Prozesssicherheit und Prozessqualität Effiziente Hydraulik für den richtigen Mix

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Lange Zeit verbrauchten die Rührwerke und Mischer, mit denen die Firma Stahl Prozesschemikalien herstellt, viel Strom. Dank einer innovativen Hydrauliklösung von Bosch Rexroth arbeitet die Produktionsanlage jetzt um 60 Prozent energieeffizienter und führte zu einer höheren Prozesssicherheit und -qualität.

Es gibt Produkte, die nur wenige Menschen kennen, obwohl sie aus ihrem Alltag nicht wegzudenken sind. Solche Hidden Champions sind zum Beispiel Hochleistungsbeschichtungen für Schuhe, Kleidung, Heimtextilien oder die Innenausstattung von Autos. Als weltweit führend auf dem Gebiet dieser Performance Coatings gilt die Firma Stahl, die in ihrem Werk in Leinfelden bei Stuttgart hunderte von Rezepturen herstellt.

Das Gelingen der sensiblen Reaktions-, Misch- und Dispergierprozesse hängt unmittelbar von der Drehzahl der Hydraulikmotoren ab, die an den insgesamt 23 Rührwerken der Anlage montiert sind. Je nach Prozessschritt müssen die hydraulischen Antriebe über weite Strecken ein möglichst konstantes Wellendrehmoment, zeitweise aber auch ein deutlich höheres Kraftniveau, erzeugen. Um den Normalbetrieb und die vereinzelten Leistungsspitzen möglichst energieeffizient abzubilden, beauftragte Stahl Bosch Rexroth mit der Modernisierung der Hydraulik.

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Energieeffizientes Fügen

Das Ziel: 60 Prozent Energieersparnis

Konkreter Anlass für die Entwicklung des neuen Antriebskonzepts war die Einstellung der Produktion des bisherigen Hydromotorenherstellers, wodurch letztlich auch die Ersatzteilversorgung gefährdet war. Auf der Suche nach einer Alternative wandte sich Stahl an Bosch Rexroth.

Neben den Hydromotoren sollte auch die bisherige Zentralversorgung im laufenden Betrieb schrittweise durch ein effizienteres Antriebskonzept ersetzt werden. «Uns war aufgefallen, dass der Stromverbrauch der Anlage nicht mit der Auslastung korrelierte», berichtet Miquel Forcadell, Projektleiter bei Stahl in Leinfelden. «Entsprechende Verbrauchsmessungen ergaben ein Einsparpotenzial von über 60 Prozent, was auf das gesamte Werk bezogen einer Energieeinsparung von rund 15 Prozent entspricht. Diese Einsparung bei den grössten Verbrauchern unseres Standortes war die Vorgabe für das Projekt.»

Digitalisierung schafft Transparenz

Verantwortlich für die grosse Diskrepanz zwischen erzeugter und tatsächlich benötigter Energie war die vorhandene zentrale Energieversorgung, deren Kapazität ursprünglich nur für sieben Rührwerke ausgelegt war. Die elektrisch angetriebenen Hydraulikpumpen erzeugten einen konstant hohen Druck, der permanent viel Strom verbrauchte. Abgesehen von gelegentlichen Leistungsspitzen wurde das System durch Ventile gedrosselt, so dass ein Grossteil der hydraulischen Energie in Wärme umgewandelt wurde.

«Im Rahmen unserer ESG-Strategie arbeiten wir kontinuierlich daran, Grossverbraucher zu identifizieren und ihren Energiebedarf zu optimieren», erklärt Standortleiter Salvatore Alfieri. Ausserdem wollte Stahl mit dem Modernisierungsprojekt die Produktionsprozesse transparent und besser steuerbar machen. Durch die Erfassung und Bereitstellung aller Antriebsdaten an die übergeordnete Steuerung können Prozesse in Zukunft weiter optimiert werden.

Individuelle Automatisierungslösungen für den Mittelstand

Effizienz durch massgeschneiderte Produktionsstrecken

Multitechnologie-Ansatz überzeugt

Doch die Anforderungen an das Projekt waren noch komplexer: Neben den Nachhaltigkeits- und Digitalisierungszielen sollte Bosch Rexroth ein Antriebskonzept entwickeln, das neben den bedarfsabhängigen Rührvorgängen auch die Arbeitsbedingungen in unterschiedlichen Atex-Zonen berücksichtigt. Zudem musste das neue Hydrauliksystem bei laufender Produktion installiert und in Betrieb genommen werden. Bosch Rexroth erfüllte diese komplexen Anforderungen mit einem massgeschneiderten Konzept, übernahm die Projektierung und lieferte unter anderem neun Radialkolbenmotoren der Hägglunds Baureihe AMX für die langsam laufenden Hochmoment-Reaktoren. Diese sind im Vergleich zur bisherigen Lösung deutlich kompakter und leistungsstärker. Darüber hinaus wurde die Ölversorgung für alle 23 Antriebe durch neue Kompaktaggregate ersetzt, wobei alle Hochdruckmodule mit drehzahlgeregelten Pumpen betrieben werden.

Von den beiden zentralen Einspeiseeinheiten ist jeweils eine Pumpeneinheit redundant ausgeführt. Da sich einer der beiden Maschinenräume im Ex-Bereich befindet, wurden die dort installierten Kompaktaggregate in Atex-Ausführung realisiert. Für die präzise Steuerung der drehzahlvariablen Hydraulikantriebe kommen Rexroth Frequenzumrichter zum Einsatz. Certified Excellence Partner Hydrobar sorgte für die exakte Verrohrung der Anlage und stellt die Wartung sicher.

Schaltschranklose Automatisierung

Steckbare Systemlösung hilft auch bei Fachkräftemangel und DC-Stromversorgung

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