Industrie 4.0: Selbstregelnde Vakuumpumpe spart Energie

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Als erster deutscher Fleischverarbeiter hat die EG Fleischwarenfabrik Dieter Hein GmbH & Co. KG ein zentrales Vakuumsystem mit der neuen Vakuumpumpe R 5 0760 A PLUS von Busch ausgerüstet. Das Unternehmen ist damit bereit für Industrie 4.0 und nutzt gleichzeitig ein hohes Energieeinsparpotenzial.

Bereits vor über 80 Jahren beginnt die Geschichte der Fleischwarenfabrik Dieter Hein mit einem Fleischereibetrieb in Görlitz, der von Fleischermeister Georg Hein gegründet wurde.

Als Vollsortimenter produziert und verpackt die EG Fleischwarenfabrik Dieter Hein GmbH & Co. KG alle Arten von Fleisch- und Wurstspezialitäten für Kunden in ganz Europa und den USA. Als umweltbewusstes Unternehmen wurde schon seit jeher auf ressourcenschonende und energieeffiziente Produktion geachtet. Deshalb wurde bereits vor einigen Jahren die Vakuumversorgung für die Verpackungsmaschinen zentralisiert.

Umweltbewusstes Traditionsunternehmen

Im Verarbeitungsbetrieb in Hasbergen wird im Drei-Schicht-Betrieb mit über 300 Mitarbeitern gearbeitet, wobei die dritte Schicht zum Reinigen genutzt wird. Verpackt wird auf insgesamt neun Tiefziehautomaten. Diese sind an eine zentrale Vakuumversorgung angeschlossen, die vollautomatisch und bedarfsabhängig arbeitet. Ein Vakuumpumpstand sorgt für das Grobvakuum zur Vorevakuierung der Verpackungskammern auf 45 Millibar. Ein Feinvakuumpumpstand wird über Steuerventile zugeschaltet, wenn diese 45 Millibar erreicht sind, um in einem zweiten Evakuierungsschritt die Verpackung auf ein Vakuumniveau von 3 bis 4 Millibar zu senken. Ein drittes Vakuummodul sorgt für das Vakuum zum Tiefziehen der Unterfolie in der Formstation jeder einzelnen Verpackungsmaschine.

Um den Energieverbrauch möglichst noch weiter zu senken, haben sich Thomas Pelke als Leiter der Instandhaltung und Bernd Wörner als Verantwortlicher für den Bereich Energie dazu entschieden, zu Testzwecken die neue Drehschieber-Vakuumpumpe R 5 0760 A PLUS von Busch einzusetzen. Diese Vakuumpumpe, hat serienmässig einen frequenzgeregelten Motor und eine integrierte Steuerung. Über einen Drucksensor wird permanent das Vakuumniveau am Eingang zur Vakuumpumpe gemessen. Dadurch kann die R 5 0760 A PLUS schnell auf etwaige Bedarfsänderung reagieren und durch die Drehzahl das Saugvermögen dem tatsächlichen Bedarf anpassen. Der Regelbereich liegt zwischen 35 und 60 Hertz, was einem Saugvermögen von 440 bis 760 Kubikmeter pro Stunde entspricht.

Ende 2018 wurde die neue Vakuumpumpe in die zentrale Vakuumversorgung integriert und ersetzte eine über 20 Jahre alte, ungeregelte Drehschieber-Vakuumpumpe. Die neue Vakuumpumpe wurde nicht an die Steuerung der zentralen Vakuumversorgung angeschlossen, da sie sich selbst regelt. Die Programmierung der Steuerung erfolgte über das integrierte Display und beschränkte sich auf das Einstellen des gewünschten Vakuumniveaus auf 45 Millibar.

Vorteile in der Praxis bestätigt

Bereits nach wenigen Wochen Betriebszeit zeigten sich die Vorteile dieser intelligenten Vakuumpumpe. Beim zentralen Vakuumsystem konnte es vorkommen, dass das Grobvakuum zusammenbrach, wenn abrupt von mehreren Verpackungsmaschinen ein hohes Saugvermögen gefordert wurde und zuvor die Vakuumpumpe ausgeschaltet war, weil das nötige Vakuumniveau vorlag. Die ungeregelte Vakuumpumpe musste dann erst hochfahren und erreichte das volle Saugvermögen von 630 Kubikmeter pro Stunde nur zeitverzögert.

Die neue R 5 0760 A PLUS verharrt bei einer Drehzahl von 35 Hertz. Bei dieser Drehzahl hat die Vakuumpumpe eine Leistungsaufnahme von ungefähr 60 bis 70 Prozent der Motornennleistung von 18,5 Kilowatt und hält dabei das eingestellte Vakuumniveau. Steigt das Saugvermögen nun plötzlich an, weil beispielsweise mehrere Verpackungsmaschinen zeitgleich eingeschalten werden und gleich getaktet arbeiten, reagiert die R 5 PLUS sofort und kann bis zu 120 Prozent Leistung erbringen, bis die Bedarfsspitze wieder abgefl aut ist.

Durch das 7,5-Zoll-Display hat Bernd Wörner die aufgezeichneten Daten stets im Blick. Er hat dabei festgestellt, dass im Durchschnitt die R 5 PLUS nur mit 60 Prozent ihrer Leistung fährt. Da sie dabei das eingestellte Vakuumniveau hält, nimmt sie ohnehin nur 60 bis 70 Prozent der Motornennleistung an Strom auf. Davon ausgehend, ergibt sich eine tatsächliche Stromaufnahme des Motors der Vakuumpumpe von ungefähr 6 bis 8 Kilowatt . Dies lässt sich auf dem Display direkt ablesen, was sehr hilfreich sein kann, wenn man während des laufenden Betriebs das maximale Energieeinsparpotenzial ausreizen will, ohne dass die Verpackungsqualität oder die Taktzeit negativ beeinfl usst werden. Die permanente Speicherung der Daten durch den eingebauten PLC ermöglicht auch die aufgezeichneten Daten über einen langen Zeitraum zu analysieren. Noch einen Vorteil hat Bernd Wörner sofort nach der Inbetriebnahme erkannt: «Man hört die Pumpe überhaupt nicht.» Tatsächlich hat die Vakuumpumpe einen Schalldruckpegel von nur 70 dB(A) bei maximaler Drehzahl.

Bernd Wörner zeigt sich als Energie-Verantwortlicher bei der Firma Dieter Hein mit dem Resultat des Testbetriebs sehr zufrieden. Neben den zusätzlichen Energieeinsparungen bietet diese Vakuumpumpe die Möglichkeit, sich exakt den Leistungsbedarfen der Verpackungsmaschinen anzupassen, mit dem integrierten PLC permanent Daten zu erfassen und aufzuzeichnen und diese mit dem PLC der Verpackungsmaschine oder der SPS-Steuerung zu verknüpfen.

▶ www.buschvacuum.com/ch

Uli Merkle ist Head of Marketing Services bei der Busch Dienste GmbH.

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Bezugsquellenverzeichnis