Industriegetriebe in der Zuckerproduktion

Mit Redundanz zum Rüben-Nachschub

Im Werk Offstein verarbeitet Südzucker täglich bis zu 16.000 Tonnen Zuckerrüben. Im Verarbeitungsprozess fördert ein zentrales Förderband die Rüben zu den Schneidmaschinen. Dabei setzt Südzucker auf Industriegetriebe und Motoren von SEW.

Das Förderband fördert die Zuckerrüben über eine Höhe von 22 Metern in den Produktionsprozess. (Bild: SEW)

Südzucker gehört europaweit zu den führenden Anbietern von verarbeiteten Zuckerprodukten. Mit 16.500 Mitarbeitern produziert das Unternehmen jährlich 4,1 Millionen Tonnen Zucker. Neben dem Hauptsitz in Mannheim unterhält Südzucker das westlich von Worms gelegene Werk Offstein, das seit 1885 in Betrieb ist. Hier werden während der Kampagne, also der jährlichen Zeit der Rübenverarbeitung, täglich bis zu 16.000 Tonnen Zuckerrüben zu rund 2.000 Tonnen Dicksaft und Zucker verarbeitet. Der Zucker wird in Silos mit einer Lagerkapazität von 95.000 Tonnen gelagert, ein Teil wird im Verlauf des Jahres zu Produkten wie Flüssigzucker, Fruktose, Sirup und Isomalt weiterverarbeitet. Auch ein Teil des Dicksaftes wird vor der Verarbeitung zu Weißzucker zwischengelagert. 

Neue Produktionsanlagen

2015 erneuerte Südzucker einen Teil der Produktionsanlagen im Werk Offstein. Dabei wurden vor allem die Schneidmaschinen ersetzt, mit denen die Zuckerrüben zu kleinen Schnitzeln geschnitten werden, um den Zucker besser auslaugen zu können. Im Zuge der Umrüstung wurde auch der Rübenbunker über den Schneidmaschinen vergrößert. Dadurch musste allerdings der gesamte Stahlbau verändert werden, und das Gebäude wuchs um rund 2,5 Meter in die Höhe. In der Folge musste auch das zentrale Förderband, über das die Rüben von der Waschanlage hinauf in den Rübenbunker gefördert werden, ersetzt werden. Es sollte auf eine maximale Förderkapazität von 1.100 Tonnen pro Stunde ausgelegt werden, um das noch nicht genau bekannte Verarbeitungspotenzial der neuen Schneidmaschinen ausschöpfen zu können.

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Der Auftrag, ein neues Förderband zu konstruieren und zu bauen, ging an Westa Fördertechnik, einen langjährigen Zulieferer für das Werk Offstein, für den die Neukonstruktion dennoch eine Herausforderung war. „Das Förderband ist die zentrale Zuführung der Rüben in den Produktionsprozess, und sein Ausfall würde einen Stillstand der gesamten Produktion bedeuten“, erläutert Mario Stolzenberg, Projektleiter bei Westa. „Daher lag unser Hauptaugenmerk vor allem auf einer hohen Zuverlässigkeit. Bei einem Förderband mit einer Länge von 132 Metern, bei dem allein der Gurt neun Tonnen wiegt, gibt es aber viele Einflussgrößen, die sich im Vorfeld nicht exakt ermitteln lassen.“

Zwei fast identische Antriebe

Die Auswahl der Antriebe fiel auf SEW. Um mit der Auslegung auf der sicheren Seite zu sein, habe man in Abstimmung mit SEW und Südzucker einen ausreichenden Sicherheitszuschlag bei der Dimensionierung der Antriebe berücksichtigt. Dazu wurde die rechnerische Bandgeschwindigkeit sicherheitshalber erhöht und die Getriebe entsprechend größer dimensioniert.

Um die Produktionssicherheit zu maximieren, wurde das neue Förderband mit zwei fast identischen Antrieben ausgestattet. Die beiden Getriebemotoren sind über eine Bolzenkupplung mit der Antriebstrommel verbunden. Für den Wechsel von einem Getriebe zum anderen müssen die beiden Kupplungen wechselseitig mechanisch umgebaut werden. Diese Arbeiten lassen sich in nur zwei Stunden erledigen. Die beiden energiesparenden IE3-Drehstrommotoren DRN von SEW haben eine Leistung von je 200 Kilowatt. Sie arbeiten mit fester Drehzahl, sind aber mit einem Sanftanlauf ausgestattet. Die Motoren übertragen ihr Drehmoment über zwei große Industriegetriebe auf das Förderband. Es handelt sich dabei um dreistufige Kegelstirnradgetriebe des Typs X3KS210/HU/B, die für ein Getriebenennmoment von 90 Kilonewtonmeter ausgelegt sind und die Motordrehzahl von 1.489 Umdrehungen pro Minute auf die Abtriebsdrehzahl von 33 Umdrehungen pro Minute reduzieren.

„Solche kleinen Übersetzungen bei großen Leistungen führen zwangsläufig zu Wärmeverlusten im Getriebe“, erläutert Bernhard Lang, Vertriebsingenieur im Technischen Büro Mannheim von SEW. „Um die entstehende Verlustwärme abzuführen haben wir aber keinen sonst üblichen separaten Öl-/Luft-Kühler eingesetzt. Das hätte ein zusätzliches, ausfallfähiges Bauteil bedeutet. Und es wäre eine eigene Aggregatessteuerung nötig gewesen. Stattdessen setzten wir zwischen Getriebe und Motor einen zusätzlichen, speziell optimierten Axiallüfter ein, der mit Motordrehzahl läuft.“ Diese Lösung sei wartungsfrei und erhöhe zusätzlich die Produktionssicherheit der Anlage.

Vorsorge gegen Ausfälle

Wenn zwei Antriebe links und rechts an eine Fördertrommel angeflanscht werden, müssen entweder die Motoren oder die Getriebe mit unterschiedlichen Drehrichtungen arbeiten. „Um die Motoren austauschbar zu halten, haben wir zwei Getriebe mit unterschiedlicher Drehrichtung eingesetzt“, erläutert Maximilian Krantz, der bei Südzucker für den Bereich Verfahrenstechnik zuständig ist. „Das führt dazu, dass die Drehrichtung der beiden Motoren gleich ist und sie im Notfall gegeneinander ausgetauscht werden können.“ So wurde Redundanz gewonnen, Südzucker sichert sich gegen Ausfälle ab und vereinfacht die Lagerhaltung für Ersatzteile.

as

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