Kenfilt installiert bei einem Schweizer Kunden ein High-Tech-Versorgungspumpen-Steuerungssystem.

Basierend auf mehr als 50 Jahren Erfahrung in der Filtrationstechnik und im Anlagenbau kann KENFILT eine Produktpalette anbieten, um vorhandene Filteranlagen mit modernster Technologie aufzurüsten oder nachzurüsten.

Ein aktuelles Projekt ist ein Schweizer Kunde von KENFILT, Hersteller von Zerspanungswerkzeugen, bei dem KENFILT ein wichtiges Upgrade seines Schneidölverteilungssystems für die Werkzeugschleiferei durchgeführt hat.

Die folgende Abbildung zeigt die ursprüngliche Konfiguration, die 1989 installiert und 1999 erweitert wurde, das Versorgungssystem, aus 5 Pumpen bestehend, von denen eine mit einem Frequenzantrieb gesteuert wird und Schwierigkeiten hat, den Druck in der 20-bar-Leitung konstant zu halten. Jede Pumpe fördert 1000 l/min bei 20 bar mit einem Gesamtölfluss von 5.000 l/min bei 20 bar.

Abb. 1) Original-Schneidölversorgungspumpen zu den Schleifmaschinen.

Gesamtdurchfluss 5.000 l/min bei 20 bar

Die Prozessnachteile bei festem Durchfluss sind bekannt: Hoher Energieverbrauch und das Risiko von Druckspitzen aufgrund undefinierter Drucksituationen in den Rohren beim Öffnen oder Schließen von Ventilen in den Bearbeitungszentren und Schleifmaschinen.

Der erste Schritt des Projekts war die Analyse der Arbeitsparameter des Kunden. Alle vorhandenen Daten zu Anzahl der Maschinen, Maschinentyp (Schleifmaschinen oder andere), Einzel- und Gesamt-Durchflussraten, Arbeitsbedingungen in Stunden pro Woche, Anzahl der Schichten, Urlaubsstopps, Wartungsanforderungen und verschiedene mögliche Betriebsarten wurden analysiert.

Nach einer vollständigen technischen Studie mit mechanischen, elektrischen und verfahrenstechnischen Aspekten lieferte und implantierte KENFILT schließlich ein schlüsselfertiges System mit allen erforderlichen zusätzlichen Geräten und Komponenten.

Die folgende Abbildung zeigt das Steuerungskonzept, das schließlich beim Kunden implementiert wurde:

Abb. 2) Endgültiges Konzept der 5 Versorgungspumpen

Der allgemeine Ansatz bestand darin, Frequenzumrichter und progressive Starter in das Verteilungssystem einzubauen und die Steuerung des Sicherheitsdruckentlastungsventils „VR“ zu verbessern, um Druckspitzen unter bestimmten Arbeitsbedingungen zu vermeiden. All dies wird durch ein neues Programm für das Touchscreen-Panel und die SPS gesteuert.

Ein neuer Schaltschrank für das Steuerungssystem wurde geliefert, um diesen mit dem bereits vorhandenen Schrank des ehemaligen zentralen Filtersystems zu verknüpfen. Der neue Schrank enthält den Frequenzumrichter und die progressiven Startersysteme für die vorhandenen Pumpen.

Der bereits vorhandene Schaltschrank des zentralen Filtersystems wurde überprüft, mit neuen Steuerbildschirmen aufgerüstet und das SPS-Programm an die neue Systemkonfiguration angepasst.

Die Pumpe P1 war bereits seit 1989 mit einem Frequenzumrichter ausgestattet. Die Pumpe P2 wurde mit einem neuen 37-kW-Frequenzumrichter und die Pumpen 3,4 und 5 mit progressiven Startersystemen ausgestattet. Die progressiven Starter erhöhen den Inline-Druck schrittweise und tragen dazu bei, dass die Druckregelung stabiler wird, ohne dass Druckspitzen auftreten.

Die 2 Pumpen mit Frequenzumrichter (P1 und P2) dienen zur Einstellung der gewünschten Versorgungsdruckeinstellung.

Die folgende Abbildung zeigt den neuen Steuerungsbildschirm für die Versorgungspumpen.

Abb. 3) Steuerbildschirm für Versorgungspumpen

Der Zyklus funktioniert wie folgt:

Das System startet mit den frequenzgeregelten Pumpen P1 und P2. Wenn der Zieldruck nicht erreicht werden kann, werden die Pumpen 3, 4 und schließlich 5 nacheinander durch einen bestimmten Timer zugeschaltet, bis der gewünschte Druck und die gewünschten Durchflussraten erreicht sind. Sobald der Druck erreicht ist, wird die Geschwindigkeit der Pumpen P1 und P2 automatisch gesteuert, um den Druck auf der Leitung mittels der beiden Frequenzumrichter konstant bei 20 bar zu halten.

Wenn der Druck über einen bestimmten Wert steigt, verringert das System die Drehzahl der Motoren der Pumpen P1 und P2, und wenn dies nicht ausreicht, beginnt der Vorgang des schrittweisen Stoppens der Pumpen, bis sich der Arbeitsdruck stabilisiert.

Dieses System hält den Druck beim Starten und Stoppen von Bearbeitungszentren in der Werkzeugproduktionslinie immer mit einem minimalen Druckunterschied aufrecht. Der Energieverbrauch und der Geräuschpegel des Ölverteilungssystems werden minimiert.

Das Überdruck-Sicherheitssystem wurde ebenfalls mit einem neuen Sicherheitsventil aufgerüstet. Dieses Ventil wird von der SPS gesteuert. Wenn der Leitungsdruck um einen bestimmten Wert ansteigt, öffnet das progressive Ventil entsprechend dem Leitungsüberdruck. Das System liest den Druck der Leitung mit dem Drucksensor und öffnet das Ventil nach Bedarf, um eine Drucküberlastung zu verhindern und gleichzeitig einen drastischen Druckabfall durch Öffnen zu verhindern.

Die folgende Abbildung zeigt den Steuerbildschirm des Sicherheitsdruckentlastungsventils.

Abb. 4) Steuerbildschirm des Sicherheitsdruckentlastungsventils

Das Überdruckregelsystem wird normalerweise nicht benötigt, da das Grundverteilungspumpensteuersystem mit den Frequenzumrichtern und den progressiven Startern den Druck normalerweise auf dem richtigen Wert hält.

Als weiteres Sicherheits- und Steuerelement installierte KENFILT mehrere Temperatursonden (PTC) in jeder Pumpe, um das Temperaturverhalten am Laufradgehäuse und an den Motoren zu prüfen. Bei hohen Temperaturwerten gibt das System Warn- und Alarmmeldungen zur vorbeugenden Wartung. Auf diese Weise kann die Instandhaltung mögliche Probleme an den Pumpenelementen überwachen und deren Lebensdauer erheblich verlängern.

Die Techniker von KENFILT führten die endgültige Inbetriebnahme des Systems in der Fabrik des Kunden durch. Nach dem Systemstart verfolgten die KENFILT-Ingenieure die Erfahrungen der Kunden mit dem System über mehrere Wochen, um Feineinstellungen vorzuschlagen.

Nach mehrmonatigem Betrieb wurden die ursprünglichen Ziele des Projekts bestätigt: Reduzierung des Energieverbrauchs und des Geräuschpegels, Reduzierung der mechanischen Beanspruchung der Pumpen, Ventile und Rohrleitungen durch Aufrechterhaltung des immer richtigen Druckniveaus, um Druckspitzen beim Wechsel der Betriebsarten zu vermeiden. Höhere Produktionsqualität, da alle Maschinen immer mit dem richtigen Zieldruck von 20 bar versorgt werden.