Juni 2016

Das neue Double End Drive System bei NAM im Gasfeld von Groningen eingesetzt. Bilder: Siemens

| von Bert-Uwe Köhler, Entwicklungsingenieur, Joachim Denk, Produktmanager, und Gijs van Maanen, Produktmanager bei Siemens
  • Aufgrund von Umweltschutzauflagen und der Forderung nach einem durchgängigen Drehzahlbereich kamen keine Gleit- oder Wälzlager in Betracht.
  • Magnetlager erreichen dagegen auch bei großen Rotordurchmessern hohe Drehzahlen und erzeugen keine Ölleckagen.
  • Darüber hinaus können aktive Magnetlager im gesamten Drehzahlbereich vom Stillstand bis zur Maximaldrehzahl betrieben werden.

Die Besonderheit der Simotics AMB-Technology besteht im Einsatz der Standard-Antriebstechnik Sinamics aus dem Werkzeugmaschinenbereich, die durch eine anwendungsspezifische Software-Erweiterung mittels Sinamics Technology Extension (Sinamics TEC) an die Bedürfnisse einer Magnetlageranwendung angepasst wurde. Da diese Komponenten mehrere hunderttausendmal im Jahr industriell eingesetzt werden, konnte auf die Entwicklung teurer Spezialbaugruppen verzichtet werden. Vielmehr wurde das Magnetlagersystem gleichsam im Baukastenprinzip zusammengestellt.
Neben der Nutzung der dreiphasigen Werkzeugmaschinen-Umrichter als Leistungsverstärker für die Ansteuerung der beiden Spulen einer kompletten Magnetlagerachse setzt die Siemens-Magnetlagertechnik auch im Fall der Analog-Digital-Umsetzung für die Abstandssensoren, der digitalen Regelung und der Benutzerschnittstelle auf bewährte Standardkomponenten von Sinamics und Simotion. Damit erben die Magnetlager gleichzeitig die vielfältigen Möglichkeiten zur anwendungsspezifischen Anpassung der Bedienelemente, der Schnittstellen zu einer übergeordneten Leitwarte und dem Antriebsumrichter sowie sämtliche Zugriffsmöglichkeiten direkt vor Ort oder als Fernzugriff. Einer Integration in die digitale Fabrik steht damit von Haus aus nichts entgegen.
Die digitale Regelung des Magnetlagersystems hat Zugriff auf sämtliche Betriebsparameter des Magnetlagers, wie z. B. Lagerkräfte, und eignet sich perfekt für eine Zustandsüberwachung und die statistische Auswertung des Betriebsverlaufs. Damit können datenbasierte, vorausschauende Servicekonzepte zur Minimierung von Anlagenstillstandszeiten entwickelt werden.
Besonderes Augenmerk wurde auf das Sicherheitskonzept für den Strang gelegt. Dazu zählen insbeson-dere Fanglager, die in Partnerschaft mit Schaeffler entwickelt wurden. Im unwahrscheinlichen Fall eines Fehlers in einer Elektronikkomponente oder in der Energieversorgung (die über eine unterbrechungsfreie Stromversorgung gestützt wird), fällt der Rotor in sogenannte Fanglager, die Läufer und Ständer bis zum Stillstand des Strangs vor Schaden bewahren. Die dafür entwickelten Kugelfanglager sind einzigartig für diese Größe und Anwendung und wurden in aufwendigen Tests erprobt und qualifiziert.
Der einfache und robuste Aufbau der Technologie zeigte in dem Projekt in Groningen seine Stärken nicht zuletzt auch darin, dass Tuning-Aktivitäten und ein Großteil der Tests lediglich während der Fabrikmonta-ge und -inbetriebnahme erfolgen mussten. Die Inbetriebsetzungszeiten auf der Kundenanlage konnten so auf wenige Tage minimiert und auf die Prüfung der kundenspezifischen Aufbau- und Montageschritte vor Ort beschränkt werden.
Zusammen mit dem Betreiber des Gasfeldes bei Groningen – der Nederlandse Aardolie Maatschappij (NAM) – wurde bereits von Beginn an bei der Entwicklung der Magnetlager-Technologie in enger Kooperation ein Prozess definiert und beschritten, mit dem auf der Grundlage von Technical-Release-Level-Meilensteinen Entwicklungs- und Qualitätsziele erreicht wurden, die den hohen Qualitäts- und Sicherheitsansprüchen der Öl- und Gasindustrie genügen. Die Simotics Active Magnetic Bearings-Technology wurde schließlich auf diesem Weg für den Einsatz im Gasfeld von NAM/Shell zugelassen und freigegeben. Seit Februar 2016 ist bereits eine zweite Förderstation im Groningen-Gasfeld in Betrieb, und weitere werden folgen. 1607ct904

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Simotics-active-magnetic-bearing-technology auf der Siemens-Website.

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