VW pompaudit: pompen met variabel toerental besparen energie

Zuiverder koelmiddel terwijl het systeem minder energie verbruiktBIJSCHRIFT: Nils-Stefan Bang, verantwoordelijk voor de planning de motorproductie bij Volkswagen in Salzgitter legt uit hoe de CIU communicatie-interface werkt bij pompen met variabel toerental.
Beter slijpsysteem

Volkswagen had een hogere zuiverheid nodig van de smeer- en koelvloeistoffen (LCF) bij hun motorproductie in het Duitse Salzgitter. Bij het moderniseren van de LCF filtertechnologie voor een slijpsysteem verving het bedrijf hun LCF toevoerpompen door betere Grundfos NK modellen met variabel toerental. Het resultaat: smeermiddel van betere kwaliteit en minder energie.

Toevoerpompen van de Grundfos NK-serie

Deze getallen zijn indrukwekkend voor iedereen: In de fabriek van Salzgitter maakt Volkswagen maximaal 7,000 motoren per dag op een productieoppervlak van 320,000 m2 (bijna 50 voetbalvelden). Hier maakt het bedrijf meer dan 370 uitvoeringen van diesel- en benzinemotoren, plus industriële motoren, motoren voor de scheepvaart en WKK-installaties. De productie omvat motoren van drie tot zestien cilinders, met motorvermogens van 55 kW tot 736 kW.

FOTO: Deze Grundfos toevoerpompen uit de NK-serie voorzien het slijpsysteem van 1,000 liter koelend smeermiddel per minuut.

Om zo'n breed scala aan motoren te kunnen maken heeft de fabriek van Salzgitter de beschikking over ongeveer 6,200 gereedschapsmachines voor het frezen, boren, draaien en slijpen van aangeleverde gegoten onderdelen en staven tot motorblokken, cilinderkoppen, nokkenassen en krukassen. De fabriek produceert ook diverse motoronderdelen zoals spruitstukken, oliecarters, vliegwielen en olie- en waterpompen. De onderdelen gaan over twaalf assemblagelijnen om elke motor te voltooien.

Koelend smeermiddel: Essentieel om te slijpen
Nils-Stefan Bang heeft de afgelopen elf jaar bij de planningsafdeling voor motorproductie in de fabriek van Salzgitter gewerkt. Samen met zijn collega's is hij verantwoordelijk voor een probleemloze toevoer van diverse procesmedia zoals koelwater, gekoeld water, perslucht en smeer- en koelvloeistoffen (LCF) aan de gereedschapsmachines, en voor een eveneens probleemloze afvoer van emulsies en oliën met metalen deeltjes daarin.


Als technici verantwoordelijk voor de toevoer zien we het slijpsysteem bijna als een 'black box' - het betreffende koelende smeermiddel moet worden toegevoerd onder de vereiste omstandigheden, terwijl er zo weinig mogelijk energie moet worden verbruikt.

Niels-Stefan Bang, Volkswagen Salzgitter

TAB_1_VW_Honanlage_DB2011AU00008_medium_Bild 1
FOTO: Volkswagen maakt maximaal 7.000 motoren per dag bij hun fabriek van Salzgitter in Duitsland (afbeelding: Volkswagen AG).

De fabriek van Salzgitter heeft meer dan 120 systemen met koelende smeermiddelen die continu ongeveer 6000 m2 aan koelende smeermiddelen in het verwerkingsproces laten rondpompen. Daarnaast moeten bijna 100 ton aan metaalvijlsel elke dag worden teruggewonnen.

Nils-Stefan Bang verzorgt de planning van meer dan alleen de LCF systemen. Zijn dagelijkse werk heeft meer van doen met het aanpassen van bestaande systemen aan nieuwe regelgeving en aan nieuwe motorontwerpen, en met het moderniseren van oude technologie.

Het slijpsysteem dat werd gebruikt voor de bewerking van viercilinder-carters onderging onlangs dit type modernisering. De cilinder-carter is het centrale motoronderdeel waarin de cilinders en de krukas van de motor werken na assemblage - hier is een bijzonder hoge oppervlaktekwaliteit vereist. Volgens Niels-Stefan Bang zorgt het slijpen als laatste polijststap dat er minder wrijvingsverliezen in de motor komen; een microscopisch kleine kruiselings gegroefde structuur garandeert dat motorolie beter hecht tijdens het daaropvolgende bedrijf en dat de oliefilm blijft zitten.

De specifieke taak was om de zuiverheid van het koelende smeermiddel - nodig voor het slijpen - verder te verbeteren. De kwaliteit van het koelende smeermiddel is indirect van invloed op de kwaliteit (d.w.z. de daaropvolgende prestaties en kosteneffectiviteit) van de motor. Hoe beter de laatste polijststap (minder wrijvingsverliezen), des te lager de toleranties die kunnen worden bereikt.

Grundfos NK / NKG pompen

Om de kwaliteit van het koelende smeermiddel te verbeteren werd een extra "polijstfilter" geïnstalleerd. Bovendien werd een sneldraaiende centrifuge ingesteld als bypass om de fijnste deeltjes te verwijderen.

Deze wijzigingen aan het LCF systeem waren van invloed op de soorten LCF pompen die geïnstalleerd moesten worden. Zo zijn de grijze, gietijzeren deeltjes die vrijkomen bij het machinaal bewerken relatief zwaar; ze zinken snel en kunnen daardoor de koelkanalen blokkeren. Daarom moet het koelen worden uitgevoerd bij hoge druk en met hoge snelheid.

FOTO: De Grundfos NK / NKG pompen zijn standaard voorzien van een slagbestendige koppelingsbescherming.

"Als technici verantwoordelijk voor de toevoer zien we het slijpsysteem bijna als een 'black box' - de focus voor ons is dat het betreffende koelende smeermiddel moet worden toegevoerd onder de vereiste omstandigheden, terwijl er zo weinig mogelijk energie moet worden verbruikt", aldus Niels-Stefan Bang. In dit geval zijn de vereiste omstandigheden een persdruk van 3.5 bar en een pompcapaciteit van 1,000 liter/minuut bij een temperatuur van 25°C.


Uit ervaring blijkt dat het altijd een voordeel is als een systeem zoals dit kan 'ademen'. Een pomp met variabel toerental is flexibel in termen van zowel debiet als persdruk.

Niels-Stefan Bang, Volkswagen Salzgitter

Toerentalregeling biedt flexibiliteit
In mei 2011 installeerde Volkswagen twee Grundfos standaard NK pompen met variabel toerental (klik op de tab "Grundfos leverde" bovenaan dit verhaal) in de fabriek, die met wisselend bedrijf werden gebruikt. Daarnaast installeerde het bedrijf ook een Grundfos CUE frequentie-omvormer (37 kW) en een CIU 150 communicatie-interface met Profibus aansluiting naar de PLC regeling.

Waarom waren deze pompen voorzien van toerentalregeling?

Mechanische productie bij Volkswagen

"Uit ervaring blijkt dat het altijd een voordeel is als een systeem zoals dit kan 'ademen'. Een pomp met variabel toerental is flexibel in termen van zowel debiet als persdruk", legt Niels-Stefan Bang uit. Een pomp met variabel toerental pompt altijd met de snelheid die nodig is voor het proces op elk gegeven tijdstip. Zo'n pomp kan ook worden aangepast voor verschillende installaties, wat betekent dat deze hergebruikt kan worden. "Door een toerentalgeregelde pomp met frequentie-omvormer te gebruiken is het heel eenvoudig voor mij om een diversiteit aan bedrijfsomstandigheden te laten draaien of te simuleren", voegt hij toe. Dit bespaart een grote hoeveelheid elektrische energie die anders zou worden afgevoerd in de vorm van warmte aan het koelende smeermiddel.

FOTO: Mechanische productie bij Volkswagen Salzgitter (afbeelding: Volkswagen AG).

In dit geval wordt er extra gereinigd met Knoth kasten, waarin het werkstuk wordt gestraald met lucht of - door middel van een LCF kanaal - bij hoge druk en met grote volumes koelend smeermiddel. Dit is een geklokt proces met intervallen van 10 tot 15 minuten, en hieraan moet de pomp voor het koelende smeermiddel zich aanpassen.

Andere voordelen
Een pomp met variabel toerental biedt ook voordelen bij bedrijf in het weekend. Wanneer het koelende smeermiddel niet wordt gebruikt, dan mag het niet te lang blijven stilstaan - stagnatie verhoogt het risico op microbiologische verontreiniging. Een pomp met variabel toerental kan worden gebruikt om het proces te configureren zodat het systeem niet veel energie verspilt of verontreinigd raakt.

Naar schatting is 10% van alle filtersystemen bij Volkswagen momenteel uitgerust met pompen met variabel toerental. Volgens Nils-Stefan Bang is het economisch gezien zinvol om geleidelijk 30% van de systemen te verbeteren door ze te vervangen door pompen met variabel toerental. Frequentie-geregelde pompen bieden een diversiteit aan voordelen in vergelijking met pompen met vast toerental, naast energiebesparingen:

• Voor de frequentie-omvormer zijn eenvoudige bedradingsprocedures toegestaan (dit is vooral het geval bij het gebruik van een Grundfos MGE motor t/m 22 kW, die een geïntegreerde frequentie-omvormer heeft)
• Er zijn geen energieverbruikende transportopeningen, smorende onderdelen en klepregelingen nodig om het werkpunt in te stellen
• Tijdrovende aanpassingswerkzaamheden zijn niet langer nodig bij wijzigingen aan de productielijn
• De Grundfos R100 infrarood afstandsbediening en tevens instrument om parameters in te stellen kan worden gebruikt voor het bewaken, wijzigen en opslaan van huidige bedrijfsomstandigheden voor de afzonderlijke pompen
• Er treden geen drukpieken op bij het op temperatuur komen van het systeem dankzij de 'soft start' technologie, wat een positieve invloed heeft op de gebruiksduur van de onderdelen
• Afwisselende, gedefinieerde werkpunten zijn eenvoudig aanpasbaar.

Een toerentalgeregelde pomp met frequentie-omvormer maakt het heel eenvoudig voor mij om een diversiteit aan bedrijfsomstandigheden te laten draaien of te simuleren.

Niels-Stefan Bang, Volkswagen Salzgitter

Standaard vs. norm/blok
In dit geval werd een standaard pomp gekozen. Standaard pompen bieden de gebruiker voordelen in termen van service, reserveonderdelen en onderhoud. Vanwege het procesontwerp kunnen de koppeling, de lagerstoel en de waaier eenvoudig worden verwijderd zonder dat het pomphuis of de leidingen moeten worden gedemonteerd. De mechanische asafdichtingen voldoen aan de EN 12756 norm.

Grundfos levert NK standaard pompen en ook NB norm/blok pompen conform EN 733 (Europese waternorm) alsmede NKG en NBG pompen conform EN 22858 (EU chemische norm) met diverse behuizingsmaterialen (grijs gietijzer, RVS, duplex) en diverse afdichtingen.

Standaard NK en NKG pompen zijn voorzien van een uitbouwkoppeling. De voordelen zijn dat wanneer onderhoud of reparatie nodig is aan de pomp of de afdichting, de motor op de voetplaat gemonteerd blijft staan. De koppeling kan worden verwijderd zonder de motor uit elkaar te halen. Hierna blijft er genoeg ruimte over om de gehele as/waaier-unit uit het pomphuis te halen (back-pullout) en na onderhoud weer terug te plaatsen. Deze werkzaamheden kunnen door één persoon worden uitgevoerd met ondersteuning van een kraan. Het is niet nodig om de pompas en aandrijving opnieuw uit te lijnen met uitbouwkoppelingen - dit vermindert de kosten gerelateerd aan uitvaltijd.

Verhaal door Heinz Maier, Industry Division, Key Account Manager Automotive, Grundfos GmbH, Duitsland

Grundfos leverde
TAB_2_VW_Honanlage_NB_NK_Ausbaukupplung_Bild 5
FOTO: De uitbouwkoppeling is een standaard eigenschap bij Grundfos NK/NKG pompen ('back pull-out'). Dit vereenvoudigt onderhoud en reparaties.

Grundfos leverde aan de fabriek voor de motorproductie van Volkswagen Salzgitter:
NK 80-400 pompen
Frequentie-omvormer CUE, 37 kW
CIU 150 regelaar
Profibus aansluiting





    Facebook Twitter LinkedIn Technorati