Was gewährleistet höchste Produktqualität in Walzwerken?

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1 Was gewährleistet höchste Produktqualität in Walzwerken? Synchronmotoren von Siemens: die Verbindung von hoher Dynamik, extremer Laufruhe und Robustheit. Answers for industry.

2 Walzwerk-Hauptantriebe: Vorbild in Sachen Laufruhe und Dynamik In Walzwerken kommt es vor allem auf unterbrechungsfreie Prozesse und auf die Qualität des gewalzten Stahls an. Hierbei spielt die Antriebstechnik eine wesentliche Rolle. Mit ihrer extrem hohen Laufruhe und Dynamik tragen unsere Hauptantriebe entscheidend zu maximaler Produktqualität bei auch bei hohen en. Unsere Synchronmaschinen mit Vollpolläufer decken einen sbereich von 500 kw bis 16,5 MW bei Drehzahlen zwischen 20 und 1500 U/min ab maßgeschneidert für Ihre technischen Anforderungen. Weltweit in Walzwerken zu Hause 2 In nahezu allen Walzwerken weltweit kommen unsere Walzmotoren zum Einsatz sei es als Antriebe für Warmund Kaltwalzwerke oder als weltweit drehmomentstärkste Antriebe für Grobblechgerüste. Auch in Profil- und Drahtwalzwerken stellen die leistungsstarken Maschinen ihre Zuverlässigkeit unter Beweis bei der Verarbeitung von Kohlenstoff- und Edelstählen ebenso wie im Bereich Aluminium und Nichteisenmetalle.

3 Synchronmotoren mit Vollpolläufer Vorteile im Überblick Alles für unterbrechungsfreie Prozesse und eine hervorragende Qualität des gewalzten Stahls: Großer Drehzahlstellbereich bei gleichbleibender (Feldschwächung) Überlastbarkeit optional bis zum 2,75-fachen Nennmoment: minimale Drehzahländerungen auch bei maximalen Laständerungen (z.b. beim Anstich) Niedriges Massenträgheitsmoment z.b. für Reversiermotoren Schleifringerregung: hervorragende Regeldynamik; auch bei kleinsten Drehzahlen volles Drehmoment Stehlagerausführung für große en: hält axialen Stoßbelastungen von bis zu 700 Tonnen stand Äußerst solide und langlebige Technologie: Dauerhaft störungsfreier Einsatz der Motoren stellt Verfügbarkeit der gesamten Anlage sicher Kompaktes, materialoptimiertes Motordesign: geringes Investitionskapital und reduzierte Lebenszykluskosten Anpassung an Kundenanforderungen: z.b. vorhandene Fundamente Antriebssystem und Anlagenlösung möglich Große installierte Basis mehr als 3300 Motoren weltweit: kompetenter Servicepartner

4 Synchronmotor mit Vollpolläufer: Gemacht für höchste Kräfte und abrupte Lastwechsel Antriebe für Walzstraßen sind naturgemäß großen Laständerungen und stoß artigen Belastungen ausgesetzt. Bei den im Walzwerksbereich typischen Anforderungen großer Drehzahlbereich bei gleichbleibender Maximalleistung stellt der Synchronmotor gegenüber dem Asynchronmotor meist die wirtschaftlichere Lösung dar. Er lässt sich im gesamten Drehzahlbereich ohne besondere Maßnahmen bis zum 2,75-fachen Nennmoment überlasten. Unsere leistungsstarken Synchronmotoren haben trotz der enormen Belastungen eine große Drehzahlsteifigkeit und eine sehr geringe Drehmomentenwelligkeit. Mit 30 bis 2460 knm decken die umrichtergespeisten Motoren außerdem einen großen Drehmomentbereich ab. 4

5 Langlebige Technologie und kompaktes Motordesign Für den Betrieb der Gesamtanlage sind die Walzmotoren von großer oder sogar zentraler Bedeutung. Die äußerst solide und langlebige Technologie der Synchronmotoren trägt entscheidend zu einem dauerhaft störungsfreien Einsatz der Motoren bei und zur Sicherstellung der Verfügbarkeit Ihrer gesamten Anlage. Das kompakte, materialoptimierte Motordesign sorgt außerdem für ein geringes Investitionskapital und reduzierte Lebenszykluskosten. Hohe Verfügbarkeit und wenig Wartungsaufwand Speziell der Vollpolläufer zeichnet sich durch seine äußerst kompakte und zuverlässige Bauweise aus. Der gesamte Rotor sowie der Ständer sind mit dem bei Hochspannungsmaschinen weltweit und langjährig bewährten MICALASTIC Isoliersystem vakuumdruckimprägniert für mechanische Dauerfestigkeit und konstante elektrische Eigenschaften. Mit dem perfekt auf den Isolationsaufbau abgestimmten VPI-Imprägnierverfahren (Vacuum Pressure Impregnation) erfüllt das Isoliersystem alle Anforderungen z. B.: Betrieb am Netz bzw. am Umrichter Hohe Schalt- und Reversierfestigkeit durch hohe Steifigkeit der Wickelköpfe Nahezu hohlraumfreie Isolierung Hervorragender Glimmschutz Lange Lebensdauer aufgrund thermischer Beständigkeit und Ausführung in Wärmeklasse F Unempfindlichkeit gegenüber chemisch aggressiven Atmosphären Weniger Wartungsaufwand Im Vergleich zum Schenkelpolläufer kommen beim Vollpolläufer keine geschraub-ten Polverbindungen oder andere Befestigungselemente zum Einsatz. Das Risiko von sich lockernden Schraubenverbindungen wird dadurch minimiert und der Wartungsaufwand ist entsprechend gering. Die Pressverbindung zwischen Blechpaket und Rotorwelle sowie die kompakte Bauweise sorgen für seine absolut widerstandsfähigen Eigenschaften. Bei Umkehrwalzmotoren wird das Blechpaket zusätzlich tangential verkeilt. Wicklungsträgerring für den Rotorwickelkopf Die Rotorwickelköpfe werden auf einen speziellen Trägerring bandagiert und erhalten durch die VPI Tränkung ihre enorme Stabilität und Langlebigkeit Technische Daten im Überblick Maschinenart Synchronmotor mit Vollpolläufer geblecht Optional: Asynchronmotor mit Käfigläufer Bauform IM 1001 / IM 7311 / IM 7315 optional: IM 3011 und IM 3231 (Staucher) 500 kw 16,5 MW Drehzahl min -1 (typische Grunddrehzahl: min -1 ) Überlastbarkeit Spannungen Kühlart Schutzart 2,0 x M Nenn durchlaufende Walzmotoren, Haspeln 2,5 x M Nenn Staucher, Trägerstraßen, Umkehrwalzmotoren Optional: bis zu 2,75 M Nenn Maximum Ausgelegt für Umrichterbetrieb Vorschriften IEC optional: NEMA MG -1 Wasser/Luft, fremdbelüftet optional: Belüftung durch Fundament/Rohranschluss Motorraum IP44, Schleifringraum IP23 optional: Motorraum IP54, Schleifringraum IP54 5

6 Immer die optimale Ausstattung durch maßgeschneiderte Optionen Stabil gelagert Stehlagerausführung für große en Je nach Kundenwunsch und Anforderung werden die Motoren in Wälz- oder Gleitlagerung ausgeführt. Standardmäßig verfügen alle unsere Walzmotoren über ein Festlager. Die Größe wird durch die aufzunehmenden Kräfte bestimmt. Bei Direktantrieben für große Grobblechwalzstraßen werden die Axialdrucklager beispielsweise für axiale Zusatzkräfte im Notfall (Walzenbruch) von bis zu 7000 kn ausgelegt. Niedriges Massenträgheitsmoment für Reversiermotoren Kurze Drehmoment-Reaktionszeiten und ein niedriges Massenträgheitsmoment sorgen für kurze Reversierzeiten und dafür, dass die Drehzahlen sich schnell an die jeweiligen Anforderungen bei Hochlauf- und Bremsbetrieben anpassen lassen. Selbst enorme Laständerungen, z.b. beim Anstich, führen lediglich zu minimalen Auswirkungen in der Drehzahl. Die Schleifringerregung sorgt auch bei kleinsten Drehzahlen für ein volles Drehmoment und verbessert zusätzlich die Regeldynamik. Hohe durch effektive Kühlung Die Walzmotoren sind standardmäßig entweder mit einem Luft-Wasser-Kühler (IC86W) oder für Belüftung über eine Fundamentgrube (IC37) ausgeführt. Kühlluft wird über beide Stirnseiten zugeführt, erwärmte Luft entweicht über den Ständerrücken und wird bei Kühlart IC86W in der Maschine über Luft-Wasser- Wärmetauscher rückgekühlt. Die effektive Kühlung gewährleistet eine hohe sdichte. Zudem vermeidet die optimierte Luftführung aufgrund ihrer gleichmäßigen Temperaturverteilung innerhalb der Wicklungen Hotspots und ermöglicht so eine kompakte Bauweise. 6

7 Aus Alt mach Neu Durch die Optimierung aller relevanten Bauteile sind die äußeren Motorenabmessungen kürzer und flacher als bei älteren Walzmotoren. Daher lassen sich meist ohne größere Umbauarbeiten und/oder Wirkungsgrad von Maschine und Anlage steigern. Geht es darum, die sfähigkeit der vorhandenen Anlage insgesamt zu steigern, bieten Ihnen unsere Walzmotoren der neuesten Generation eine kostengünstige Lösung. Austausch leicht gemacht Oberstes Ziel ist natürlich ein leichter, schneller und reibungsloser Austausch. Deshalb werden von uns die Performancedaten sowie die Schnittstellen zur Arbeitsmaschine, dem Fundament und den elektrischen Leitungs-, Kühlwasserund Lagerölanschlüssen an die vorhandenen Gegebenheiten angepasst. Selbst Maschinen anderer Hersteller können durch unsere aktuellen Walzmotoren ersetzt werden. Um Resonanzen im Betrieb zu vermeiden, führt unser Engineering- Team im Bedarfsfall Strukturanalysen durch. 7

8 Kompetenz in Zahlen Speziell im Bereich der Metallverarbeitung zählen steigende Produktivität, höhere Kapazitäten, reduzierte Betriebskosten und Emissionsreduktion. Das sind die Faktoren, an denen erfolgreiche Lösungen gemessen werden. Mehr als installierte Walzmotoren machen uns zu Ihrem kompetenten Lösungsanbieter für Walzwerke. Das beweisen unter anderem die nebenstehenden Referenzbeispiele. Alles aus einer Hand Auf Wunsch liefern wir Ihnen auch das komplette Antriebssystem: Motor und Umrichter bereits von Haus aus perfekt aufeinander abgestimmt. Zum Einsatz kommen hierbei meist Direktumrichter und PWM-Umrichter. Die passenden Systempartner für unsere Walzmotoren sind die Mittelspannungsumrichter aus der SINAMICS Familie. 8

9 Kunde: Baosteel, Baoshan Iron & Steel Group, Shanghai, China Anforderung: Grobblechwalzwerk. Inbetriebnahme März Lösung: Zwillingshauptantrieb : kw Drehzahl: 50 min -1 Drehmoment: 1910 knm Umrichter: SIMOVERT D Kunde: Voestalpine, Linz, Austria Anforderung: Lösung: Gerüstantrieb in Tandemanordnung. Anpassung an vorhandenes Fundament. Umbau, Tandemantrieb für Warmbandwalzwerk : 2x 7000 kw Drehzahl: min -1 Drehmoment: 2x 270 knm Kunde: Anforderung: Arcelor-Mittal Eisenhüttenstadt GmbH Germany (früher EKO Stahl) Warmbandwalzwerk. Komplettlieferung aller Hauptantriebsmotoren, Siemens Generalausrüster für Elektrik und Automation. Lösung: 2 Vertikale Staucher Motoren 1 Zwillingsmotor 5 Fertiggerüstmotoren 1 Schopfscherenmotor 1 Aufhaspelmotor kw: Drehzahl min -1 : Drehmoment knm: Umrichter: SIMOVERT D, Masterdrive 9

10 Immer der richtige Antrieb Die folgende Tabelle zeigt Ihnen einen Überblick über unsere Walzantriebe. Mit dieser Bandbreite decken wir das gesamte sspektrum ab und realisieren auch für Sie den perfekten Antrieb. Kleine Walzantriebe Bauform IM 1001 Anwendungen Fertiggerüstmotoren für Kaltwalzwerke, Haspelmotoren für Kalt-/Warmwalzwerke 0,6 3 MW Drehzahl min -1 Drehmoment Achshöhe < 62 knm mm Kompakte Walzantriebe (mittlere Größe) Bauform IM 1001 Anwendungen Antrieb für Haspeln, Fertiggerüste, Kalt-/Warmwalzwerke 1,2 12 MW Drehzahl min -1 Drehmoment Achshöhe bis 435 knm mm Motoren für Fertigstraßen Bauform IM 7311 Anwendungen Warmbandfertigstraßen 4,6 16,5 MW Drehzahl min -1 Drehmoment Achshöhe bis 685 knm 800 mm 10

11 Motoren für Reversierwalzwerke Bauform IM 7311 Anwendungen Zwillingsmotor für Blechwalzwerke, schwere Vorgerüste 5 16 MW Drehzahl min -1 Drehmoment Achshöhe bis 2460 knm 800 mm Senkrechter Staucher Bauform IM 3011, IM 3231 Anwendungen Warmbandwalzwerk, Blechwalzwerk, Stauchgerüste 0,32 2,5 MW Drehzahl min -1 Drehmoment knm Asynchronmotor Bauform IM 1001 Anwendungen Antrieb für Scheren, Stauchpressen 1 5,1 MW Drehzahl min -1 Drehmoment Achshöhe bis 70 knm mm

12 Mehr Information: Siemens AG Industry Sector Industry Solutions Metals Technology Schuhstraße Erlangen, Germany Siemens AG Industry Sector Large Drives Nonnendammallee BERLIN DEUTSCHLAND Änderungen vorbehalten Bestell-Nr.: E20001-A430-P500 Dispostelle WÜ/30843 GD.LD.XX.LD.SO WS Gedruckt in Deutschland Siemens AG 2010 Die Informationen in dieser Broschüre ent halten lediglich allgemeine Beschreib ungen bzw. s merk male, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten s merkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertrags schluss ausdrück lich ver einbart werden. Alle Erzeugnisbezeich nungen können Marken oder Erzeugnisnamen der Siemens AG oder anderer, zu liefern der Unternehmen sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann.

13 Technische Daten von Synchronmotoren für Walzwerke.

14 Technische Daten (Standard / optional) Maschinenart Bauform Drehzahlen Drehmomente Überlastbarkeit Synchronmotor mit Vollpolläufer geblecht Optional: Asynchronmotor mit Käfigläufer IM 1001 / IM 7311 / IM 7315, optional: IM 3011 und IM 3231 (Staucher) 500 kw 16,5 MW IM 7311: min -1 (Umkehrwalzmotoren) IM 1001: ca min -1 IM 73xx: knm, IM 10xx: knm 2,0 x M Nenn durchlaufende Walzmotoren, Haspeln 2,5 x M Nenn Staucher, Trägerstrassen, Umkehrwalzmotoren Optional: bis zu 2,75 M Nenn Maximum Vorschriften IEC 60034, optional: NEMA MG 1 Achshöhe Spannung IM 73xx: mm / IM 10xx: mm Ausgelegt für Umrichterbetrieb Drehmomentcharakteristik 0 n Nenn m = const., n Nenn nmax m n -1 Kühlung Wasser/Luft, fremdbelüftet, optional: Luft mit Rohranschluss Fremdlüfter Aufgesetzt, optional: in Kühlerhaube eingebaut Erregung Schutzart Hauptanschluss Hilfsklemmenkästen Schleifringe Motorraum IP44, optional: Motorraum IP54 Schleifringraum IP23, optional: Schleifringraum IP54 Stromschienen unten, optional: 1 Klemmenkasten je System IP55, optional: Edelstahl Lager Gleitlager, Wälzlager in Pendelrollenausführung (nicht IM 7x) Optional: Ölversorgungsanlage; Einfachrohrkühler im Lager drehzahl- und größenabhängig möglich Axialkräfte Ölzulauf Gleitlager Ölablauf Gleitlager Drucköl Gleitlager Isolationssystem Entsprechend dem Einsatzgebiet IM 1001 bis 50 kn, IM 731x bis 1000 kn DIN-Ausführung mit Drosselventil, Strömungsmesser, Manometer, Flansch, Gegenfl. (H09), soweit erforderlich DIN-Ausführung Ölablauf mit Schauglas, Thermometerbohrung und Gegenflansch (H11), soweit erforderlich Druckölpumpen soweit erforderlich am Lagerschild angebaut, IM 731x: neben Lager auf Grundrahmen Micalastic VPI-Tränkung Anstrich Standardsystem RAL 7030 Optional: Sonderanstrichsystem; andere RAL-Farben Wicklungstemperaturüberwachung Lufttemperaturüberwachung Leckwasserüberwachung Lagerüberwachung Stillstandsheizung 6 Pt100, 4-Leiter ab Klemmenkasten, optional: 12 Pt100, 18 Pt100 2 Pt100 Kaltluft, 1Pt100 Warmluft Optional: 1 Luftströmungswächter je Lüfter mit Kontakt 1 Pt100 je Radiallager / 2 Pt100 je Axiallager Einschraubmöglichkeit für SPM-Messnippel bei Wälzlagern Spannung nach Anforderung