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Energieeffizienz

Messen in allen Prozessen

Die Energieeffizienz von Anlagen lässt sich erst dann wirksam optimieren, wenn analysiert wird, wie der Verbrauch zustande kommt. Das Stahlwerk Thüringen überwacht die Effizienz an der Hydraulikstation der Walzgerüste mit einem eigenen Messsystem. Das anlagen- und maschinenübergreifende Werkzeug ermöglicht Ursachenforschung.

Bild: Stahlwerk Thüringen

Die Erzeugung von Rohstahl ist einer der energieintensivsten Prozesse in der Industrie und erfordert eine große Menge Strom. Nach Angaben der Wirtschaftsvereinigung Stahl (WV Stahl) bezieht die Stahlindustrie jährlich etwa 22 Terrawattstunden an elektrischer Energie. Das sind neun Prozent des industriellen Verbrauchs und vier Prozent des Gesamtverbrauchs in Deutschland. Die Stahlindustrie ist daher permanent gefordert, ihre Energieeffizienz zu verbessern, um aufgrund der am Standort Deutschland vergleichsweise hohen Energiekosten wettbewerbsfähig zu bleiben. Intelligente Messsysteme zur Erfassung der elektrischen Energie bilden die Grundlage für die Optimierung der Effizienz.

„Klassische Verbrauchszählersysteme reichen für eine qualifizierte Analyse der Energieeffizienz nicht aus – besonders dann nicht, wenn es sich um Inselsysteme handelt“, sagt Uwe Sontag, Fachverantwortlicher für Leistungselektronik und Antriebe in der Stahlwerk Thüringen GmbH (SWT). Der zum brasilianischen Konzern Companhia Siderúrgica Nacional (CSN) gehörende Profilstahlproduzent nutzt für die Bestimmung der Energieeffizienz an den Walzgerüsten der Tandemstraße das Messsystem der IBA AG. „Die Technologie von IBA haben wir seit Anfang der 1990er Jahre in fast allen Prozessen unseres Walzwerks implementiert“, sagt Sontag.

Überwachen der Hydraulik

Seit 2011 sind verschiedene Komponenten des Systems zur energierelevanten Überwachung des Hydrauliksystems installiert, um den Energieverbrauch der hydraulischen Pumpen zu erfassen. Dank seiner breiten Konnektivität zu Anlagen verschiedener Hersteller ist das Messsystem in der Lage, die an der Hydraulikanlage ermittelten Energieverbräuche in Verbindung mit den Maschinen-, Prozess-, Material- und Qualitätsdaten anlagenübergreifend zu betrachten. So entwickelt sich das Thema Energieeffizienz zu einem Bestandteil des Condition Monitoring, also zur kontinuierlichen Anlagenüberwachung auf Basis einheitlicher Grenzwerte – in diesem Fall Energieverbrauchsgrenzwerte. Im Jahr 2013 kam der Stahlproduzent mit 680 Mitarbeitern auf eine Gesamterzeugung von 800.000 Tonnen Rohstahl. Zum Produktionskomplex zählen ein Elektrostahlwerk, in dem Stahlschrott im Elektrolichtbogenofen zu Rohstahl eingeschmolzen wird, eine Stranggießanlage, das Profil-Warmwalzwerk mit Adjustagelinie sowie periphere Anlagen wie Schrottplatz und Elektroenergieeinspeisung.

Insgesamt werden über 200 Profile nach verschiedenen Normen gefertigt. An der Profilwalzstraße mit drei Gerüsten, die im Reversierbetrieb arbeiten, werden die Profile sowohl im Duo- als auch im Universalwalzverfahren hergestellt. Die Walzkraft wird mit einem Hochdruckhydrauliksystem, bestehend aus einer Sechs-Pumpen-Konfiguration, erzeugt. Die Arbeitspumpen der Hydraulikstation stellen den Druck zur Verfügung, der die Anstellung der Walzen der Gerüste ermöglicht. Der Walzspalt in den Gerüsten wird vor jedem Stich gemäß den Vorgaben eines Prozessrechners eingestellt. Dazu verfährt das hydraulische Anstellsystem die Position der Walzen. Während des Walzstichs, also wenn sich Material zwischen den Arbeitswalzen befindet, wird der Walzspalt über ein Regelsystem konstant gehalten. Dazu muss das Hydrauliksystem Arbeit verrichten. Der Energiebedarf des Hydrauliksystems schwankt also je nachdem, ob Material gewalzt wird oder nicht. Damit die Walzen zwischen den einzelnen Stichen nicht absacken, müssen die Hydraulikpumpen aber auch während dieser Prozessphase den Druck aufrechterhalten. „Solange die Anlage betrieben wird, muss die Hydraulikstation permanent Druck bringen, um die Walzen in einer bestimmten Position zu halten“, erklärt Uwe Sontag.

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