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Pumpen Spezieller Frequenzumrichter senkt die Lebenszykluskosten in Pumpensystemen

| Autor / Redakteur: Andreas Streitmüller / Dorothee Quitter

Heute sind bei der Auswahl von Pumpensystemen nicht nur die Anschaffungs- und Installationskosten zu berücksichtigen, sondern die ganzheitliche Betrachtung der Lebenszykluskosten gewinnt zunehmend an Bedeutung. Große Einsparmöglichkeiten bieten Frequenzumrichter, die speziell für Pumpenantriebe entwickelt wurden.

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( Archiv: Vogel Business Media )

In den Lebenszykluskosten sind neben den Anschaffungs- und Installationskosten auch die Kosten für Energie, Betrieb, Instandhaltung, Ausfall, Umwelt und Entsorgung enthalten. Einen entscheidenden Einfluss auf die Höhe der Kosten haben die beiden Parameter Energie- und Instandhaltungskosten. Um diese zu senken nutzt man geregelte Pumpenantriebe, wie sie sich mit Frequenzumrichtern, beispielsweise dem VLT AQUA Drive, gestalten lassen.

Drehzahlregelung der Pumpen senkt Energiekosten

Die Energiekosten sind einer der größten Kostenfaktoren, vor allem dann, wenn Pumpensysteme mehr als 2000 Stunden im Jahr in Betrieb sind. Gerade bestehende Pumpensysteme bieten erhebliche Potenziale zur Energieeinsparung, weil sie meist überdimensioniert sind und auf den sogenannten „worst case“ Fall ausgelegt wurden. Es wird unnötig Energie verbraucht, weil die Pumpen mit voller Leistung laufen und der Volumenstrom meist über Drosselventile verändert wird.

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Warum über die Drehzahlregelung mit Frequenzumrichter Energie eingespart werden kann, liegt in den Strömungsmaschinen begründet. Um den Durchfluss bei der Drosselregelung zu reduzieren, wird ein Schieber oder ein Absperrventil geschlossen. Der Durchfluss sinkt, der Energieverbrauch dagegen steigt an. Anders bei der Drehzahlregelung. Hier sinkt nicht nur der Durchfluss sondern vor allem der Energieverbrauch. Durch das Verringern der Energiekosten, soll sich die Investition für Frequenzumrichter in nur 1 bis 1½ Jahren amortisieren.

Speziell für Pumpensysteme entwickelte Danfoss den Frequenzumrichter VLT AQUA Drive, der eine Vielzahl von Kostenreduzierungen bietet, wie die automatische Energieoptimierung, kurz AEO. Damit lässt sich durch Absenken der Motorspannung im Teillastbetrieb zusätzlich nochmals 5 Prozent Energie einsparen.

Eine weitere Möglichkeit bietet der Energiesparmodus. Er kann ein Pumpensystem stoppen, das bei minimaler Drehzahl arbeitet und nahezu keine Last aufnimmt. Steigt die Leistungsnachfrage wieder an, erkennt der Frequenzumrichter dies automatisch und regelt auf den erforderlichen Durchfluss. So läuft die Pumpe nur, wenn sie tatsächlich benötigt wird. Die Energiekosten sinken und der Verschleiß reduziert.

Auch der Frequenzumrichter selbst benötigt weniger Energie als sein Vorgänger und erzielt somit einen höheren Wirkungsgrad.

Instandhaltungs- und Reparaturkosten an Pumpen reduzieren

Frequenzumrichter starten und stoppen sanft und regeln die Pumpensysteme stufenlos. Anders als beim direkt am Versorgungsnetz betriebenen Motor oder bei Stern-/ Dreieck-Kombinationen, tritt beim Betrieb am Frequenzumrichter kein Momentenstoß auf. Die gefürchteten „Wasserschläge“ bleiben aus. Das schont den gesamten Antriebsstrang. Betrachtet man die Kosten für Instandhaltung und Reparatur, bieten frequenzumrichtergeregelte Pumpensysteme vor allem zwei Vorteile. Zum einen müssen während der Instandhaltungsarbeiten weniger Verschleißteile erneuert werden. Zum anderen verlängern sich die Intervalle zwischen den Instandhaltungsarbeiten. Die Gründe für den Einsatz von Frequenzumrichtern liegen deshalb neben den Energieeinsparungen auch in der geringeren Abnutzung der Systemkomponenten und in der Verlängerung der Lebensdauer des gesamten Pumpensystems.

Verschleißmindernd wirken auch die zweistufigen Start-/Stopprampen, die die Pumpen schnell bis zu einer frei wählbaren Drehzahl beschleunigen oder abbremsen. Diese Drehzahl kann die Mindestdrehzahl der Pumpe sein. Mit der zweiten Stufe der Rampe wird dann während des normalen Regelbetriebes gearbeitet. Frequenzenausblendung ist ein weiteres Merkmal. Treten während des Betriebs Schwingungen oder Resonanzen im Medium oder im Antriebsstrang auf, können diese Frequenzen im Umrichter ausgeblendet und der Anlagenverschleiß gemindert werden.

Mit dem Trockenlaufschutz überwacht der VLT AQUA Drive die Pumpe. Befindet sich im Zulauf wegen eines Rohrbruches oder wegen eines geschlossenen Ventils kein Wasser, so schaltet der Frequenzumrichter zum Schutz der Pumpe ab. Zusätzlich wird eine Störmeldung an das übergeordnete Leitsystem ausgegeben.

Schonender Betrieb mit geregelten Pumpenantrieben

Um die Möglichkeiten eines Frequenzumrichters optimal zu nutzen, bedarf es im Vorfeld einer durchdachten Projektierung. Bereits während der Planungsphase werden die Wei-chen auf Betriebssicherheit und Kosten der künftigen Pumpensysteme gestellt. Checklisten zur Projektierung von Frequenzumrichtern helfen bereits bei der Ausschreibung.

Das Design und der Einbau aller erforderlichen Komponenten, wie Funkentstörfilter, Netzrückwirkdrosseln erlauben es, den VLT AQUA Drive auch in rauen Umgebungen zu verwenden. Es entsteht kein zusätzlicher Verdrahtungsaufwand zum Anschluss von externen Komponenten. Der Frequenzumrichter ist in den Gehäuseschutzarten IP00/20/21 für den Schaltschrankeinbau und in IP54/55 für die dezentrale Wandmontage lieferbar. Die Spritzwasser geschützte Schutzart IP54 eignet sich insbesondere für Pumpensysteme, die durch Modernisierungsmaßnahmen nachträglich mit einem Frequenzumrichter auszurüsten sind. Für raue Umgebungsbedingungen, ist der Umrichter zudem in Schutzart IP66 lieferbar.

Andreas Streitmüller ist Verkaufsleiter Wasser/Abwasser/Pumpen bei Danfoss in Offenbach/Main.

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