Fachpressemitteilung
GEA Innovation macht Schluss mit dem Stick-Slip-Effekt
24 Jun 2021
Automatische aktive Drehmomentsteuerung für Dekanter erhöht die Wirtschaftlichkeit
Mit der automatischen aktiven Drehmomentsteuerung (Active Torque Control – ATC) für CF-Dekanterzentrifugen führt GEA eine Innovation ein, die Produktionsprozesse unter Stick-Slip-Bedingungen nicht nur zuverlässiger, sondern auch so profitabel wie möglich macht. Die ATC-Lösung von GEA bietet eine punktgenaue, automatische Korrektur der Differenzdrehzahl mittels aktiver Drehmomentregelung, um den optimalen Arbeitspunkt bei Vermeidung von Stick-Slip kontinuierlich zu gewährleisten. Dies ermöglicht nicht nur eine maximale Feststoffausbeute, sondern minimiert auch die Energiekosten für die thermische Trocknung und verringert das Risiko von Anlagenschäden durch Stick-Slip um ein deutliches Maß.
„Selbst bei Produkten, die sehr anfällig für den Haftgleiteffekt sind, kann der Dekanter dank ATC unter Stick-Slip-Bedingungen im optimalen Betriebspunkt betrieben werden", sagt Robert Zeldenrust, Product Manager Renewables, GEA Separation and Flow Technologies Division. „ATC erkennt zuverlässig das Auftreten des Stick-Slip-Effekts und nimmt die notwendige Anpassung vor, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass das bestmögliche Prozessergebnis in Bezug auf ausgetragener Trockensubstanz und Gesamtkosten erzielt wird."
Revolution in der Dekanter-Technologie
Die Suche bzw. Einstellung des optimalen Betriebspunktes ist eine dauerhafte Herausforderung für Betreiber von Dekantern: Der Grat zwischen maximaler Trockensubstanzausbeute und Auftreten des Stick-Slip-Effekts ist in der Regel sehr schmal, insbesondere bei der Verarbeitung von Produkten wie Stärke oder Kasein. Die ATC-Lösung von GEA fügt dem Dekantersystem nun eine entsprechende "Intelligenz" hinzu, so dass die notwendigen Anpassungen für den optimalen Betriebspunkt automatisch und sicher vorgenommen werden. „ATC maximiert im Wesentlichen die Trockenausbeute und minimiert den Mehraufwand für die Trocknung, indem das System kontinuierlich überwacht und angepasst wird, um es aus dem 'roten Bereich' des Stick-Slip zu halten", erläutert Christian Becker, Produktmanager Dairy, GEA Separation and Flow Technologies Division.
ATC stellt dabei einen Durchbruch in der Dekantertechnologie dar, da jetzt eine Kalibrierung und Einstellung während des Betriebs möglich ist. „Ohne den Vorteil von ATC ist das Bedienpersonal im Grunde ,blind' unterwegs und muss sich dem optimalen Betriebspunkt annähern", erklärt Robert Zeldenrust. „Wenn das System beschädigt ist, bemerken die Betreiber vielleicht, dass Stick-Slip auftritt, und können die Ursache dafür finden. Dann können sie den Betriebspunkt korrigieren, aber sie wissen nicht, um wie viel. Wenn sie nicht genug korrigieren, riskieren sie weitere Schäden an der Anlage, also tendieren sie zur Überkorrektur und erhöhen die Differenzgeschwindigkeit, um auf der sicheren Seite zu sein. Das bedeutet wiederum, dass die ausgetragenen Feststoffe zu nass sind, was den Zeit- und Energieaufwand für die anschließende Trocknung deutlich erhöht."
„ATC reduziert das Risiko von Stick-Slip und den gefürchteten Stillständen drastisch – und angesichts der enormen Kosten für Ausfallzeiten und Reparaturen in solchen Situationen zahlt sich die Investition in ATC bereits aus, wenn dadurch nur ein einziger Produktionsstopp verhindert wird", so Christian Becker. „Darüber hinaus steigert ATC auch die Anlagenkapazität, sorgt für eine gleichmäßigere Struktur der Kaseinflocken und optimiert generell den Gesamtfeststoffgehalt für nachhaltige, langfristige Einsparungen bei den Trocknungskosten."
Bei der Stärkeproduktion mit einem GEA CF 6000 Dekanter kann beispielsweise ein um nur 1% höherer Trockensubstanzwert eine jährliche Einsparung von ca. 20.000 Euro an Trocknungskosten erzielen. Für den Kaseinprozess kann eine 1-2%ige Erhöhung der Trockensubstanz eine jährliche Einsparung von ca. 15.000 Euro bedeuten. Diese ökonomischen Einsparungen gehen zudem mit ökologischen Vorteilen einher: Weniger Trocknungsaufwand bedeutet Einsparung von Energieressourcen, was den CO2-Fußabdruck der Produktionsanlagen nachhaltig reduziert.
Mit der automatischen aktiven Drehmomentsteuerung (Active Torque Control) für CF Dekanter hat GEA eine Marktinnovation entwickelt, die den Produktionsprozess für Stärke und Kasein auch unter Stick-Slip-Bedingungen nicht nur sicherer, sondern auch maximal profitabel macht. (Bild: GEA)
ATC-Ursprung - GEAs „intelligenter" Dekanter-Durchbruch
ATC-Ursprung - GEAs „intelligenter" Dekanter-Durchbruch Die innovative ATC-Lösung von GEA für Dekanter war das Ergebnis eines tiefen Eintauchens in die Ursachen und Auswirkungen von Stick-Slip. Nach detaillierten Analysen von Schadensbildern, die durch den Stick-Slip-Effekt verursacht werden, entschieden sich die GEA Mitarbeiter der Abteilung Forschung & Entwicklung, den Antriebsstrang des Dekanters - speziell die Kupplung zwischen Sekundärmotor und Getriebe - mit einer Hochgeschwindigkeitskamera und einem Stroboskop zu überwachen. Dabei zeigte sich bei einem Betriebspunkt mit Stick-Slip eine wechselnde Verdrehung der Kupplungskomponenten, erzeugt durch ein dynamisches Drehmoment. Daraufhin entwickelten die GEA Ingenieure das neue sensorbasierte Überwachungs- und Steuerungsverfahren ATC, welches ein Einsetzen der Drehschwingungen am Kupplungsstrang präzise erkennt und diese, abhängig von ihrer Intensität, durch eine automatische Veränderung des Betriebspunkts beendet.
ATC-Ausrüstung für Neu- und Bestandsmaschinen
GEA bietet sowohl Neumaschinen der Dekanter-Baureihe CF mit ATC-Ausrüstung als auch die Option, schon vorhandene CF Dekanter mit der wegweisenden automatischen Maschinenüberwachung und -steuerung ATC nachzurüsten.
Infobox: Was ist der Stick-Slip-Effekt?
Das Stick-Slip-Phänomen ist ein unerwünschter Effekt, der in Industriemaschinen wie Dekanter-Zentrifugen – unabhängig vom Hersteller und der konstruktiven Ausführung – auftreten kann, wenn die Haftreibung zwischen den sich gegeneinander bewegenden Festkörpern größer ist als die Gleitreibung. Wird die Gleitgeschwindigkeit des Festkörpers zu langsam, bleibt er hängen und benötigt zusätzlichen Aufwand, um wieder ins Gleiten zu kommen. Der Stick-Slip-Effekt ist von außen nicht zu erkennen und führt zu erhöhtem Verschleiß mit Schäden an Maschinenkomponenten wie Trommel, Schnecke, Getriebe, Wellen und Kupplung. Damit erhöht sich u.a. das Risiko für ungeplante, teure Ausfallzeiten mit kostenintensiven Reparaturen.
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Über GEA
GEA ist weltweit einer der größten Systemanbieter für die Nahrungsmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie.
GEA ist im deutschen MDAX und im europäischen STOXX® Europe 600 Index notiert und ist darüber hinaus Bestandteil der führenden Nachhaltigkeitsindizes DAX 50 ESG, MSCI Global Sustainability sowie Dow Jones Best-in-Class World und Best-in-Class Europe.
