Lohnender Wechsel

Antriebstechnik

Frequenzumrichter – Der Austausch veralteter Antriebstechnik bewährt sich nicht nur in der Industrie: In einem Freizeitpark konnte der Wechsel einer hydraulischen Lösung gegen drehzahlgeregelte elektrische Antriebe den Energieverbrauch nahezu halbieren.

31. August 2011

Der Ruf nach Kostenoptimierung durch den Einsatz von energieeffizienten Antrieben betrifft nicht nur Produktionslinien in industriellen Anwendungen: Sehr viele Möglichkeiten bieten auch die Gebäude- und Kältetechnik oder Wasser- und Abwasseranlagen, aber auch exotische Anwendungen wie beispielsweise Fahrgeschäfte für Jahrmärkte und Vergnügungsparks. Der Freizeitpark Bayernpark im niederbayerischen Reisbach beispielsweise hat in seinem Karussell »Wirbelnde Pilze« eine in die Jahre gekommene, hydraulisch betriebene Antriebslösung durch drehzahlgeregelte Elektromotoren in Verbindung mit geeigneten Frequenzumrichtern ersetzt und dadurch den Energieverbrauch gegenüber der alten hydraulischen Lösung nahezu halbiert.

Bei dieser Attraktion für Kinder sind insgesamt neun pilzförmige Fahrzeuge auf drei rotierenden Drehtellern befestigt, die wiederum auf einer großen, ebenfalls rotierenden Plattform befestigt sind. Das Fahrgeschäft läuft seit rund 14 Jahren, und die ursprünglich installierte hydraulische Antriebstechnik verursachte im Lauf der Jahre immer mehr Probleme. Das Kernproblem war neben der geringen Effizienz der Hydraulik durch die mehrmalige Umsetzung der erzeugten Kraft auch das immer häufigere Auftreten von Leckagen an den Hydraulikschläuchen aufgrund ihrer mechanischen Beanspruchung am beweglichen Teil unter den Plattformen. Zusätzlich zu den Kosten für die entstehenden Stillstandszeiten stieg außerdem im Laufe der Jahre der Instandhaltungsaufwand immer weiter an, etwa für den regelmäßigen Ölwechsel und den allfälligen Tausch defekter Hydraulikantriebe.

Die Geschäftsleitung des Vergnügungsparks beschloss deshalb, die »Wirbelnden Pilze« mit drehzahlgeregelten elektrischen Antrieben auszurüsten. Wie zuvor die hydraulischen Antriebe sollten auch die Elektromotoren direkt unter den rotierenden Plattformen montiert werden. Umgesetzt wurde die Applikation mit einem Frequenzumrichter der Serie AutomationDrive FC 302 von Danfoss VLT Antriebstechnik mit einer Leistung von 22 Kilowatt für sämtliche Pilz-Antriebe. Die Stromversorgung geschieht über einen Schleifring. Dazu kam ein weiterer Umrichter mit einer Leistung von 30 Kilowatt für den Antrieb der Grundplatte, berichtet Robert Galler vom gleichnamigen örtlichen Elektrotechnikunternehmen, der für die Umrüstung verantwortlich war, und erklärt: »Hauptgrund für diese Entscheidung ist die einfache Installation und Parametrierung der Frequenzumrichter mit ihrer Bediensoftware; zudem sind die Danfoss-Frequenzumrichter generell sehr robust und langlebig, auch bei diesen stän-dig wechselnden, schnellen Regelzyklen.«

Der Wechsel auf eine elektrische Antriebslösung aus Motor plus Frequenzumrichter verbesserte nicht nur die Zuverlässigkeit, die Energieeffizienz und die Umweltbilanz der »Wirbelnden Pilze«, sondern vereinfacht zudem die mechanische Konstruktion, weil sich die wirkenden Kräfte durch die weit bessere, praktisch ruckfreie Regelbarkeit der Anfahr- und Bremsbewegung verringert haben.

Die modulare Antriebsplattform VLT AutomationDrive umfasst einen weiten Leistungsbereich und eignet sich durch ihre einfache Konfigurierbarkeit für nahezu alle Anforderungen moderner Anwendungen. Die Integration von speziell auf den Antrieb abgestimmten Komponenten wie EMV-Filter oder Drosseln sowie von obligatorischem Zubehör wie EMV-Schirmblechen verringert den Aufwand für Installation und Betrieb. Weitere Funktionen lassen sich mit Hilfe steckbarer Optionsmodule anpassen. Der Umrichter besitzt serienmäßig einen sicheren Eingang und bietet die Funktion »Sicher abgeschaltetes Moment« (STO, Save Torque Off) in der Sicherheitskategorie SIL 2 bzw. PL d.

Der hohe Wirkungsgrad im Last- wie auch im Stand-by-Betrieb sowie das ausgeklügelte Kühlsystem gewährleisten eine lange Lebensdauer der Leistungselektronik. Über eine integrierte sogenannte Smart-Logic lassen sich einfache Steuerungsaufgaben realisieren, etwa durch die Verknüpfung digitaler Eingänge oder Abfrage von Schwellenwerten. Zusätzliche Optionen wie eine Ansteuerung der mechanischen Bremse abhängig von Motorstrom und -drehzahl verringern Verschleiß und Rucken.

Die Geräte lassen sich in verschiedenen Stufen mit Passwörtern gegen unbefugten Zugriff schützen und besitzen einen integrierten PID-Prozessregler. Die Rampenverläufe sind frei konfigurierbar, kurze Netzausfälle überbrückt ein kinetischer Speicher. Die Überwachung der Motortemperatur über installierte Sensoren im Motor gewährleistet eine optimierte Motorregelung gerade bei häufigem schnellen Wechsel zwischen Volllast und Abbremsen einer großen Last, wie sie bei einem Fahrgeschäft auftritt.

Für die Betreiber des Vergnügungsparks lohnte sich die Umrüstung auf moderne, umrichtergesteuerte elektrische Antriebstechnik in verschiedener Hinsicht: Technisch durch eine saubere, zuverlässige Lösung ohne Probleme mit Ölleckagen und häufige Stillstände, und in wirtschaftlicher Hinsicht durch einen ungefähr halbier-ten Energiebedarf sowie deutlich niedrigere Wartungskosten. Insgesamt amortisiert sich die Investition auf diese Weise in ein bis zwei Jahren.

Auf einen Blick

-Die Umrüstung des Fahrgeschäfts »Fliegende Pilze« von hydraulischer auf moderne, geregelte elektrische Antriebstechnik vermeidet Probleme wie Ölleckagen und reduziert Energiebedarf und Wartungskosten drastisch.

-Der Geschäftsbereich VLT Antriebstechnik der Danfoss Deutschland GmbH mit Sitz in Offenbach ist ein international führender Hersteller von Frequenzumrichtern und Softstarter für Elektromotoren sowie von dezentralen Antriebslösungen.

Erschienen in Ausgabe: 06/2011