Drehzahlgeregelte Normpumpen sparen Energie ein.

Steigender Reinheitsgrad des Kühlmittels bei geringerem Energieverbrauch der AnlageNils-Stefan Bang ist für die Motorproduktion bei Volkswagen in Salzgitter verantwortlich und erklärt, wie die Kommunikationsmodule CIU mit den drehzahlgeregelten Pumpen kommunizieren.
Hon-Anlage

Volkswagen benötigte einen höheren Reinheitsgrad bei Kühl- und Schmierstoffen für die Motorproduktion in Salzgitter, Deutschland. Durch die Modernisierung der Kühl- und Schmierstoff-Filtertechnologie für Hon-Anlagen hat das Unternehmen seine Kühl- und Schmierstoffpumpen durch drehzahlgeregelte Modelle der Baureihe NK von Grundfos ersetzt. Das Ergebnis: Eine bessere Qualität für Schmierstoffe und ein reduzierter Energieverbrauch.

Versorgungspumpen der Baureihe NK

Die folgenden Zahlen sprechen für sich: Am Standort Salzgitter produziert Volkswagen auf einer Produktionsfläche von 320.000 m2 bis zu 7.000 Motoren am Tag. Das Unternehmen stellt mehr als 370 verschiedene Diesel- und Benzinmotoren her - zusätzlich zu Industrie- und Marinemotoren und seit kurzem auch Blockheizwerke. Zum Produktspektrum zählen 3- bis 16-Zylinder-Motoren mit einer Leistung von 55 bis 736 kW.

FOTO: Versorgungspumpen der Baureihe NK versorgen die Hon-Anlage pro Minute mit 1.000 Liter Kühlschmierstoff.

Um eine so große Vielfalt an Motoren produzieren zu können, besitzt das Werk in Salzgitter etwa 6.200 Werkzeugmaschinen, um die gelieferten Gussteile und Rohblöcke in Motorblöcke, Zylinderköpfe, Nocken- und Kurbelwellen zu fräsen, bohren, drehen und zu schleifen. Das Werk produziert zusätzlich viele Motorkomponente wie Ansaugleitungen, Ölwannen, Schwungräder und Öl- und Wasserpumpen. Diese Bauteile durchlaufen zwölf Montagelinien, um jeden Motor zu komplettieren.

Kühlschmierstoff: zentrales Element des Honens
Nils-Stefan Bang arbeitet seit elf Jahren in der Motorenfertigung des Salzgitter-Werks und ist für die Kapazitätsplanung zuständig. Er ist zusammen mit seinen Kollegen verantwortlich dafür, dass die Versorgung der Bearbeitungsmaschinen mit diversen Medien wie Kühlwasser, Kaltwasser, Druckluft, Emulsion bzw. Bearbeitungsölen und die Entsorgung der mit Spänen beladenen Emulsionen bzw. Öle reibungslos funktioniert.


Als Versorgungstechniker sehen wir die Hon-Anlage wie eine Art „Blackbox“. Ihre Aufgabe ist es, den gelieferten Kühlschmierstoff an die geforderten Eigenschaften anzupassen und dabei den Energieverbrauch so niedrig wie möglich zu halten.

Nils-Stefan Bang, Volkswagen Salzgitter

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FOTO: Am Standort Salzgitter produziert Volkswagen bis zu 7.000 Motoren am Tag (Bild: Volkswagen AG).

Das Werk in Salzgitter besitzt mehr als 120 Kühlschmierstoffanlagen, die im Bearbeitungsprozess kontinuierlich etwa 6.000 m3 Kühlschmierstoff umwälzen. Zusätzlich müssen täglich ungefähr 100 Tonnen Metallspäne wiederaufbereitet werden.

Nils-Stefan Bang ist nicht nur für die Planung von KSS-Anlagen verantwortlich. Seine tägliche Arbeit besteht vor allem darin, vorhandene Anlagen an neue Regelungen und Motorbauweisen anzupassen und veraltete Technologien zu modernisieren.

Auch die Hon-Anlage zur Bearbeitung vierzylindriger Kurbelgehäuse wurde kürzlich aktualisiert. Das Zylinderkurbelgehäuse ist die zentrale Motorkomponente, in der die Zylinder des Motors und das Kurbelgehäuse nach der Montage arbeiten. Hier ist ein besonders hohes Maß an Oberflächenqualität erforderlich. Wie Nils-Stefan Bang erzählt, reduziert das Honen als letzter Fertigungsschritt die Reibungsverluste im Motor. Eine mikrofeine Querrillenstruktur stellt sicher, dass das Motoröl während des anschließenden Betriebs besser haftet und sich der Ölfilm nicht ablöst.

Die besondere Aufgabe bestand nun darin, für das Honen den Reinheitsgrad des Kühlschmierstoffes weiter zu erhöhen. Die Qualität des Kühlschmierstoffes beeinflusst indirekt auch die Qualität des Motors (z. B. die anschließende Leistung und Kosteneffizienz). Je besser der letzte Fertigungsschritt (Reduzierung der Reibungsverluste), desto niedriger die zu erreichenden Toleranzen.

Pumpen der Baureihe NK/NKG

Um die Qualität des Kühlschmiermittels zu verbessern, wurde ein zusätzlicher „Polizeifilter“ als automatischer Rückspulfilter installiert. Darüber hinaus entfernt eine im Bypassmodus befindliche, schnell rotierende Zentrifuge feinste Partikel.

Diese Veränderungen der Schmier- und Kühlmittelanlage hatten auch Auswirkungen auf die zu installierenden Pumpen. Die Graugusspartikel, die während der Werkstoffbearbeitung entstehen, sind zum Beispiel relativ schwer, sinken schnell ab und können dadurch die Kühlkanäle blockieren. Aus diesem Grund muss die Kühlung unter hohem Druck und hoher Geschwindigkeit stattfinden.

FOTO: Die Pumpen der Baureihe NK und NKG sind standardmäßig mit einem rückstoßsicheren Kupplungsschutz ausgestattet.

„Als Versorgungstechniker sehen wir die Hon-Anlage wie eine Art „Blackbox“. Ihre Aufgabe ist es, den gelieferten Kühlschmierstoff an die geforderten Eigenschaften anzupassen und dabei den Energieverbrauch so niedrig wie möglich zu halten.“ In diesem Fall erforderten die Leistungsvorschriften einen Förderdruck von 3.5 bar und eine Pumpenleistung von 1.000 Liter/Minute bei einer Temperatur von 25 °C.


Erfahrungsgemäß ist es immer von Vorteil, wenn eine solche Anlage „atmen“ kann. Eine drehzahlgeregelte Pumpe ist hinsichtlich Förderstrom und Förderdruck flexibel.

Nils-Stefan Bang, Volkswagen Salzgitter

Drehzahlregelung sorgt für Flexibilität
Seit Mai 2011 sind im Werk zwei drehzahlgeregelte Normpumpen der Baureihe NK von Grundfos installiert, die abwechselnd zum Einsatz kommen. (Für weitere Informationen klicken Sie auf „Grundfos Lieferumfang“ am Textanfang.) Des Weiteren wurde ein CUE-Frequenzumrichter (37 kW) und ein Kommunikationsmodul CIU 150 mit Profibus-Anschluss an die speicherprogrammierbare Steuerung installiert.

Warum wurden diese Pumpen mit einer Drehzahlregelung ausgestattet?

Mechanische Fertigung bei Volkswagen Salzgitter

„Erfahrungsgemäß ist es immer von Vorteil, wenn eine solche Anlage „atmen“ kann. Eine drehzahlgeregelte Pumpe ist hinsichtlich Förderstrom und Förderdruck flexibel“, erklärt Nils-Stefan Bang. Eine drehzahlgeregelte Pumpe fördert zu jeder Zeit den im Prozess erforderlichen Förderstrom. Sie kann außerdem an verschiedene Anlagen angepasst werden und ist somit immer wieder verwendbar. „Durch eine Pumpe mit Frequenzumrichter ist es einfacher für mich, verschiedene Betriebszustände zu fahren oder zu simulieren“, fügt er hinzu. Das spart große Mengen an elektrischer Energie, die sonst in Form von Wärme an den Kühlschmierstoff abgegeben wird.

FOTO: Mechanische Fertigung bei Volkswagen Salzgitter (Bild: Volkswagen AG)

In diesem Fall erfolgt eine zusätzliche Reinigung durch Knoth-Boxen, in denen die Werkstücke mit Luft oder mithilfe eines Schmier- und Kühlmittelkanals bei hohem Druck und mit großen Mengen an Kühlschmierstoffen gereinigt werden. Es handelt sich um einen getakteten Prozess mit 10- bis 15-minütigen Intervallen, auf die die Kühlschmiermittelpumpe reagieren muss.

Weitere Vorteile
Eine drehzahlgeregelte Pumpe bietet auch für den Wochenendbetrieb Vorteile. Wenn der Kühlschmierstoff nicht verwendet wird, darf es nicht zu lange bewegungslos verharren, da durch einen Bewegungsstillstand die Gefahr einer mikrobiellen Verunreinigung steigt. Mithilfe einer drehzahlgeregelten Pumpe kann der Prozess so konfiguriert werden, dass die Anlage weder Energie verschwendet noch verkeimt.

Bei Volkswagen sind zurzeit schätzungsweise 10 % der Filteranlagen mit drehzahlgeregelten Pumpen ausgestattet. Nils-Stefan Bang ist der Ansicht, dass es wirtschaftlich sinnvoll ist, nach und nach etwa 30 % der Anlagen mit drehzahlgeregelten Pumpen nachzurüsten. Drehzahlgeregelte Pumpen bieten gegenüber ungeregelten Pumpen neben Energieeinsparungen eine Reihe weiterer Vorteile:

• Der Frequenzumrichter ermöglicht einfache Verkabelungen (das gilt besonders, wenn ein MGE-Motor von Grundfos bis 22 kW verwendet wird, da er hier integriert ist).
• Es werden keine energieverbrauchenden Überströmkanäle, Leitungsdrosselungen und Ventilsteuerungen mehr gebraucht, um den Betriebspunkt einzustellen.
• Es sind keine zeitaufwändigen Anpassungsarbeiten mehr nötig, wenn Änderungen an der Produktionslinie vorgenommen werden.
• Das Infrarotfernbedien- und Parametriergerät R100 von Grundfos kann die aktuellen Betriebszustände der einzelnen Pumpen überprüfen, verändern und speichern.
• Durch einen Sanftanlauf gibt es während des Systemvorlaufs keine Druckstöße, wodurch auch die Standzeiten der Werkzeuge positiv beeinflusst werden.
• Eine einfache Anpassung der wechselnden, definierten Betriebspunkte ist möglich.

 

Durch eine Pumpe mit Frequenzumrichter ist es einfacher für mich, verschiedene Betriebszustände zu fahren oder zu simulieren.

Nils-Stefan Bang, Volkswagen Salzgitter

Norm- vs. Blockpumpen
In diesem Fall wurde eine Normpumpe ausgewählt. Normpumpen bieten dem Benutzer viele Vorteile hinsichtlich Service, Ersatzteile und Wartung. Die Prozessgestaltung ermöglicht eine einfache Demontage der Kupplung, des Lagerträgers und des Laufrads, ohne dass das Pumpengehäuse oder die Rohrleitungen ausgebaut werden müssen. Die Gleitringdichtungen erfüllen die Norm EN 12756.

Grundfos produziert Normpumpen der Baureihe NK und Blockpumpen der Baureihe NB, die die Norm EN 733 (europäische Wasserrahmenrichtlinie) erfüllen. Außerdem vertreibt Grundfos Pumpen aus der Baureihe NKG und NBG, die in Übereinstimmung mit der Norm ISO 2858 (europäische Chemienormpumpen) hergestellt werden. Es gibt verschiedene Materialien für das Pumpengehäuse (Gusseisen, Edelstahl, Duplex) und verschiedene Dichtungen.

Die Pumpen der Baureihe NK und NKG sind standardmäßig mit einer Ausbaukupplung ausgestattet. Der Vorteil: Bei einer notwendigen Wartung oder Reparatur an der Pumpe bzw. an der Dichtung bleibt der Motor auf der Grundplatte montiert. Die Kupplung kann ohne Demontage des Motors ausgebaut werden. Anschließend verbleibt ausreichend Platz, um die gesamte Wellen-Laufrad-Einheit aus dem Pumpengehäuse zu entfernen (Back-Pull-Out-Konstruktion) und nach der Wartung wieder zu montieren. Diese Arbeiten können mithilfe eines Krans von einer einzigen Person ausgeführt werden. Ein erneutes Ausrichten von Pumpenwelle und Antrieb ist durch die Verwendung von Ausbaukupplungen nicht erforderlich – das reduziert die Kosten für Stillstandszeiten.

Von Heinz Maier, Industriedivision, Großkundenbetreuer für Fahrzeuge, Grundfos GmbH, Erkrath

Grundfos-Lieferumfang
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FOTO: In Pumpen der Baureihe NK und NKG von Grundfos ist die Ausbaukupplung standardmäßig installiert (Back-Pull-Out-Konstruktion). Dies vereinfacht Wartung und Reparatur.

Grundfos beliefert Volkswagen für die Motorproduktion in Salzgitter:
Normpumpen der Baureihe NK 80-400
CUE-Frequenzumrichter (37 kW)
Kommunikationsmodul CIU 150
Profibus-Anschluss

Informationen zu den Grundfos Norm- und Blockpumpen

Einstufige, normalsaugende Kreiselpumpen mit Spiralgehäuse in Prozessbauweise mit axialem Ansaugstutzen und radialem Druckstutzen und waagerechter Welle. Die Hauptabmessungen des Typs NB entsprechen der DIN EN 733 („Wassernorm“) bzw. des Typs NBG der DIN EN 22858 („Chemienorm“).

In der Standardausführung besteht das Gehäuse aus kataphoretisch
beschichtetem Grauguß EN-GJL-250, bzw. Edelstahlguss 1.4408. Die Flansche entsprechen der DIN EN 1092 in PN10 bzw. PN16. Die Abmessungen der Dichtungssysteme entsprechen der DIN EN 12756. Die Pumpen verfügen über eine schwingungsarme Hülsenkupplung für einfache Motordemontage (Back-Pull-Out-Design) sowie über einen hocheffizienten IEC Normmotor der Effizienzklasse IE2.

Alle Pumpen sind gemäß ISO 1940 Klasse 6.3 statisch ausgewuchtet und im Werk auf dem Prüfstand „nass“ geprüft. Die Laufräder verfügen über einen axialen Schubausgleich. Eine genaue Beschreibung der Standardkomponenten sowie der möglichen, anwendungsbezogenen Modifikationen bzw. Sonderausführungen finden Sie auf den nachfolgend angegeben Seiten.

Anwendungsbereiche

  • Heizungsanlagen
  • Fernwärme
  • Kälte- und Klimaanlagen
  • Wasserversorgung und -aufbereitung
  • Industrielle Umwälzsysteme


Die Vorteile auf einem Blick

  • Ab 1,1 bis 90 kW standardmäßig mit Hocheffizienzmotoren
  • Leistungen und Hauptabmessungen nach DIN EN 733 oder DIN EN 22858
  • Großer Leistungsbereich
  • Kompaktes und robustes Design
  • Sehr hohe Korrosionsbeständigkeit durch Kataphoresebeschichtung
  • Einfache Wartung: Back-Pull-Out Design
  • Anwendungsbezogene Dichtungsvarianten gemäß DIN 24960
  • Optimale Betriebspunktanpassung durch Abdrehen von Laufrädern

 

Zusätzlich bei NBE

  • Buskommunikation über Grundfos GENIbus
  • IR-Kommunikation mit R100
  • Integrierter Regler
  • Vorkonfiguriert für Sensoranschluss (z.B. Differenzdruck, Differenztemperatur, Durchfluss etc.)
  • Drehzahlregelung zur optimalen Leistungsanpassung




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