Im Rahmen eines Forschungsprojekts arbeiten Prof. Dr. Ing. Dieter Brillert und sein Team am Lehrstuhl für Strömungsmaschinen der Universität Duisburg/Essen gemeinsam mit Industriepartnern an der Optimierung von Wirkungsgraden an Axialverdichtern. Vogelsang & Benning (V&B) hat in diesem Rahmen eine bestehende Verdichter-Prüfanlage aufwendig modernisiert und erweitert.
Ziel des Forschungsprojekts ist es, das Wirkungsgradverhalten der Verdichter durch gezieltes Einspritzen und Verdunsten von Wasser während des Verdichtungsvorganges zu optimieren (Interstate Interstage Injection Verfahren). Das Verhalten kann dabei sowohl über die Wassermenge als auch die Einspritztemperatur variiert werden. Ein weiter Einflussfaktor stellt die Temperatur der angesaugten Luft dar.
Um die Auswirkungen dieser Einflussfaktoren auf den Verdichter weiter zu erforschen und zu simulieren, bot sich als grundlegende Infrastruktur ein bestehendes Verdichterprüffeld am Standort Duisburg an. Dieses musste jedoch in Punkto Drehzahl, Leistung, Regelverhalten und Konditionierung des zu verdichten Mediums grundlegend modernisiert und erweitert werden.
„Die besondere Herausforderung bei diesem Projekt bestand darin, die hohen elektrischen Leistungen, die wir aus der Industrieumgebung kennen, in eine sensiblere Laborumgebung zu implementieren“, erklärt Thomas Herröder, zuständiger Vertriebsingenieur bei V&B. „Darüber hinaus stellten die gegebenen Platzverhältnisse hohe Anforderungen an die logistische und anlagentechnische Planung.“
Sensibles Laborumfeld
Die Ansteuerung und Regelung der neuen durch V&B installierten Antriebe mit einer Gesamtleistung von 1,2 MW wurde über modernste Frequenzumrichter unter Berücksichtigung höchster Filtereigenschaften realisiert. Hierdurch konnte ein Betrieb bei hoher Leistung ohne EMV-Störungen gemäß EN 61800-3 sowie ohne Störungen durch Netzrückwirkungen im sensiblen Laborumfeld der Universität sichergestellt werden.
Zur Simulation unterschiedlichster Ansauglufttemperaturen wurde die Anlage aufwändig durch einen geregelten 1,5-MW-Kanallufterhitzer erweitert. Zusätzlich wurde ein 300-kW-Wasser-Durchlauferhitzer zur geregelten Injektion von temperiertem Wasser in den Verdichter integriert.
Aufgrund eines hieraus resultierenden viel höheren elektrischen Leistungsbedarfs von 3,2 MVA wurde die elektrische Infrastruktur beginnend auf der 10-kV-Mittelspannungsseite bis hin zum vollständigen Neubau der 690-V-Niederspannungsverteilung durchgeführt. Dazu musste die elektrische Infrastruktur für den neuen Leistungsbedarf zuvor komplett neu geplant werden.
Verlegung von zwei Kilometer Kabel
Eine besondere Herausforderung in diesem Projekt stellte dabei die Integration der neuen großen und schweren Komponenten wie z.B. dem 10-kV-Transformator oder der Schaltanlagen sowie der Verlegung von mehr als zwei km Kabel in die bestehende Infrastruktur der Universität dar.
Aufgrund der sehr beengten Platzverhältnisse in der bestehenden Anlage verlangte die Modernisierung der Verdichterantriebe ein Höchstmaß an Planung und Präzision – vom Ausbau der alten Gleichstrommotoren bis zum Einbau der neuen, speziell für den Kunden angefertigten Antriebe.
Nach Montage der gesamten Umbauten wurde die Anlage erfolgreich mit dem Kunden in Betrieb genommen und in das zentrale Steuerungsleitsystem des Labors softwaremäßig integriert.
„Das Projekt war deutlich komplexer als wir uns anfangs vorgestellt haben“, betont Prof. Dr. Ing. Dieter Brillert. „Wir sind froh, mit Vogelsang & Benning einen Partner gefunden zu haben, der dieses aufwändige Unterfangen vollständig geplant und mit allen Baumaßnahmen kompetent durchgeführt hat. Wir freuen uns über eine Prüfanlage, mit der wir für die zukünftigen Forschungen bestens aufgestellt sind.”
Ihr Ansprechpartner:
Dipl. Ing. Thomas Herröder
Tel. 02327 / 547-270
E-Mail: thomas.herroeder@vogelsangbenning.de