Lastabhängiger Volumenstrom
29. Apr 2014
Lastabhängiger Volumenstrom in der Lackiertrocknung – Kostenvorteil für Automobilbauer
Geschäftiges Treiben herrscht bei Volkswagen in Emden. In diesem Jahr stehen im ostfriesischen Werk mit seinen über 8.000 Mitarbeitern zwei große Meilensteine an. Auch einzeln hätten sie schon für eine hohe Betriebsamkeit gesorgt: Der neue Passat B8 steht vor der Tür – und zugleich feiert das Werk im Jahr 2014 sein 50-jähriges Bestehen. Professionelle Gelassenheit herrscht dagegen in der gigantischen Lackierstation.
Hier werden täglich 1.200 Autos in allen möglichen Farben auf Hochglanz gebracht. Detert Ackermann aus dem Bereich Instandhaltung der Lackierstraßen,
bringt es auf den Punkt: „Wir wissen, dass wir sowohl die
Lackierqualität als auch die Kosten der Lackierung optimal
im Griff haben!“
Stolz führt Herr Ackermann „seine“ Lackierstraße vor. Klarer Höhepunkt seien hierbei die Einbrennöfen. Hier wird die Lackschicht eingebrannt, die zuvor durch Lackierroboter aufgebracht wurde. Dabei werden zunächst zwei Zonen mit Strahlungswärme durchlaufen, bevor in den drei folgenden Zonen mit Hilfe von Umluft die Lackoberfläche für viele Jahre zum Glänzen gebracht wird.
„Über vierzig Prozent der Energiekosten, die in einem Automobilwerk anfallen, werden bei der Lackierung verursacht“, so Ackermann. „Gemeinsam mit dem Anlagenbauer Crone Wärmetechnik aus Rhauderfehn und der Firma CVET aus Clausthal haben wir genau hier angesetzt und enorme Einsparungen beim Brenn- und Trocknungsprozess realisiert!“
Aus technischer Sicht werden bei diesem Prozess zwei Aufgaben erfüllt. Zum einen wird die Wärmeenergie für die Öfen bereit gestellt werden. Zum anderen wird die Abluft der Öfen von Schadstoffen befreit werden, um eine Gesundheits- und Umweltschädigung zu vermeiden. Das Ganze muss bei optimaler Lackqualität und minimalen Kosten geschehen.
Schon seit vielen Jahren werden die Lackrückstände in der Abluft mit Hilfe einer thermischen Nachverbrennung auf ein Minimum reduziert. Hierzu wird ein energieoptimierter Rekuperator eingesetzt. Ein weiterer wichtiger Beitrag zur Verbrauchsminimierung wird dadurch erbracht, dass die Abwärme dieser Nachverbrennung mit Hilfe einer Wärmerückgewinnung zur Vorerwärmung der Ofenzuluft genutzt wird.
Unter dem Namen „LAVA“ (lastabhängige Volumenstrom-Anpassung) wurde dieses Konzept noch weiter verfeinert. Haupt-Ansatzpunkt zusätzlicher Einsparungen ist dabei der Luft-Volumenstrom, welcher durch die Öfen geführt wird. Klassische Lackieröfen und Nachverbrennungsanlagen werden mit einem konstanten Volumenstrom gefahren. Dieser ist immer auf die Maximallast ausgelegt.
Bei der Maximallast wird dabei von der (maximalen) Anzahl der zu trocknenden Karossen pro Tag ausgegangen. Der Ansatz von „LAVA“ ist nun, diesen Volumenstrom der momentanen „Last“ an Karossen anzupassen. Schließlich steht nicht in jeder Stunde der Woche die gleiche Anzahl von Karossen an, die zu lackieren ist. „Wir betreiben somit eine lastabhängige Volumenstromregelung“, erklärt Herr Ackermann, der das Projekt begleitet hat.
Konkret bedeutet das für „Schwachlastzeiten“, dass weniger
Luft gefördert wird und damit auch geringere Luftmengen
mit Farbrückständen im Rekuperator nachzubehandeln sind.
Somit wird die Leistungsaufnahme der Ventilatoren reduziert
– vor allem aber ergeben sich immense Einsparungen durch
die Absenkung des Erdgasbedarfs im Rekuperator. In über
12 Monaten Laufzeit im VW-Werk Emden beliefen sich die
Einsparungen auf überzeugende 25 Prozent. Und das, ohne
Kompromisse bei der Lackierqualität hinnehmen zu müssen.
Alle Parameter dieser Anlage werden online gemessen und visualisiert. So auch die zentrale Kenngröße, der Luft-Volumenstrom. Aufgrund der hohen Temperaturen, die im Prozess teilweise über 300°C betragen, wurde auf eine Differenzdruck-basierte Volumenstrommessung mit Staudrucksonden zurück gegriffen. Andreas Scherer, Abteilungsleiter Elektrotechnik bei Crone Wärmetechnik: „Die Messlösungen von halstrup-walcher waren uns von einem befreundeten Unternehmen empfohlen worden. Man hat dort regelmäßig anspruchsvolle Messaufgaben zu lösen. Die Auslegung der Messstelle, die pünktliche Lieferung und vor allem der anschließende Dauereinsatz liefen absolut reibungslos. Was uns besonders überzeugt hat, ist die automatische Nullpunktkorrektur, die beim Differenzdruck-Messumformer P26 mit Hilfe von Magnetventilen regelmäßig durchgeführt wird. Dadurch bleibt der Messwert über viele Jahre auch ohne Justage absolut stabil. Und auch die Überlastfestigkeit hat mich überzeugt, so dass Druckspitzen der Sensorik nichts anhaben können.“
Die halstrup-walcher GmbH, ein Familienunternehmen aus
Kirchzarten bei Freiburg, hat sich auf die Druck- und Volumenstrom-Messtechnik spezialisiert. Neben klassischen
Differenzdruck-Anwendungen wie der Filter- und Ventilatorüberwachung widmet sich die Firma besonders auch anspruchsvollen Messaufgaben wie der Überdruck-Haltung in
Reinräumen sowie der Volumenstrom-Messung in Klima und
Prozess. Abgerundet wird dieses Leistungsspektrum durch
ein akkreditiertes Kalibrierlabor im Hause halstrup-walcher
sowie Vor-Ort-Kalibrierungen direkt beim Kunden.
Auch der Betreiber der Lackieranlage ist mit dem Ergebnis der Zusammenarbeit sehr zufrieden. Detert Ackermann: „Seit der Inbetriebnahme vor über einem Jahr lief die Volumenstrom-Messung absolut problemfrei. Ich schaue mir die Werte ja an den meisten Tagen an, oft auch mehrmals täglich. Die Messwerte waren dabei immer absolut plausibel und auch stabil – ein großes Lob an halstrup-walcher und auch an Crone als verantwortlichen Anlagenbauer!“
Der neue Passat kann kommen. Herr Ackermann und sein Team sind vorbereitet. Besonders motiviert sie, dass sie einen Beitrag dazu liefern können, dass das VW-Werk in Emden mit einer attraktiven Kostenstruktur punkten kann. Im Hinblick auf viele weitere Firmenjubiläen.