Hannover-Messe 2016 Siemens stellt neues aktives Magnetlagersystem vor

Für verschleißfreien Betrieb in Großmaschinenanwendungen hat Siemens ein aktives Magnetlagersystem entwickelt: Simotics Active Magnetic Bearing-Technology nutzt aufeinander abgestimmte Standardprodukte des Anbieters und soll einfach in die digitale Welt eingebunden werden können.

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Auf der Hannover-Messe 2016 wird Siemens mit Simotics-Active Magnetic Bearing-Technology (AMB) ein aktives Magnetlagersystem für Großmaschinen, wie beispielsweise für schnelldrehende Hochspannungsmotoren oder Industrieturbinen und Kompressoren, präsentieren. Die Rotoren solcher Anwendungen werden berührungslos im Zentrum der Lager gehalten – ohne Reibung und Verschleiß. Dazu erfassen Sensoren die Wellenpositionen 16.000 mal pro Sekunde und ein Regler stellt die Magnetfelder so ein, dass der Rotor exakt in der Lagermitte schwebt. Auch mehrere Tonnen wiegende Rotoren können bei Maximaldrehzahl in einem Positionsfenster mit dem Durchmesser eines menschlichen Haares gehalten werden.

Das Alleinstellungsmerkmal von Simotics AMB-Technology ist der Einsatz von Standardkomponenten aus dem Siemens-Portfolio, wie zum Beispiel der Steuerungs-, Regelungs- und Umrichter-Einheiten Sinamics und Simotion. Im Rahmen von Totally Integrated Automation (TIA) und Integrated Drive Systems (IDS) bilde das Magnetlagersystem eine besonders effiziente Lösung für Großmaschinenanwendungen.

Einsatz der Magnetlager dort, wo die Drehzahlen hoch sind

Prädestiniert ist Simotics AMB-Technology vor allem für die Öl- und Gasindustrie sowie die Stromerzeugung. Als Einsatzbereiche bieten sich aber auch alle anderen Industrien an, in denen leistungsstarke Maschinen mit großen Wellendurchmessern und hohen Drehzahlen, wie etwa schnell laufende Elektromotoren, eingesetzt werden. In der Öl- und Gasindustrie kommt das Magnetlagersystem vor allem in Antrieben für Kompressoren für Gastransport, -speicherung sowie -verflüssigung zum Einsatz. In der konventionellen Energieerzeugung sind es vor allem Dampfturbinen mit hoher Drehzahl.

Simotics AMB-Technology gliedert sich ein in das Totally Integrated Automation (TIA) Konzept von Siemens: Dabei sind sämtliche Komponenten aufeinander abgestimmt und systemgetestet. Die Sinamics-Standardregelungskomponenten werden im Rahmen des Integrated Drive Systems (IDS) im Antriebssystem für die Ansteuerung der Magnetlager, sowie beim Hauptumrichter eingesetzt. Die PC-basierte Steuerung Simotion P320-4 bildet die kundenspezifisch konfigurierbare Mensch-Maschine-Schnittstelle und wird zur Systemüberwachung, Kommunikation mit der überlagerten Anlagensteuerung und für unterstützende Inbetriebnahmefunktionalitäten eingesetzt.

Auch bei schweren Rotoren lassen sich große Magnetlagerluftspalte realisieren

Bei der Entwicklung der Magnetlagerhardware baut Siemens auf seine Erfahrung im Elektromotorenbau – zum Beispiel standen die Fertigungsverfahren für Torquemotoren aus dem Werkzeugmaschinenbereich Pate für die Elektromagnete der Lager. Das Resultat ist ein nach eigenen Angaben besonders präzises, robustes und sicheres Magnetlagersystem. Mit den hohen Leistungen der Sinamics-S120-Umrichter lassen sich auch bei sehr schweren Rotoren große Magnetlagerluftspalte realisieren, was die Ausrichtung der Maschinenkomponenten stark vereinfacht.

Die Regelungslösung der Simotics AMB-Technology liefert zudem automatisch Betriebsdaten wie Wellenposition, Lagerkraft (Ströme), dynamische Belastung der Lager (Spannungen) und Betriebstemperaturen, anhand derer selbst minimale Änderungen in Antriebssystem, Arbeitsmaschine und nachgelagertem Prozess erkennbar werden. Diese Informationen lassen sich an ein übergeordnetes Leitsystem für die Anlagensteuerung und Betriebsüberwachung übermitteln oder von datenbasierten Servicekonzepten nutzen. Sie bilden damit die Basis für eine Online-Fernüberwachung und -bedienung sowie für eine hohe Anlagenverfügbarkeit.

Das Magnetlagersystem ist bereits im Einsatz: für NAM/Shell in zwei schnelllaufenden Kompressorantriebssträngen mit 6300 min^-1 und 23 MW im Gasfeld bei Groningen (Niederlande) sowie für Vattenfall bei einer schnelllaufenden Dampfturbine mit 5700 min^-1 und 10 MW im Kraftwerk Jänschwalde (Deutschland).

Siemens auf der Hannover-Messe 2016: Halle 9, Stand D35

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