Az alsó-rajnai Emmerich városában székelő Deutsche Gießdraht GmbH a kiváló minőségű hengerelt rézhuzalok vezető gyártója. Az egész világon beszállító vállalkozás évente több mint negyedmillió tonna 8–16 mm átmérőjű rézhuzalt gyárt le, amelyek alapanyagául elektrolitikusan kinyert rézkatódok szolgálnak. Megolvadásukat követően a rézből 1110 fokon egy öntőkerék segítségével végtelenített szalagot öntenek ki. Az izzó szalagot végül egy hengerlőgép huzallá formázza.
Mivel a folyékony halmazállapotú réz a gyártási folyamat kezdetén forró, a gyártás további folyamatai rendkívül hatékony hűtést követelnek meg. Mivel a gyártómű közvetlenül a Rajna mellett található, kézenfekvő, hogy a hűtésre a Rajna vizét használják. A kétfokozatú rendszerben a víz kiszivattyúzására három vízkivételi szivattyút helyeztek el a beömlőmedencében, amely a Rajna kikötőjében található.
A gyártás ellátásáról három fő keringtetőszivattyú, valamint egy segédszivattyú gondoskodik. Az első lépésben a Rajna vizét egy gereben keresztül a medencébe szivattyúzzák. A vizet innen dobszűrőn keresztül a hűtővíz-medencébe továbbítják, ahol állandó keveréssel állandó hőmérsékleten tartják. A szivattyúk ebből a medencéből látják el a gyártóberendezést hűtővízzel.
Szigorú követelményeknek tesz eleget
A hűtési folyamathoz szükséges vízhőmérséklet kívánt állandó szinten tartását a Rajna ingadozó hőmérséklete és vízállása nehezíti meg. A gyártási sebesség mellett az öntőkerékben bekövetkező dermedési folyamatra hatással van a hűtővíz hőmérséklete, ami döntő fontosságú a megfelelő huzalszerkezet, ezzel a legyártott huzal minősége szempontjából. A teljes kapacitás kihasználásával folyó termelés esetén a legjobb eredmények állandó 21°C-os hűtővíz-hőmérséklettel érhetők el. A hűtővíz nyomását állandó értéken, 4,5 baron kell tartani, hogy a hűtőfúvókák szétpermetezzék a megfelelő vízmennyiséget.
A vonatkozó ökológiai előírások szerint a Rajnába visszavezetett hűtővíz hőfoka nem haladhatja meg a 30 °C-t. A gyártási folyamat által támasztott szigorú követelmények korszerű folyamatvezérlő rendszert tesznek szükségessé. A gyártási folyamatot kísérő ingadozó körülmények – változó kivételi feltételek és ezzel összefüggésben szűk nyomás- és hőmérséklettűrések, valamint az alacsony energiafelvételre vonatkozó kívánalmak – kezelésére mind a kivételi, mind a fő keringtetőszivattyúkat frekvenciaváltóval szerelték fel. A hűtési folyamatban kivétel nélkül hűtőköpennyel ellátott KSB Amarex KRT típusú, merülőmotoros szivattyúk vesznek részt.
Mivel a termeléstől függően eltérő vízmennyiségekre van szükség, gyakran változik a szivattyúk munkapontja. Ez azt jelenti, hogy a térfogatáramoknak a mindenkori gyártási folyamatokhoz kell igazodniuk. Ugyanakkor a hűtési kör vezérlése nem befolyásolhatja a központi folyamatvezérlést. A hűtővízrendszer egy önmagában szabályozott, teljesen automatikusan működő, szabályzástechnikailag önálló zárt rendszer, a hűtési rendszernek a gyártási folyamatvezérléssel való összeköttetése kizárólag az információcserét szolgálja.
A lehető leghatékonyabb, folyamatos fordulatszám-szabályozás érdekében két szabályozási kört alakítottak ki, amelyeket egy-egy Hyamaster SPS típusú fordulatszám-szabályozó rendszerrel szereltek fel.
Technikai részletek
Az egyik rendszer a P1 és P2 vízkivételi, a másik a P4 és P6 fő keringtetőszivattyúkat foglalja magában. A rendszerek mind hardver, mind pedig szoftver szempontból moduláris felépítésűek. A vezérlésről és szabályozásról PLC gondoskodik, ezen túlmenően minden egyes szivattyú külön felügyelet alatt áll, és valamennyi szenzor redundánsan áll rendelkezésre. A rendszer logikailag megvizsgálja az összes bejövő jelet. Vész esetén a személyzetnek módjában áll beavatkozni és a folyamatokat manuálisan irányítani.
A Rajnából kivett víz mennyisége a szivattyú jelleggörbéje és további paraméterei (teljesítményfelvétel, frekvencia és nyomáskülönbség) segítségével határozható meg. Mivel a Rajnából csak a hűtéshez ténylegesen szükséges vízmennyiséget veszik ki, jelentősen csökken a gyártás áram- és vízköltsége. A tervezőmérnökök az emelőmagasság meghatározásakor pontos számításokat végeztek, hogy a szükségtelen biztonsági tartalékokat és a szivattyú túlméretezését elkerüljék.
A szivattyúk kiválasztása során a teljes üzemidőre vonatkozó legjobb összhatásfokot úgy határozták meg, hogy a fordulatszám-szabályozott jelleggörbékből származó hatásfokokat összevetették a berendezés terhelési spektrumával. Miután az összekötő csövek átmérőjét megnövelték, a rendszert 90 kW teljesítményű szivattyúk helyett 75 kW-osokkal szerelhették fel. A berendezés és a szivattyú helyes méretezésével az energiafelvétel számottevően csökkenthető.
A szivattyú minimálisan szükséges térfogatáramát szükség esetén automatizált mellékági (bypass) visszacsapók biztosítják. A rendszer Profibus DP csatlakozón keresztül közvetíti a bejövő jeleket, valamint küld üzemállapot-jelentést és hibaüzeneteket a folyamatvezérlő rendszernek. A vízkivételi szivattyúk működését úgy szabályozzák, hogy a hűtőmedencék töltési szintje mindenképp elérje a minimális 1,97 métert. Ehhez egy szivattyúnak a minimális térfogatárammal mindig üzemben kell lennie. Ha a vízszint meghaladja a 2 méteres túlfolyási szintet, a víz az elvezető rendszeren keresztül közvetlenül visszafolyik a Rajnába.
Állandó hőmérsékleten tart
A hűtőmedencében lévő szivattyúk egy közös gyűjtőn keresztül közvetlenül a gyártásban részt vevő fogyasztókhoz szivattyúzzák a vizet. A szabályozás állandó 4,5 bar nyomáson történik. Ha a szivattyú eléri a minimális mennyiséget, egy csappantyú kinyitja a bypass vezetéket. A hűtővíz hőmérsékletét – függetlenül a szivattyúk szabályozásától – állandó 21°C-on kell tartani. A hőmérsékletet két, pneumatikus vezérlőhajtóművel felszerelt bekeverő tolózár szabályozza.
A hajtások működése rendkívül gyors, pozíciójukat pedig egy helyzetjelző továbbítja a PLC-nek. A tolózárak helyzete határozza meg, hogy a medence felmelegítésére több vagy kevesebb melegvíz áramlik vissza a hűtőmedencékbe. Ha a hűtővíz hőmérséklete meghaladja a 21°C-ot, a tolózár teljesen becsukódik, és a melegvíz az elvezető csatornán keresztül közvetlenül a Rajnába távozik. A tolózárak bezáródása az elvezetett víz hőmérsékletének gyors változását idézi elő. A kifolyó hőmérséklet azonban még rövid időre sem haladhatja meg a maximális 30 °C-ot.
Éppen ezért a beömlő medencékben lévő szivattyúk működése összeköttetésben áll a tolózárak működésével: a tolózárak bezáródásával egyidőben a szivattyúk több hideg vizet pumpálnak a Rajnából, meghaladva ezzel a túlfolyás szintjét. Ezzel a módszerrel a kifolyásnál meggátolható a hőmérséklet túlzott megemelkedése, és a hűtővíz hőmérséklete pontosan 21 °C-on tartható. A szabályozást a gyártási folyamatban gyorsan bekövetkező változásokról a folyamatvezérlés tájékoztatja. Így például ha az öntőkerék megállna, a tolózár helyzete eltárolódik.
Ha a gyártási folyamat újból megindul, a tolózárak a tárolt helyzetbe állnak vissza. Az áramköltségek a mindenkori szükséglethez igazodó fordulatszám-szabályozásnak, a hatékony szivattyúknak, valamint a csővezeték optimalizálásának és a beépített szerelvényeknek köszönhetően alacsonyan tarthatók. A korszerű merülőmotoros szivattyúkhoz nincs szükség alkatrészek készletezésére, a javítások pedig a KSB közeli szervizében rövid időn belül elvégezhetők.
