Einsatz eines einphasigen Frequenzumrichters für den Betrieb von dreiphasigen Lüftern

09-24-2014 | Energieeffizienz

Senkt den Energieverbrauch um etwa 27 Prozent

Das Trocknen von Holz in einem Ofen ist ein Prozess, der rund um die Uhr und an sieben Tagen die Woche laufen muss. Das ist der Grund dafür, dass der Eigentümer des Sägewerks Zena Forest Products Ben Deumling so viel Wert darauf legte, dass der neue Trockenofen, den er aufstellen wollte, möglichst energieeffizient war. Deumling begann mit einem 7,30-Meter-Ofen, der aus einem wiederverwendeten Kühlcontainer bestand, und installierte drei einphasige Lüfter mit 0,25 PS, um die warme Luft über das Holz zu bewegen.

Ben prüft den Betrieb der selbst gebauten Trockenöfen mit seinem Fluke 62 MAX+, um die Innentemperatur für seinen maßgefertigten Trockenofen zu prüfen. Bei zu großer Hitze kommt es zu Verformungen oder Rissen im Holz.

Dieser Aufbau funktionierte ziemlich gut, war jedoch zu klein für die wachsende Kapazität des Zena-Sägewerks. Also baute er einen größeren Ofen aus einem 12-Meter-Container. In dem größeren Ofen installierte er dreiphasige Lüfter mit 0,5 PS, um den Luftstrom zu verbessern. Dank seines Innenlebens aus Edelstahl und Aluminium und der isolierten Konstruktion eignete sich der Kühlcontainer ideal für eine feucht-saure Umgebung. Außer den Lüftern baute er eine kleine Pumpe ein, die das warme Wasser durch die Kühler bewegte, um warme Luft zu erzeugen, die von den Lüftern verteilt werden konnte.

Da jedoch die Lüfter in dem größeren Ofen mit Drehstrom versorgt werden mussten, musste Deumling den einphasigen Strom des Energieversorgers im Sägewerk in Drehstrom umwandeln. Diese Lüfter laufen während des Trocknungsvorgangs rund um die Uhr. Daher wollte er nicht den großen Drehphasenwandler damit belasten.

„Der Drehphasenwandler ist auf den Betrieb eines 30-PS-Motors ausgelegt, sodass sich die zusätzliche Leerlaufstromaufnahme im Laufe von Tagen und Wochen aufaddieren würde“, erläutert Deumling. „Außerdem würde ein Dauerbetrieb des Drehphasenwandlers für die Trockenöfen den Tastgrad drastisch erhöhen und den erforderlichen Wartungsaufwand für Lager und Kondensatoren vergrößern.“

Dimensionierung der Lösung für die Aufgabe

Nach Abwägung seiner Handlungsalternativen installierte Deumling einen Antrieb mit variabler Frequenz (VFD), um den einphasigen Strom für die fünf Lüfter des großen Ofens in Drehstrom zu wandeln. Üblicherweise werden VFDs für den Betrieb eines einzelnen Motors eingerichtet. Bei seinen Nachforschungen fand er jedoch heraus, dass er einen Antrieb mit variabler Frequenz verwenden konnte, dessen Größe speziell auf die kombinierte Last der fünf Lüfter abgestimmt ist. „Zuerst habe ich überlegt, fünf kleine mit VFDs zu verwenden. Da jedoch alle Lüfter denselben Tastgrad aufwiesen und mit genau derselben Drehzahl liefen, kam ich zu dem Schluss, dass es besser wäre, einen großen Antrieb zu kaufen und ihn für den Betrieb aller fünf Lüfter zu programmieren“, berichtet Deumling.

Er installierte für jeden Lüftermotor ein Relais, das bei Überhitzung des Motors abschaltet. Diese fünf Relais sind mit einem Steuerkreis des Antriebs in Reihe geschaltet. Wenn es bei einem der Motoren ein Problem gibt, schaltet der Antrieb die gesamte Anlage ab. Deumling verwendete sein Industriemultimeter Fluke 87 V, um den Strom im Relaiskreis zu prüfen und um sicherzustellen, dass bei Abschaltung der Relais auch tatsächlich der Stromfluss unterbrochen wird. Vor seiner Prüfung mit dem 87V vergewissert er sich, dass das System stromlos ist und die Kondensatoren entladen und getrennt wurden.

Kontinuierliche Leistung und Energieeinsparungen

Nach der Installation ermöglichte der Antrieb mit variabler Frequenz Deumling die Regelung der Lüfterdrehzahl zu verschiedenen Zeitpunkten des Trocknungsverfahrens. „Während der letzten zehn Tage des vierwöchigen Trockenzyklus sind die Lüfter nicht mehr ganz so wichtig. Mithilfe des VFD kann ich die Drehzahlen der Lüfter reduzieren und signifikante Mengen an Energie sparen“, so Deumling.

Während dieser letzten Phasen reduziert er die Stromaufnahme von 11 auf 8 A, wodurch sich der Energieverbrauch um 27 Prozent reduziert. Aber das war nicht die einzige Ersparnis. Durch die Installation des VFD erhielt Zena Forest Products außerdem einen Barrabatt von Energy Trust of Oregon. Energy Trust ist eine unabhängige gemeinnützige Organisation, die Einzelpersonen und Unternehmen dabei unterstützt, von Energieeinsparungen durch Kostenreduzierungen zu profitieren und eine energetisch nachhaltige Zukunft zu gestalten.

Weitere Informationen

Video zur Fehlersuche bei Kondensatoren im Zena-Sägewerk ansehen