Runtech Systems (ein Tochterunternehmen von Ingersoll-Rand) ist ein Vorreiter in der Zellstoff- und Papierindustrie. Runtechs Angebot umfasst unter anderem auch Vakuum-Systeme. Seit dem Jahr 1989 ist Runtech ein Pionier bei der Senkung des Energieverbrauchs von Vakuumsystemen für Papiermaschinen. Die Energie-Effizienz von Turbogebläsen als Teil des Papiermaschinen-Vakuumsystems hat für Runtech oberste Priorität.
Runtech wurde 2018 Teil der Gardner Denver-Familie, die wiederum 2020 mit einem anderen globalen Konzern, Ingersoll Rand, fusionierte. Ingersoll Rand, Inc. (ehemals Gardner Denver Inc.), ist ein amerikanischer, weltweiter Anbieter von Industrieanlagen, Technologien und zugehörigen Teilen und Dienstleistungen für einen ausgedehnten und diversifizierten Kundenstamm durch eine Vielzahl von Marken. Das Unternehmen verfügt über mehr als 30 Produktionsstätten in Nord- und Südamerika, Europa, dem Nahen Osten und dem asiatisch-pazifischen Raum sowie über Niederlassungen in 35 verschiedenen Ländern.
SpinDrive & Runtech Referenzvideo
Wachsender Bedarf an aktiven Magnetlagern
Bei Turbogebläsen handelt es sich um Niederdruck-Turbokompressoren, die in der Regel nur ein Laufrad haben, während bei Mitteldruckverdichtern mindestens zwei Verdichtungsstufen erforderlich sind. Turbogebläse arbeiten mit hohen Drehzahlen, typischerweise im Bereich von 10 000 – 60 000 U/min.
Um das Produktangebot zu erweitern, hat sich Runtech mit alternativen Lagerlösungen befasst. Aktive Magnetlager, die als reibungslose und wartungsfreie Lager bekannt sind, wurden in Betracht gezogen.
Erste FuE-Projekte mit dem SpinDrive-Team wurden von der Universität LUT als Pilotprojekt für aktive Magnetlager im Jahr 2016 angestoßen. Nach der erfolgreichen Pilotphase mit aktiven Magnetlagern entschied sich Runtech, aktive Magnetlager in einem seiner Turbogebläse, dem RunEco EP1000, einzusetzen.
Abbildung 1: Magma X800 AMB Controller
Flexibles Geschäftsmodell und maßgeschneiderte Lösung von SpinDrive
Das Geschäftsmodell von SpinDrive unterscheidet sich von anderen Anbietern durch seine Flexibilität. Da die meisten großen Magnetlagerhersteller ein festgelegtes Paket von Magnetlagern anbieten, fiel es Runtech durch den Vorteil der Flexibilität leichter, sich für SpinDrive zu entscheiden.
SpinDrive hat die Anforderungen von Runtech analysiert und das System entsprechend den spezifischen Vorgaben von Runtech angepasst. Durch die Zusammenarbeit mit SpinDrive erhielt Runtech einen Partner, der die Steuerung für eine vorhandene Lagerausführung liefern kann, und wurde während des gesamten Inbetriebnahmeprozesses unterstützt.
„Zunächst unterstützten wir den Kunden bei der Bewertung seiner Energie-Effizienz, wobei wir das Laufrad (Impeller) bei unterschiedlichen Betriebszuständen testeten. Mit Hilfe des aktiven Magnetlagersystems und der Magma-Steuerung konnten wir das System in effizienter Weise testen und die Daten für die Neuauslegung des Laufrads bereitstellen. Das Ergebnis war ein modifiziertes Laufrad, das die System-Effizienz des Kunden steigerte. Es wurde nachgewiesen, dass es über den gesamten Betriebstemperaturbereich des Turbogebläses robust arbeitet“, sagt Alexander Smirnov, CTO und Mitbegründer von SpinDrive.
Abbildung 2: RunEco EP1000 mit SpinDrive-Steuerung Magma X800 im Runtech Testbunker
Deutliche Verbesserung der Systemeffizienz
Dank der überdurchschnittlichen Entlastung der Axialkraft durch Magnetlager war es Runtech möglich, das Laufraddesign zu optimieren und die Prozess-Effizienz zu verbessern. In Verbindung mit dem Einsatz von aktiven Magnetlagern erreichten die Runtech-Maschinen einen Wirkungsgrad von über 60 % über einen sehr großen Wirkungsbereich.
Die aktiven Magnetlager ermöglichen es, die Reibung zu eliminieren und stellen somit eine Lösung dar, die noch wartungsärmer ist. Aktive Magnetlager lassen den rotierenden Teil des Elektromotors durch elektromagnetische Kräfte schweben. Durch das Schweben des Rotors gibt es keinen mechanischen Kontakt zwischen den rotierenden und stationären Teilen.
Des Weiteren eliminierten die aktiven Magnetlager das Risiko von Ölleckagen, da der Antrieb völlig ölfrei und sehr robust gegen Ablagerungen im Laufrad ist.
„Die aktive Magnetlagertechnologie ist ein großer Schritt in Richtung einer nachhaltigeren Papierherstellung mit sehr erschwinglichen Gesamtbetriebskosten. Die 1-MW-Einheit bietet eine unschlagbar kleine Stellfläche und Materialeffizienz in Kombination mit einem niedrigen Energieverbrauch über die gesamte Lebensdauer der Anlage“, sagt Ville Lahdensuo, R&D Director, Runtech Systems.
Erfolgreicher Verkaufsstart bei PulPaper 2022
Runtech präsentierte seine RunEco EP 1000 Turbogebläse mit dem SpinDrive aktiven Magnetlager-Controller auf der internationalen Industriemesse PulPaper 2022 in Finnland. Das RunEco EP1000 Turbogebläse ist das größte der RunEco-Modelle. Es verfügt über einen integrierten 1.000-kW-Hochgeschwindigkeitsantrieb mit einer Drehzahl von bis zu 11.500 U/min.
Dank der regelbaren Geschwindigkeit und variabler Kapazität kann das EP Turbogebläse im Vergleich zu herkömmlichen Vakuumsystemen zwischen 30 und 70 % an Energie einsparen. Dabei handelt es sich um eine völlig wasserlose Lösung mit erheblichem Wärmerückgewinnungspotenzial.
Angesichts der Wettbewerbsvorteile konnte Runtech bereits am ersten Tag der PulPaper 2022 den ersten Vertrag für das RunEco EP1000-Turbogebläse unterzeichnen. Das zeigt, dass weltweit eine deutliche Nachfrage nach derartigen Turbogebläsen mit aktiven Magnetlagern besteht.
Abbildung 3: RunEco EP 1000 Turbogebläse mit aktiven Magnetlagern auf der PulPaper 2022
„Das flexible Geschäftsmodell und die erstklassige Expertise von SpinDrive wissen wir sehr zu schätzen. Und dieses Projekt ist nur ein Anfang. Wir freuen uns darauf, unsere Zusammenarbeit mit SpinDrive zu vertiefen, und den Einsatz des MAGMA X800 Controllers in anderen Maschinenmodellen fortzusetzen„, fügt Ville Lahdensuo hinzu.