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14.12.2017

Investition in neuen Pyrolyseprozess verkürzt Durchlaufzeiten erheblich

Ein 36 m³ großer Raum ermöglicht das schnelle, schonende und effiziente Entfernen von Wicklungen aus elektrischen Maschinen.

Die Traglast des Bodens ist ausgelegt für Maschinenkomponenten bis zu 35 t
Die Traglast des Bodens ist ausgelegt für Maschinenkomponenten bis zu 35 t.

Im Rahmen der Instandsetzung von elektrischen Maschinen ist häufig der Austausch der Wicklung erforderlich. Gründe hierfür können neben starker  Alterung auch Schäden wie etwa ein Windungsschluss oder ein Erdschluss der Rotor- oder Ständerwicklung sein. Durch den Einsatz moderner Isolierstoffsysteme und Wicklungsausführungen sind Neuwicklungen auch zur Erhöhung des Wirkungsgrades oder zur Optimierung der Betriebsdaten üblich.

Um elektrische Maschinen und Antriebe instand zu setzen, ist es von essentieller Relevanz, die vorgefundenen Schadstellen schnell und schonend zu beseitigen. Einer dieser Prozesse, der im Zuge der Neuwicklung durchgeführt wird, ist das schonende Entfernen der vorhandenen Wicklung durch das so genannte Pyrolyseverfahren. Isolierstoffe und eventuell vorhandene Lacke und Harze werden dabei schonend aus dem Blechpakt „geschwelt“. Bei einer fachgerechten Ausführung dieses Prozesses besteht die Möglichkeit, die vorhandenen Stator- oder Rotorblechpakete erneut zu verwenden. Dadurch ist eine effiziente, schnelle und kostengünstige Durchführung der Neuwicklung möglich.

Erfolgreiche Neuausrichtung

Das Pyrolyseverfahren wird bereits seit vielen Jahren von BENNING durchgeführt. Doch zeitgleich mit dem Vorstoß in das Markt­segment der Großantriebe zeigte sich die Notwendigkeit, eine Anlagenvergrößerung sowie eine Prozessoptimierung zu realisieren. Da die Krankapazitäten von 40 t auf 120 t aufgestockt wurden, mussten zwangsläufig auch die eingesetzten Bearbeitungskapazitäten diesen Gewichten entsprechend angepasst werden.

Der Bereich elektrische Maschinen hat darauf nicht nur mit der Installation einer neuen, moderneren Wuchtanlage reagiert, die Stück­gewichte von bis zu 50 t auswuchten kann, auch wurde eine Erneuerung des Pyrolyseprozesses, unter Berücksichtigung aller da­mit verbundenen Herausforderungen, erfolgreich umgesetzt.

Herausforderungen umgesetzt

Der Prozess startet mit der Festlegung der Temperatur- und Zeitverläufe, die je nach Wicklungsart, Gewicht und Bauteilgröße variieren. Der thermische Prozess in der Anlage erfolgt kontrolliert bei exakt eingestelltem Sauerstoffgehalt in der Kammer. Zwei wichtige Aspekte sind hierbei zu berücksichtigen. Zum einen soll der eingesetzte elektrische Leiter (z. B. Kupferdraht) im Anschluss einfach und somit für das Blechpaket schonend aus der Wicklung ausgebaut werden können. Zum anderen darf die Temperatur im Ofen weitere Komponenten wie z. B. die Blechisolation keinesfalls in Mitleidenschaft ziehen. Diese Herausforderungen gilt es in dem 18 bis 24 Stunden andauernden Prozess durchgängig zu bewältigen.

Die Befeuerung der Anlage erfolgt durch zwei feinstufig geregelte Gasbrenner in Kombination mit einer drehzahlgeregelten Umluft-steuerung. Neben dem Vorteil, die Prozessparameter exakt einstellen zu können, wird hierdurch auch der Energiebedarf der Anlage minimiert. Je nach Wicklungsausführung besteht zudem die Möglichkeit, das bereits genutzte Wicklungskupfer erneut zu verwenden, was für den Kunden eine deutliche Kosten- und Durchlaufzeitverkürzung zur Folge hat.

Nicht nur der Pyrolyseprozess innerhalb des Systems stellte den Anlagenbauer vor eine Herausforderung. Auch die sogenannte „thermische Nachverbrennung“, welche, wie der Name schon sagt, dem eigentlichen Prozess nachgeschaltet ist. Sie sorgt dafür, dass gesetzlich vorgegebene Grenzwerte eingehalten werden und z. B. keine unzulässigen Emissionen in die Umwelt gelangen.

Ein 36 m³ großer Raum ermöglicht das schnelle, schonende und effiziente Entfernen von Wicklungen aus elektrischen Maschinen.
Ein 36 m³ großer Raum ermöglicht das schnelle, schonende und effiziente Entfernen von Wicklungen aus elektrischen Maschinen.

Kontinuierliche Überwachung

Bei der thermischen Nachverbrennung werden Temperaturen von 850 °C erreicht. Diese enorme Hitze stellt hohe Ansprüche an die dort verwendeten Materialien und die eingesetzte Sensorik. Um die Vorgänge kontrollieren und überwachen zu können, ist ein Datenlogger installiert worden. Diese Einrichtung ermöglicht es, dass die Temperatur, der Gasverbrauch und der Sauerstoffgehalt in der Brennkammer, aber auch in der Nachverbrennung während des gesamten Prozesses aufgezeichnet und dokumentiert werden. Auch während des Bereitschaftsdienstes kann der Prozess von BENNING Mitarbeitern problemlos überwacht werden, da diese im Falle einer Unregelmäßigkeit sofort eine Meldung auf ihrem Smartphone erhalten.

Die Visualisierung der Prozessparameter erfolgt an der Anlage selbst sowie über einen mittels LAN angebundenen Rechner im Büro der zuständigen Fachabteilung.

In Zusammenarbeit mit dem Anlagenhersteller wurden dieser Prozess und die Anlage auf die vorliegenden Bedingungen abgestimmt. Neben dem Fassungsvermögen von 36 m³, was sich aus den Abmessungen 4 x 3 x 3 m (L x B x H) ergibt, ist auch die Traglast des Bodens von 35 t für einzelne Maschinenkomponenten großzügig dimensioniert worden. Die Anlage befindet sich in einer separat konstruierten Halle, in der jegliche Besonderheiten für einen solchen Prozess berücksichtigt sind. Das komplette System wurde so in den Boden eingelassen, dass eine ebenerdige Beschickung der Ofenkammer möglich ist, da hier Stückgewichte von bis zu 30 t bewegt werden müssen.

Mit einem hydraulisch höhenverstellbaren Anhänger, der „tailor made“ konstruiert wurde, lässt sich eine zeitaufwändige Be- und Entladung mittels Kranwagen vermeiden. Während der Anhänger außerhalb des Ofens auf Rädern geführt wird, erfolgt die Fahrt in der Ofenkammer über ein Schienensystem. Unterstützt werden die Rangierar­beiten durch zwei angebrachte Laser, die ein millimetergenaues Platzieren des Anhängers sicherstellen. Der gesamte Einbringungs­prozess lässt sich mittels einer speziellen Sensorik genau überwachen. Die notwendigen Informationen und Signale werden eindeutig visualisiert und informieren den Anlagenbediener über die richtige Position des Fahrzeuges in der Ofenkammer.

In ein geeignetes Zugfahrzeug eines namhaften deutschen Herstellers wurde ebenfalls investiert. Dieses ist batteriebetrieben und wurde für die Einsatzbedingungen entsprechend angepasst. So ist es z. B. dafür ausgerichtet, eine Last von bis zu 30 t problemlos zu transportieren. Es benötigt bei Rangiertätigkeiten kaum Platz und erweist sich aufgrund des geringen Radabstandes von ca. 1500 mm als sehr wendig.

Voraussetzung für die Inbetriebnahme war ein Genehmigungsverfahren gemäß der Bundesimmissionsschutzverordnung, das eine Abstimmung mit verschiedenen Behörden erforderlich machte. Somit sind an diesem Projekt nicht nur die Bereichsverantwortlichen beteiligt, sondern auch die Management-Beauftragten für die Themen Umwelt- und Arbeitsschutz.

Regelmäßige Messungen

Damit der Pyrolyseofen auch in Zukunft weiterhin wirtschaftlich und ordnungsgemäß betrieben wird, finden neben den turnusmäßigen Betriebssicherheitsprüfungen auch regelmäßige Immissionsmessungen durch den TÜV sowie amtliche Prüfungen der Messergebnisse statt.

Durch diese Investition ist es BENNING gelungen, bei der Instandsetzung elektrischer Maschinen eine erhebliche Verkürzung der Durchlaufzeiten zu realisieren.

Weitere Informationen

Autor/Kontakt: Matthias Lörwink
Telefon: +49 2871 93 318
E-mail: m.loerwink@benning.de

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