerhalb kürzester Zeit ein gemeinsamer Reservemotor anstelle einer der drei Hauptantriebe montieren und anschließen, so dass die Produktion schnell wieder anlaufen kann.

Bei unterschiedlichen Wellendurchmessern kann Menzel am Reservemotor zudem bei Bedarf auch ein zweites Wellenende mit abweichenden Abmessungen auf der Gegenseite anbringen. Ein weiterer Vorteil der im Beispiel eingesetzten Motorenbaureihe ist deren modularer Aufbau mit aufgesetztem Luft-Luft-Wärmetauscher. Das eröffnet die Option, den Kühler gegen eine Luftführungshaube zu tauschen und die Schutzart von IP55 in IP23 abzuändern, wodurch der Motor um 30 Prozent leistungsfähiger wird. Dies ist jedoch nur dann möglich, wenn diese Option bei der Auslegung der Drehmomentcharakteristik schon im Design berücksichtigt wurde. Sonst wirkt zwar die bessere Kühlung, der Motor kann jedoch kein höheres Drehmoment liefern.

Bei größeren umrichtergespeisten Motoren wird in der Regel eine Lagerstelle isoliert aufgebaut, um Lagerströme zu vermeiden. Dafür findet häufig ein isoliert beschichtetes Lager Verwendung, das nur halb so viel kostet wie ein isolierter Lagersitz. Das bedeutet aber im Umkehrschluss, dass bereits ab dem zweiten Lagerwechsel ein isolierter Lagersitz kosteneffizienter gewesen wäre. Außerdem sind Standardlager oft viel schneller verfügbar als isolierte Ausführungen. Ein isolierter Lagersitz auf der Welle oder im Lagerschild kann daher trotz eines etwas höheren Einstandspreises durchaus eine interessante Alternative sein.

Das Anlaufen mittels Frequenzumrichter entlastet den Kurzschlussläufer-Motor durch den reduzierten Einschaltstroms bei der Beschleunigung großer Massen, wie sie üblicherweise bei Gebläsen und Förderbändern auftreten. Dies ermöglicht eine seriennahe Dimensionierung des Rotorkäfigs im Motor, hat jedoch den Nachteil, dass der Motor ohne Umrichter nicht in der Lage ist, zum Beispiel den Lüfter zu beschleunigen. Ein Ausfall des Umrichters legt daher die gesamte Anlage still. Hier lässt sich durch die Auslegung des Rotorkäfigs für große Momente auch bei Netzbetrieb die Betriebssicherheit deutlich verbessertn. Auch hierzu bietet Menzel Kunden bei Bedarf ausführliche Beratung.

Ein weiteres Problem für die Bereitstellung von Reservemotoren sind unterschiedliche Netzspannungen innerhalb eines Betriebs oder in verschiedenen Werken einer Gruppe. Auch in solchen Fällen hat Menzel oft eine Lösung parat: Die Wicklung eines Motors besteht aus einer Vielzahl einzelner Spulen, die im Inneren des Motors für eine bestimmte Betriebsspannung fest zusammengeschaltet sind. Dieses Prinzip ist nutzbar, indem der Anwender im Anschlusskasten Schaltbrücken umklemmt und so die Verschaltung der Wicklungsteile verändert. Mit intelligent vorgebereiteten Umschaltmöglichkeiten eignet sich ein Motor so für verschiedene Spannungen.

Auf einen Blick

-Die Menzel Elektromotoren GmbH in Berlin produziert und vertreibt Hoch- und Niederspannungsmotoren, Gleichstrommotoren, Transformatoren sowie Frequenzumrichter.

-Die Spezialität des mittelständischen Unternehmens ist die Lieferung größerer Elektromotoren inklusive Sonderausführungen innerhalb kürzester Zeit.

Erschienen in Ausgabe: 03/2012