Drehzahlgeregelte Hydraulik führt zur Energieeinsparung

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Die präzise Leistungsmessung von Umrichter- und motorischen Lasten in dreiphasigen Systemen ohne Mittelpunktsleiter gelingt am besten mit der Drei-Wattmeter-Methode (Bild 2 – siehe Bildergalerie). Zwar ist auch die Leistungsmessung über die Zwei-Wattmeter-Methode möglich, sie ist aber aufgrund der fehlenden Information zu den einzelnen Phasenleistungen nicht zu empfehlen.

Die beschriebene Drei-Wattmeter-Methode zur Leistungsmessung bietet folgende Vorteile:

Sie ermöglicht die Messung aller drei Phasenströme zur Bewertung der Lastsymmetrie und der Leckströme.
Zur Beobachtung der Generatorsymmetrie können alle drei Phasenspannungen gemessen werden.
Eine genauere Berechnung von Scheinleistung und Leistungsfaktor ist möglich.

Die Messung gelingt, weil der Nullleiter über einen virtuellen Mittelpunkt oder Sternpunkt nachgebildet wird. Zusätzlich zur durchschnittlichen Leistungsaufnahme für einen Pressenzyklus müssen schnelle Übergangsvorgänge möglichst präzise erfasst werden. Dies gelingt über eine zyklische Messwerterfassung aller leistungsrelevanten Prozessgrößen im Sekundentakt (Bilder 3 und 4).

Fertigung auf bis zu 200 Maschinen birgt hohes Energie-Einsparpotenzial

Die Messergebnisse belegen auf beeindruckende Weise, in welcher Höhe selbst bei bestehenden Anlagen durch gezielte Retrofitting-Maßnahmen Energieeinsparungen erreicht werden können (Bild 5). Die Wirk-Leistungsaufnahme während der Heizzeit konnte um 83% verringert werden. Wie bereits erwähnt, wurde dazu die Leistung der Hydraulikpumpe von bisher 1,2 auf 0,2 kW reduziert.

Für die Energieaufnahme während des gesamten Produktionsprozesses konnte durch den Einsatz energiesparender elektrischer, drehzahlgeregelter Antriebstechnik von Parker der Energieverbrauch um 42% reduziert werden. Bei einem Betriebsmodus von 21 Zyklen je Stunde hat sich der effektive Energieverbrauch in absoluten Zahlen von 1,84 auf 1,06 kWh verringert – und das bei nur einer Maschine.

Zur Herstellung von Gummiteilen kommen bei Parker weltweit bis zu 200 Maschinen dieses Typs zur Anwendung. Nicht zuletzt wurde aufgrund dieser Maßnahmen der für die Energieabrechnung sehr wichtige Faktor der Scheinleistung um 85% reduziert. Beim gleichen Zyklus sind dies nunmehr 1,43 anstelle von 9,23 kVAh.

Energieeffizienz mit geringen Investitionen deutlich erhöht

Es bleibt zu erwähnen, dass die Maßnahmen zur Energieeinsparung an den Gummipressen mit überschaubaren Mitteln erzielt wurden. Natürlich ist es möglich, auch andere bestehende Anlagen und Systeme heute so oder in ähnlicher Form nachzurüsten. Die Planung, der Umbau selbst und der obligatorische Nachweis zur erzielten Energieeinsparung können ohne wesentliche Unterbrechung des Produktionsprozesses erfolgen.

Die Anschaffungs- oder Nachrüstkosten amortisieren sich aufgrund der üblich erzielten Einsparungen in weniger als einem Jahr. Ein weiterer Effekt, der sich durch den Einsatz drehzahlgeregelter Antriebstechnik für Hydraulikpumpen ergibt, ist die deutliche Verringerung der Geräuschemissionen durch die Hydraulik selbst. Sie beträgt im Durchschnitt 4 bis 6 dB(A). Darüber hinaus sinkt auch der Kühlwasserbedarf für die Hydraulik.

Frank Fuchs ist Verkaufsingenieur Electromechanics & Drives bei der Parker Hannifin GmbH, 41564 Kaarst, Rainer Behrendt ist Account Manager Material Forming im gleichen Unternehmen.

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