Neues Siemens MultipleDrive-System

SIEMENS

Das neue Siemens MultipleDrive-System ist ein innovatives Antriebssystem für vertikale Walzenmühlen mit Schwerpunkt auf Verfügbarkeit.

Der neue FLENDER MultipleDrive ist ein modulares Antriebssystem für vertikale Walzenmühlen. Das System stellt darüber hinaus eine Erweiterung des Leistungsbereichs dar, um dem Trend zu größeren Einzelmühlenaggregaten gerecht zu werden, bei dem wiederum eine höhere Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit Voraussetzung sind.

 

Der Antriebsstrang

Mit dem MultipleDrive hat Siemens ein modulares Antriebssystem für vertikale Walzenmühlen auf den Markt gebracht, das den wachsenden Anforderungen im Hinblick auf hohe Mühlenleistungen Rechnung trägt und die hohe Verfügbarkeit des Antriebstrangs mit seinen...
Der neue FLENDER MultipleDrive ist ein modulares Antriebssystem für vertikale Walzenmühlen. Das System stellt darüber hinaus eine Erweiterung des Leistungsbereichs dar, um dem Trend zu größeren Einzelmühlenaggregaten gerecht zu werden, bei dem wiederum eine höhere Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit Voraussetzung sind.

 

Der Antriebsstrang

Mit dem MultipleDrive hat Siemens ein modulares Antriebssystem für vertikale Walzenmühlen auf den Markt gebracht, das den wachsenden Anforderungen im Hinblick auf hohe Mühlenleistungen Rechnung trägt und die hohe Verfügbarkeit des Antriebstrangs mit seinen modularen und kompakten Bauteilen gewährleistet. Bewährte Bauteile werden zu einem aktiven redundanten Antriebssystem für Mühlenleistungen von bis zu 16 000 kW kombiniert. Das Konzept der Verwendung modularer Bauteile bietet die Möglichkeit, Anzahl und Größe der Bauteilen so zu wählen, dass sie genau den Leistungsanforderungen für den jeweiligen Einsatzzweck genügen und so in Bezug auf Kosten und Leistungsfähigkeit die günstigste Kombination erreicht wird. Diese Kombinationen bestehen aus bis zu sechs identischen Standardantriebsaggregaten an einem Mühlenständer. Steht eines der Antriebsaggregate nicht zur Verfügung, so kann die Mühle immer noch mit den restlichen Antrieben arbeiten, wodurch außerplanmäßige Stillstandszeiten beträchtlich verringert werden.

 

Die Mühle

Der ursprüngliche Grund für die Entwicklung des ­MultipleDrive-Konzepts war, ein Antriebssystem zu schaffen, das zur Philosophie der neuen Walzenmühlenbaureihe MVR von Pfeiffer passt, die ebenfalls darauf abzielt, hohe Durchsatzleistungen und maximale Verfügbarkeit zu erreichen. Das MultipleDrive-System trägt zum besonderen Merkmal der Baureihe MVR bei, eine kontinuierliche Produktion zu ermöglichen, wenn eine Walze außer Betrieb genommen ist, wobei jedoch selbstverständlich auch für alle anderen Arten von vertikalen Walzenmühlen die durch das Mehrfachantriebskonzept erreichte bessere Verfügbarkeit von Vorteil ist.

 

Das MultipleDrive-System

Das MultipleDrive-System (Bild 1) besteht aus den folgenden Hauptbauteilen:

Frequenzumformern

Elektromotoren

Kupplungen

Getriebeaggregaten

Mühlenständer

Zustandsüberwachungssystem

Vollständige Integration in die Anlagensteuerung

 

Dieses gesamte Antriebssystem, das vom elektrischen Anschluss bis zur Mühle reicht und die entsprechende Steuerungs-Software einschließt, kommt aus einer Hand: von Siemens. Der Elektromotor und der Getriebekasten – verbunden durch eine Kupplung – sind auf einem Grundrahmen mit Gleitschienen montiert. Diese Bauteile sind die Antriebsmodule, die um den Mühlenständer herum angeordnet sind.

Für die Lastverteilung zwischen den Antriebsmodulen sorgen Steuerungselemente, die Bestandteil der Frequenzumformer sind. Der Frequenzumformer gestattet ebenfalls die Einstellung der Geschwindigkeit des Mahltellers, um den Durchsatz in Abhängigkeit vom jeweiligen Mahlgut zu optimieren.

Der Mühlenständer trägt die Mahlschüssel. Aus dem Mahlprozess resultierende Kräfte werden wie bei einem herkömmlichen Antrieb vom Mühlenständer über Gleitlagersegmente in das Fundament übertragen. Die Antriebsmodule selbst jedoch brauchen nur Drehmoment zu übertragen und nehmen keine sich aus dem Mahlprozess ergebende Kräfte auf, da sie sich außerhalb des Mühlenständers befinden.

Insbesondere bei Rohmehl ist ein ununterbrochener Materialfluss wichtig, da der Ofen kontinuierlich beschickt werden muss. Sollte einer der Antriebe gewartet werden müssen, so kann ein Antriebsmodul aus dem Eingriff mit dem Mühlenständer gelöst werden, während die Mühle immer noch mit den restlichen Antrieben arbeiten. Auf diese Weise lässt sich der Mahlprozess mit etwas verringerter Leistung fortsetzen, selbst wenn wesentliche Bauteile ausgebaut sind.

Das Antriebssystem besteht aus weitgehend genormten Bauteilen: für den gesamten Leistungsbereich gibt es fünf Mühlenständer und drei Antriebsmodulgrößen. Diese werden kombiniert und der erforderlichen Mühlengröße und Mühlenleistung angepasst. Die Ersatzteilhaltung wird vereinfacht und Vorlaufzeiten werden verkürzt, da die zum Einsatz kommenden Teile von der Größe her einfach zu handhaben sind.

Ein Antriebssystem für eine Mühlenleistung von 6600 kW wird mit vier Antriebsmodulen von jeweils 1650 kW Leistung und nur 22 t Gewicht realisiert (Bild 2). Verglichen mit einem konventionellen Antrieb ist die Handhabung dieser Module wesentlich einfacher.

 

Zustandsüberwachungssystem

(CMS = Condition Monitoring System)

Die Zustandsüberwachungseinrichtung ist Teil des Lieferumfangs. Sie dient dem Zweck, aufkommende Probleme frühzeitig zu erkennen und sich somit Zeit zu verschaffen, ein Problem zu beheben, bevor es zu nachteiligen Auswirkungen auf den Betrieb der Mühle kommt. Motoren, Antriebe und Mühlenständer sind mit Sensoren ausgestattet. Die gelieferten Daten wie Temperatur, Geschwindigkeit, Drehmoment und Vibration werden vom Zustandsüberwachungssystem Siemens Siplus aufgezeichnet und ausgewertet (Bild 3). Neben dem Auslösen eines Alarms bei Überschreitung zulässiger Werte werden die Daten kontinuierlich vom System aufgezeichnet und eine zeitabhängige Trendanalyse erstellt. Anhand dieser Trends ist es Fachleuten möglich, Entwicklungen zu beurteilen, die zu Fehlern führen könnten, und spezielle Maßnahmen zu empfehlen. Die Daten können sowohl von Personal vor Ort als auch von einem Siemens-Fachmann über Internet-Anschluss ausgewertet werden. Vorteile der Zustandsüberwachung sind:

Frühzeitigere Fehlererkennung

Kürzere Reparaturzeiten

Geplante Ersatzteilbeschaffung

Vermeidung unplanmäßiger Stillstandszeiten

Verbesserte Planung und Durchsatzleistung

Beschränkung von Ortsterminen auf ein Minimum

Höhere Systemverfügbarkeit

Bessere Ausnutzung des Systempotentials

 

Vollständige Integration des MultipleDrive in das

Prozess Leitsystem Cemat auf Basis von Simatic PCS7

In einer modernen Anlage ist nur wenig Leitstandpersonal für den reibungslosen Verlauf der Produktion zuständig. Dies bedeutet, dass ein übergeordnetes System erforderlich ist, um allgemeine Informationen von allen Untersystemen zu erfassen und diese dem Bedienpersonal zur Verfügung zu stellen.

Cemat, das führende Prozess Leitsystem von Siemens für die Zementindustrie, steuert die gesamte Mahlanlage in Val de Seine. Cemat ist weitaus mehr als nur eine Datenbank mit einigen zementspezifischen Modulen. Es beinhaltet eine umfassende Philosophie dahingehend, wie Zement- oder Mahlanlagen betrieben und wie Diagnosen durchgeführt werden sollten, um bei einem Problem in der Anlage Stillstandzeiten auf ein Minimum zu beschränken. Spezielle Funktionsbausteine und Bedienbilder ermöglichen die Ausführung aller notwenigen Bedien-, Verriegelungs- und Überwachungsfunktionen. Das Cemat-System umfasst folgende Hauptfunktionen:

Überwachung und Steuerung aller benötigten Verbrau­cher wie Hydraulikpumpen, Becherwerke, Gebläse, Förderer und Steuerungsuntersysteme wie beispielsweise CMS (Zustandsüberwachungssysteme), Frequenz­umformer, Dosierbandwaagen usw.

Bedienerunterstützung beim Anfahren und Stillsetzen sowie während des normalen Betriebs, Sollwertvorgaben der Regelkreise usw.

Optimierte Meldungsfunktionalität zur Verringerung der Belastung des Bedienungspersonals und zur Anzeige lediglich relevanter Informationen

 

Bild 3 zeigt alle relevanten unterlagerten Systeme im Rahmen des Projekts Val de Seine. Die Signale vom CMS und der Frequenzumformer Steuerung kommen über Profibus DP oder Ethernet zum Leitsystem. Innerhalb des Cemat-Systems werden die Daten vorverarbeitet, archiviert und können auf bedienerfreundliche Weise angezeigt werden.

In der Zementindustrie gut bekannte “Diagnosebilder” (Bild 4) von Cemat sind speziell auf die MultipleDrive-Funktionalität abgestimmt. Der Diagnosedialog zeigt Eingänge und Ausgänge des Bausteins einschließlich Statusinformationen, Verriegelungszustände und Fehler. Darüber hinaus ist die Änderung von Verfahrensparametern möglich. Der Bediener erhält umfassende Informationen über das MultipleDrive-System in einem Bild und wird somit auf den ersten Blick informiert.

Tritt bei einem Antriebsmodul ein Problem auf, so ermöglicht das Diagnosebild eine sehr schnelle Vorauswahl der restlichen Module, wobei nach Herausziehen des Antriebsmoduls die Produktion fortgesetzt werden kann. Im Diagnosebild zusammengefasste MultipleDrive-Funktionen sind:

Wahl der Antriebsart (alle drei oder zwei von drei)

Wahl der Betriebsart Schweißen (Vorwahl einer sehr niedrigen Geschwindigkeit für Wartungszwecke)

Status aller Antriebe

Allgemeiner Status für Anfahren oder Betrieb

Status des Zustandsüberwachungssystems (CMS)

Status der Kommunikation mit den Untersystemen

 

Weitere Diagnosebilder von Cemat geben einen komprimierten Überblick über die Diagnoseeigenschaften (Bild 5) des CMS und generieren entsprechende Meldungen für das Alarmsystem. Dieses Bild zeigt nur einen Differentialwert der Signalamplituden zwischen Inbetriebnahmestatus und aktuellem Status. Das heißt: das Bedienungspersonal erhält einen sehr schnellen Überblick ohne tiefer gehende Kenntnisse des CMS. Schließlich macht es für den Bediener keinen Unterschied, wie viele Antriebsmodule an die Mühle angeschlossen sind. Es fällt keine Mehrarbeit an, da diese Aufgabe vom Cemat-Steuerungssystem übernommen wird. Das komplette System steigert die Anlagenleistung, verringert Stillstandszeiten und spart Kosten. Durch die Integration in das Leitsystem werden Informationen zur gesamten Anlage bereitgestellt sowie der Status der Gesamteinrichtung dokumentiert.

 

Betriebserfahrung

Seit 2009 ist ein MultipleDrive mit drei Modulen im ­Zementwerk Val de Seine in Frankreich in einer Pfeiffer-Mühle MPS 4750 BC in Betrieb. Jedes der drei Module wird von Siemens-Motoren 1LA4504-4CM00-Z mit einer Leistung von 1450 kW angetrieben. Lastverteilung und Geschwindigkeit werden von Frequenzumformern Siemens Sinamics S120 gesteuert. Bei dem in der Anlage verarbeiteten Mahlgut handelt es sich um Zement und granulierte Hochofenschlacke. Für eine Zementmühle MVR 5600 C-4 im Werk Balaji in Indien wurde ein MultipleDrive mit vier Modulen für eine Leistung von 6600 kW geliefert. Jedes Modul hat eine Leistung von 1650 kW (Bild 7).
www.siemens.com

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