Direktantriebslösung für Belüftungsgebläse Innovativer Permanentmagnet-Motor – weniger Strom für sauberes Wasser

Autor / Redakteur: Askar Gubaidullin / Dr. Jörg Kempf

In einer Welt mit begrenzten Ressourcen wird sauberes Wasser immer wertvoller. Daher ist die verantwortungsvolle Nutzung des vorhandenen Wassers ein weltweit vorrangiges Anliegen. Mit dem Ziel einer effizienteren Abwasseraufbereitung bietet SKF nun eine Lösung mit einem Permanentmagnet-Motor und aktiven Magnetlagern, die das gesamte Verfahren umweltschonender macht.

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Endkontrolle eines 75 kW-PM-Motors vor dem Versand
Endkontrolle eines 75 kW-PM-Motors vor dem Versand
(Bild: SKF)

Bis 2030 könnte fast die Hälfte der Weltbevölkerung von Wasserknappheit betroffen sein, wobei die Nachfrage das Angebot um 40 % übersteigt. Daher wird es immer vordringlicher, ein fortschrittlicheres und effizienteres Abwasseraufbereitungssystem zu entwickeln. Beim biologischen Verfahren wird von den Gebläsen Luft in die Belüftungsbecken geblasen, um Millionen aerobe Bakterien, welche die organischen Abwasserbestandteile abbauen, mit Sauerstoff zu versorgen.

Bei einem herkömmlichen Zentrifugalgebläse wird ein Induktionsmotor mit mechanischem Getriebe und ölgeschmierten Lagern eingesetzt, der normalerweise große Leistungsverluste und einen hohen Verschleiß aufweist, wodurch auch hohe Wartungskosten entstehen. Zudem benötigen diese Gebläse üblicherweise 50 % und mehr des Gesamtenergiebedarfs der Abwasseraufbereitungsanlage. Tatsächlich entfallen auf den Stromverbrauch bis zu 80 % der Lebenszykluskosten eines Gebläses. Somit liegen die ursprünglichen Investitionskosten der Geräte weit unter den Gesamtbetriebskosten.

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Infolge des Anstiegs der Energiekosten und der Weiterentwicklung in der Antriebstechnik hat sich eine technologische Wende hin zu effizienteren drehzahlvariablen Zentrifugalkompressoren (-gebläsen) mit Direktantrieb vollzogen. SKF hat eine innovative und nachhaltige Lösung für direkt angetriebene Zentrifugalgebläse zur Abwasserbelüftung entwickelt, um der rasch wachsenden Nachfrage der Wasserwirtschaft nach hocheffizienten Geräten nachzukommen.

Natürliche Synergie

So bietet SKF nun eine neue Produktlinie mit hochtourigen Permanentmagnet (PM)-Motoren, die mit aktiven Magnetlagern (AMB) ausgestattet sind, einschließlich einer Magnetlagersteuerung (MBC) der neuesten Generation. Die Systemlösung bietet damit das Beste aus beiden Welten: die hohe Effizienz der PM-Motortechnologie und die Zuverlässigkeit der AMB. Die Nennausgangsleistung dieser Motoren beträgt 75 bis 350 kW bei Drehzahlen bis zu 35 000 min-1.

Der PM-Motor ist ein Drehstrom-Synchronmotor mit Statorwicklungen und Permanentmagneten auf dem Rotor. Der Rotor verhält sich ähnlich wie ein Kompass, der sich nach dem vom Stator aufgebauten elektromagnetischen Feld ausrichtet. Der Rotor dreht mit derselben Geschwindigkeit wie das rotierende magnetische Feld des Stators; das heißt, die Wellendrehung wird mit der Stromfrequenz synchronisiert. Die Seltenerd-Permanentmagnete sitzen direkt auf der Welle und werden von einer Kohlefasermanschette gehalten. Die Drehzahl wird über den drehzahlvariablen Antrieb gesteuert.

Die Vorteile der Permanentmagnet-Motor-Technologie stellen wir auf der nächsten Seite vor.

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