Pumpen-Antrieb So senken Sie den Stromverbrauch von Pumpen

Pumpenanwendungen reagieren extrem empfindlich auf hydraulische Stöße, die durch plötzliche Druckwechsel im Medium entstehen. Insbesondere bei häufigen Lastwechseln bietet es sich daher an, die Motorleistung intelligent zu steuern. Wie das funktioniert, das verrät dieser Beitrag.

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Der Direktstart einer Pumpe führt schnell zu Stoßwellen, die Betriebsausfälle und im schlimmsten Fall Schäden am System verursachen. Gerade in der Anfangsphase kann die Drehmomentsbelastung schlagartig den 3,5-fachen Wert eines Volllast-Einsatzes erreichen, sodass Ausfälle vor-programmiert sind. Eine Stern-Dreieck-Schaltung senkt zwar den Anlaufstrom, ist jedoch weit davon entfernt, diesen zu optimieren – und produziert beim Umschalten von Stern- auf Dreieck-Schaltung eine schädliche Drehstromspitze. Auch Frequenzumrichter bringen bei häufigen Pausen in der Belastung oder wenn die Geschwindigkeit konstant gehalten werden muss, wenig bis gar nichts.

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Die EU hält Unternehmen jedoch nicht nur dazu an, Energie zu sparen, indem sie überall Frequenzumrichter installieren, auch der Einbau neuer EEF-Motoren, die bei Volllast zwischen sechs und acht Prozent weniger Strom benötigen, wird forciert. Allerdings sind viele davon größer als die bisherigen Modelle mit der gleichen Leistung, sodass sie nicht in die vorhandenen Maschinen eingebaut werden können, zudem sind sie teuer.

Bleibt der alte Motor und wird mit einem Powerboss ergänzt, der für etwa ein Drittel des Preises von einem EEF-Motor zu haben sei, ließen sich 15 bis 20 % sparen, verspricht Richard Chambers, Geschäftsführer von Chambers in Heimstetten, die den Powerboss in Deutschland vertreibt. „Die Investition, um EEF-Motoren als Ersatz zu installieren, ist rechnerisch nicht zu rechtfertigen, der Powerboss dagegen macht sich fast immer in zehn bis 18 Monaten bezahlt“, argumentiert der Energiesparexperte. Bei neuen Maschinen, die werkseitig schon mit EEF-Motoren ausgestattet sind, mache der Powerboss ebenfalls Sinn, weil hier doppelt gespart wird.

Lastwechsel kassieren

Um Schockbelastungen zu vermeiden, misst im Powerboss ein Mikrochip jede Hundertstelsekunde den tatsächlichen Energiebedarf und regelt die Stromzufuhr per Phasenanschnitt über Thyristoren. Dadurch lässt sich der Motor präzise steuern, Starkstromspitzen werden vermieden und bei jeder Lastminderung, auch wenn es sich um Sekundenbruchteile handelt, wird gespart. Zusätzlich sind Funktionen wie Sanftstart und -stopp über eine Zeitrampe von einer Sekunde bis über vier Minuten programmierbar.

Im welchen Bereich die Sparleistungen mit dem Powerboss liegen, erfahren Sie auf der nächsten Seite.

Auch ein dosierter Kickstart ist möglich. Anders als mit einem Stern-Dreieck oder ganz ohne Zusatzinstallation entstehen keine Stromspitzen mehr, wodurch die Bereitstellungsgebühren und die Reparaturkosten sinken. Dies ist beim Starten noch wichtiger als im laufenden Betrieb. Bei häufigem An- und Ausschalten besteht keine Verschleißgefahr mehr, Stromverschwendung in längeren Leerlaufphasen wird vermieden und die Antriebsstränge werden geschont. „Bei Neuanschaffungen bietet sich der Einbau eines Powerboss ohnehin an, aber auch eine Nachrüstung kann als Ergänzung oder Ersatz der Stern-Dreieck-Schaltung sinnvoll sein“, meint Chambers.

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Sanftstopp-Funktion

Über die Sanftstopp-Funktion können z.B. beim Herunterfahren von Flüssigkeitspumpen hydraulische Stöße vermieden werden. Zudem kann die Maschine statt mechanisch mittels Stromumkehr über eine gewünschte Zeit bis zum Stillstand gebremst werden. Die vorinstallierten Programme lassen sich bei Bedarf noch feiner einstellen oder ergänzen, sodass sich jede Funktion des Powerboss exakt der jeweiligen Aufgabe entsprechend programmieren lässt. Soll z.B. vermieden werden, dass eine Pumpe trocken läuft, kann der Powerboss dies erkennen und sie rechtzeitig ausschalten. Auch Stromleitungsstörungen können gemeldet werden. Außerdem gibt es keine Störungen der Steuerungscomputer, die auf dem gleichen Stromkreis liegen.

Die Sparmöglichkeiten liegen bei zyklischer Arbeit fast immer im zweistelligen Bereich. „Nicht alle Anwendungen bieten ein gleich hohes Stromsparpotenzial, aber grundsätzlich profitieren alle Konstantgeschwindigkeits- und Zwei-Geschwindigkeitsmotoren vom Powerboss“, so Chambers.

Labortests bei BOC Edwards haben gezeigt, dass der Powerboss die Stromaufnahme bei einer typischen Wechselstrom-Vakuumpumpe um 30 bis 40 % reduziert. Diese Ersparnis ließ sich allein dadurch erreichen, dass die elektrische Spannung so reduziert wurde, dass die Pumpe gerade das für den Betrieb nötige Drehmoment erreichte. Die längere Lebensdauer von Motoren und Getrieben spart zusätzlich Wartungskosten.

Derzeit sind Powerboss-Modelle in 30 Leistungsstufen lieferbar. Serienmäßig decken diese bei 380 bis 480 V eine Motorleistung von 1,1 bis 630 kW ab oder bei Umschaltung auf 220 V bis 375 kW. Bei Bedarf gibt es weitere Modelle für bis zu 1100 kW – auch für 575 sowie für 690 V.

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