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Frequenzumrichter Wie 80 Frequenzumrichter schnell für saubere Autos sorgen

Redakteur: Karin Pfeiffer

Eine saubere Anwendung: Rund 80 Frequenzumrichter von Mitsubishi Electric sorgen in einer Aachener Autowaschanlage von Mr. Wash bei der Innen- und Außenreinigung für Glanz und Sauberkeit des liebsten Spielzeugs der Deutschen.

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Vor allem im Bereich der Außenreinigung herrschen rauen Bedingungen für die eingesetzten Komponenten.
Vor allem im Bereich der Außenreinigung herrschen rauen Bedingungen für die eingesetzten Komponenten.
(Bild: Mitsubishi Electric Europe)

Bis zu 3.000 Autos bringt Mr. Wash in Aachen täglich auf Vordermann. Moderne Automatisierungstechnologie ist nötig, um die Fahrzeuge innerhalb weniger Minuten auf diesem hohen Niveau zu säubern.

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Frequenzumrichter von Mitsubishi Electric spielen dabei eine wichtige Rolle. „Unsere Anlage in Aachen verfügt über je zwei Spuren für die Außen- und die Innenreinigung", erklärt Dr. Raoul Enning, Geschäftsführer von Mr. Wash. „Die Kunden fahren ihren Wagen bei beiden Anlagenteilen auf Förderbänder, die über Elektromotoren und Frequenzumrichter mit 22 kW angetrieben werden." Neben diesem Hauptantrieb sind zahlreiche weitere Systeme im Einsatz, die ebenfalls über Frequenzumrichter angesteuert werden. Insgesamt arbeiten in dieser Waschstraße rund 80 Frequenzumrichter der Baureihen FR-E700 und FR-F800, um alle Elektromotoren und Pumpen elektrisch zu versorgen.

Autowaschanlage: Automatisierungslösung für raue Umgebung

Im Bereich der Außenreinigung stellen diese Geräte unter anderem die Leistung für die manuell betriebenen Hochdruck-Wasserstrahler zur Verfügung, die bei der Einfahrt in die Waschstraße für die erste Grobreinigung erforderlich ist. Danach werden die Fahrzeuge auf dem Transportband in die sogenannte Lappenzone befördert, wo zahlreiche, derzeit noch von Ölmotoren bewegte Waschwalzen dafür sorgen, dass die Anlage Karosserie, die Felgen und die Scheiben von Schmutz befreit. In der Spülzone werden dann verbliebener Dreck und der zuvor aufgebrachte Reinigungsschaum per Hochdruckwasserstrahl von den Autos gewaschen. Die dafür benötigten Pumpen werden ebenfalls von Frequenzumrichtern gesteuert.

Der letzte Schritt der Außenreinigung: In der Trocknerkabine pustet kalte und, auf Kundenwunsch, zusätzlich heiße Luft die Fahrzeuge trocken. Der Luftstrom wird über große Radialgebläse erzeugt, die via Frequenzumrichter von Mitsubishi Electric mit je 15 kW Leistung angesteuert werden.

Trockner via Frequenzumrichter ansteuern spart Energie

Dieser Teil der Anlage verursacht rund 60 % und damit den Großteil des gesamten Energieverbrauchs der Waschstraße, so Dr. Enning: „Die meiste Leistung wird in einer solchen Anlage dort benötigt, wo Luft bewegt wird.

Energieeinsparungen sind daher vor allem bei den Trocknergebläsen sowie den Saugeranlagen für die Innenreinigung möglich. Durch den intelligenten Einsatz von Frequenzumrichtern konnten wir den Energieaufwand um rund 25 bis 30 % reduzieren.“

Wie sich so viel Energie einsparen lässt, beschreibt Klaus Butscheid, Geschäftsführer von KBI, seit Jahren Systempartner von Mitsubishi Electric und auch von Mr. Wash und verantwortlich für die technische Realisierung der Waschstraßen: „Alle Waschbürsten und Gebläse im Bereich der Außenreinigung sollten nur dann laufen, wenn tatsächlich ein Fahrzeug gereinigt oder getrocknet wird.“ Sobald ein Auto beispielsweise einen Gebläsebereich in der Trocknung verlassen hat, mache es aus energetischer Sicht Sinn, dass der jeweilige Motor austrudelt und erst dann wieder anfährt, wenn das nächste Fahrzeug in seinen Bereich kommt. „Um dies effizient tun zu können, haben wir gemeinsam mit Antriebsspezialisten von Mitsubishi Electric eine Fangfunktion entwickelt, durch die jeder Umrichter die Drehzahl des zugehörigen austrudelnden Motors erkennt, diese aufnimmt und den Motor für den nächsten Einsatz wieder rechtzeitig auf die Betriebsdrehzahl hochfährt.“

Mitsubishi Electric hat für solche Aufgaben kürzlich die neue Generation Rückspeiseeinheiten FR-XC vorgestellt. Umrichter und Rückspeisung sind hier getrennt und nicht mehr in einem Gehäuse realisiert, was die Flexibilität für den Anwender erhöht. KBI und Mr. Wash prüfen derzeit gerade, ob sie in den bestehenden Waschstraßen nachrüsten.

Laub oder Salz? Umrichter saisonal anpassen

Dr. Enning ist nicht nur von der Umsetzung der Antriebskonzepte und der hohen Energieeinsparung im größten Ausgabenblock der Waschstraßen überzeugt. „Zudem schonen die Umrichter alle Motoren in diesen Anlagen durch eine sanfte Anlauf- und Stopp.Phase und ermöglichen dadurch eine längere Lebensdauer.“

Ebenfalls positiv wertet er die Flexibilität der Antriebsprodukte: „Die Wasserdüsen für die Außenreinigung werden je nach Saison angepasst, denn im Frühling und Sommer müssen vor allem Insekten, im Herbst Blätter und im Winter vor allem Salz und Dreck von den Autos gewaschen werden. Diese Unterschiede erfordern unterschiedliche Einstellungen der Frequenzumrichter, und diese können wir dank Mitsubishi Electric sehr intuitiv und schnell anpassen.“

Für den richtigen Druck sorgt eine PID-Regelung

Ein weiterer wichtiger Vorteil ist zudem die Skalierbarkeit der Anlage: Ganz gleich, ob die Waschstraße gering oder voll ausgelastet ist, die eingesetzten Umrichter und Motoren müssen immer die erforderliche Leistung bieten können. So muss beispielsweise jeder einzelne Sauger im Bereich der Innenreinigung unabhängig von der Anzahl der gerade benutzten Saugstationen immer eine ausreichende Saugkraft bereitstellen.

Buchtipp

Das Buch Antriebspraxis enthält die Gesamtschau der eingesetzten Antriebe mit fester oder variabler Drehzahl, die energiesparend und vernetzt arbeiten. Es erklärt sowohl die Arbeitsweise der Komponenten als auch ihr Zusammenwirken im Antriebssystem bis hin zur Vernetzung in betrieblichen und globalen Netzen.

„Um die benötigte Leistung jedes einzelnen Motors zu gewährleisten, arbeiten die Frequenzumrichter mit einer PID-Regelung. Damit ist es möglich, jederzeit die erforderlichen Drücke in allen Saugeranlagen und Wasserleitungen zu erzeugen, unabhängig davon, wie viele Autos zur selben Zeit gesaugt oder durch die Waschstraße gefahren werden“, erläutert Butscheid von KBI. „Die Frequenzumrichter bieten hier den großen Vorteil, dass sie die erforderliche Leistung unabhängig von der Auslastung jederzeit sicher zur Verfügung stellen.“ Die Programmierung oder Anpassung einzelner Anlagenteile übernehmen bei Bedarf Dr. Enning und weitere Kollegen bei Mr. Wash. Das ermöglicht die intuitive Bedienoberfläche der Frequenzumrichter.

Als nächstes sollen die Ölmotoren der Lappenzone durch Elektromotoren ersetzt werden. Wichtig sind Dr. Enning dabei Umweltaspekt und Kostenseite: „Umrichter-gesteuerte Elektromotoren haben einen deutlich geringeren Energieverbrauch und erfordern weit weniger Aufwand für die Installation als ölbasierte Motoren.“

Eine der Herausforderungen: Die sehr rauen Umgebungsbedingungen einer Kfz-Waschanlage erfordern die Schutzklasse IP67 für alle Anlagenteile. Ohnehin hat Geschäftsführer Dr. Enning bisher nur gute Erfahrungen gemacht: „Die Ausfallquoten sind in allen unseren Waschstraßen, die bereits mit dieser modernen Technik ausgestattet sind, praktisch bei Null.“

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