Lager intelligent überwachen und optimieren

Ein großes Spektrum verschiedener Leistungsklassen bieten die aus der Antriebstechnik standardisierten Steuer- und Leistungselektroniken von Siemens für Lagerlösungen ab einem Wellengewicht von 700 Kilogramm. So sind zum Beispiel für das FAG Active Magnetic Bearing Leistungsumrichter von 14 bis 150 Ampere bei 540 Volt Zwischenkreisspannung verfügbar.

Die im Vergleich zur marktüblichen Höchstspannung von 300 Volt deutlich leistungsstärkere Elektronik erlaubt neben größeren Luftspalten im Magnetlager eine leistungsgerechte Anpassung der Elektronik an individuelle Anforderungen der Kunden. Durch höhere Ströme bei gleichbleibender Spannung kann die dynamische Tragkraft des Magnetlagers deutlich erhöht werden. Dadurch wiederum wird es möglich, auch Rotoren mit größeren Unwuchten durch das Magnetlager sicher und stabil zu lagern.

Für kleinere Magnetlagersysteme

Mit dem FAG Active Magnetic Bearing, einem kompletten Magnetlagersystem aus aktivem Magnetlager, Fanglager, Leistungselektronik und entsprechenden Services, präsentiert sich Schaeffler als Lösungsanbieter und -entwickler über den Komponentenbereich hinaus. Bild: Schaeffler

Für die neu entwickelten, kleineren Magnetlagersysteme mit Wellengewichten bis zu 700 Kilogramm kommt nun erstmals eine von Schaeffler selbst entwickelte Leistungselektronik zum Einsatz. Die Schaeffler-Elektronik entspricht den üblichen Industriestandards der Antriebstechnik und ist kompatibel für alle gängigen Bus-Systeme und Schnittstellen.

Dank der Parametrisierbarkeit der Antriebstechnik-Lösungen können verschiedene Prozessanforderungen der Kunden erfüllt werden. Für Anlagenbetreiber war es bislang notwendig, für jeden Prozess eine separate Leistungselektronik vorzusehen. Mit der Parametrisierbarkeit der Elektronik des FAG Active Magnetic Bearings kann der Kunde somit eigenständig den Betrieb der Magnetlager beeinflussen.

Condition Monitoring zur Prozessoptimierung

Im Vergleich zu anderen marktüblichen Magnetlagersystemen werden im FAG Active Magnetic Bearing jeglicher Größe als Fanglager Wälzlager eingesetzt. Sollte es einmal zum Touchdown – also zu einem Wellenabwurf – kommen, kann der Lagerzustand dank Condition-Monitoring-Systemen wie dem FAG Pro Check schnell überprüft werden. Dadurch werden die Stillstandzeiten der Maschine verringert: Es ist ein schnelles Wiederanfahren der Maschine möglich, ohne das Fanglager visuell inspizieren zu müssen.

Der Systembaukasten umfasst aufeinander abgestimmte Magnetlager und Wälz-Fanglager. Bild: Schaeffler

Das Condition-Monitoring-System weist dank Online-Zustandsüberwachung und kontinuierlicher Prozessoptimierung den Weg Richtung Industrie 4.0: Es erkennt bereits in einem sehr frühen Stadium beginnende Schäden und deren Ursachen, sodass entsprechende Gegenmaßnahmen rechtzeitig eingeleitet werden können. Mit dieser erhöhten Systemzuverlässigkeit verbessern sich Overall Equipment Effectiveness ebenso wie Total Cost of Ownership. Dank der Fernüberwachung und der Lager- und Systemkompetenz von Schaeffler können Fehler und Schäden an der Maschine erkannt werden, ohne dass ein Bediener vor Ort sein muss.

Komplettsystem aus einer Hand

Mit der Systemlösung FAG Active Magnetic Bearing hat Schaeffler ein Komplettsystem entwickelt, das den Anforderungen an Zuverlässigkeit und Robustheit kleiner und großer Anlagen gerecht werden soll. Die Bündelung des Know-hows aus den Kerntechnologien der Fang- und aktiven Magnetlager sowie die Systemanalyse und der Einsatz standardisierter Steuer- und Leistungselektronik sorgen für einen Leistungs- und Effizienzsprung.

Sowohl die Magnet- als auch die Fanglager werden im Hause Schaeffler ausgelegt, als Gesamtsystem konzipiert und gefertigt. In Abstimmung mit den Kunden werden die Systeme im Feld abschließend getestet und erprobt.

Die Leistungs- und Steuerungselektronik bietet die Möglichkeit, Parametersätze entsprechend den Anforderungen des Maschinenbetriebs in Echtzeit anzupassen. Service-Module, von der Inbetriebnahme bis hin zur elektronischen und mechanischen Überwachung, runden das Angebotsspektrum ab. bf

Technik im Detail

Sollte es einmal zum Touchdown, also zu einem Wellenabwurf, kommen, kann der Lagerzustand dank Condition Monitoring Systemen wie dem FAG Pro Check schnell überprüft werden. Bild: Schaeffler

Aktive Magnetlager

Aktive Magnetlager bieten höchste Zuverlässigkeit für anspruchsvolle, schnelldrehende Anwendungen.
Wesentliche Merkmale dieser Lager sind:
- Berührungslose Lagerung durch elektromagnetische Felder
- keine mechanischen Reibungsverluste
- Schmiermittelfreiheit
- Ausrichtung der Rotorposition durch integrierte Sensoren
- Luftspalt zwischen Magnetlager und Rotor im Bereich von 0,4 bis 2,1 Millimeter
- aktive Magnetlager fungieren als Sensor zur Zustandsüberwachung der Maschine.