Rulmeca Trommelmotoren

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1 Rulmeca Trommelmotoren Der Hochleistungs- Trommelmotor als robuster und energieeffizienter Kompakt-Gurtantrieb der Zukunft Dipl.-Ing. Hans-Hendrik Hünicke Entwicklungsleiter / Rulmeca Germany GmbH Aschersleben / Leipzig Beitrag zur Fachmesse Schüttgutfördertechnik Dortmund

2 Trommelmotor = in die Welle der Antriebsgurttrommel integrierte Motor-Getriebeeinheit in Symbiose mit dem Gurt

3 Trommelmantel Induktionsmotor Trommelmotor = in die Welle der Antriebsgurttrommel integrierte Motor-Getriebeeinheit in Symbiose mit dem Gurt Stirnrad-Getriebe Innenzahnkranz Abtriebsboden Augenlager Elektr. Anschluss

4 Trommelmantel Induktionsmotor Trommelmotor = in die Welle der Antriebsgurttrommel integrierte Motor-Getriebeeinheit in Symbiose mit dem Gurt Stirnrad-Getriebe Innenzahnkranz Abtriebsboden Augenlager Elektr. Anschluss Hochleistung: >132kW 160/200/250kW Trommeldurchmesser 1020mm

5 Gestaltungsgrundsätze für Trommelmotoren Performance & Robustheit Effizienz & Leichtbau Volumenausnutzung Montagemöglichkeit & Schutz Wärmeabführung

6 Gestaltungsgrundsätze für Trommelmotoren Performance & Robustheit Max. Kompaktheit - Min. Masse Max. Energieeffizienz - Min. Verluste Max. Schutz des Antriebs - Min. Wartung Effizienz & Leichtbau Max. Kosteneffizienz - Min. Betriebskosten Volumenausnutzung Montagemöglichkeit & Schutz Wärmeabführung

7 Gestaltungsgrundsätze für Hochleistungs- Trommelmotoren Performance & Robustheit Max. Kompaktheit - Min. Masse Max. Energieeffizienz - Min. Verluste Max. Schutz des Antriebs - Min. Wartung Effizienz & Leichtbau Max. Kosteneffizienz - Min. Betriebskosten Volumenausnutzung Montagemöglichkeit & Schutz Wärmeabführung

8 Trommelmotor & Energieeffizienz Hans-Hendrik Hünicke

9 Trommelmotor & Energieeffizienz Unterhaltungskosten

10 Trommelmotor & Energieeffizienz Unterhaltungskosten Lebenszyklus TM ~30 Jahre + -

11 Trommelmotor & Energieeffizienz Neue Effizenzklassen für Elektromotoren IEC Wirkungsgrad elektrischer Maschinen Alt bis 2010 EFF 1 EFF 2 IE4 Super Premium Efficiency IE3 Premium Efficiency IE2 High Efficiency IE1 Standard Efficiency

12 Trommelmotor & Energieeffizienz Für kW alle Motoren in IE3-Effizienzklasse IEC Wirkungsgrad elektrischer Maschinen Alt bis 2010 EFF 1 EFF 2 IE4 Super Premium Efficiency IE3 Premium Efficiency IE2 High Efficiency IE1 Standard Efficiency ab /2017 7,5/ 0,75-375kW 2-6 Pole seit ,75-375kW 2-6 Pole seit Neu nicht mehr zulässig!

13 Trommelmotor & Energieeffizienz Für kW alle Motoren in IE3-Effizienzklasse IEC Wirkungsgrad elektrischer Maschinen Alt bis 2010 EFF 1 EFF 2 IE4 Super Premium Efficiency IE3 Premium Efficiency IE2 High Efficiency IE1 Standard Efficiency ab /2017 7,5/ 0,75-375kW 2-6 Pole seit ,75-375kW 2-6 Pole seit Neu nicht mehr zulässig!

14 Trommelmotor & Energieeffizienz Vergleich Gurtantriebe: 250kW Durchm.: 1000mm Breite: 1500mm

15 Trommelmotor & Energieeffizienz Vergleich Gurtantriebe: 250kW Durchm.: 1000mm Breite: 1500mm 4,6t mit Antrieb 1,4t bewegte Masse 3,2t ohne Antrieb 2,8t bewegte Masse

16 4,6t mit Antrieb Trommelmotor & Energieeffizienz Vergleich Gurtantriebe: 250kW Durchm.: 1000mm Breite: 1500mm 3,2t ohne Antrieb + ~3-5t Motor-Getriebe-Kupplung

17 Trommelmotor & Energieeffizienz Vergleich Gurtantriebe: 250kW Durchm.: 1000mm Breite: 1500mm 4,6t mit Antrieb Drehmomentwandlung beim Anlauf im Trommelmotor durch Umrichter V Trafo ƞ = 99% 3,2t ohne Antrieb Hans-Hendrik Hünicke Rulmeca Germany GmbH + ~3-5t Motor-Getriebe-Kupplung Dortmund,

18 Trommelmotor & Energieeffizienz Vergleich Gurtantriebe: 250kW Durchm.: 1000mm Breite: 1500mm 0,7t bewegte Masse Antrieb Motor ƞ = 97,3% (IE3) Getriebe ƞ = 97 98% pro Stufe 3,2t ohne Antrieb Hans-Hendrik Hünicke Rulmeca Germany GmbH + ~3-5t Motor-Getriebe-Kupplung Dortmund,

19 Trommelmotor & Energieeffizienz Vergleich Gurtantriebe: 250kW Durchm.: 1000mm Breite: 1500mm 0,7t bewegte Masse Antrieb Motor ƞ = 97,3% (IE3) Getriebe ƞ = 97 98% pro Stufe Gesamtwirkungsgrad (idealisiert): 0,97 * 0,98³ * 0,99 = 90,38% (Trommelmotor) 3,2t ohne Antrieb Hans-Hendrik Hünicke Rulmeca Germany GmbH + ~3-5t Motor-Getriebe-Kupplung Dortmund,

20 Trommelmotor & Energieeffizienz Vergleich Gurtantriebe: 250kW Durchm.: 1000mm Breite: 1500mm 0,7t bewegte Masse Antrieb Motor ƞ = 97,3% (IE3) Getriebe ƞ = 97 98% pro Stufe Gesamtwirkungsgrad (idealisiert): 0,97 * 0,98³ * 0,99 = 90,38% (Trommelmotor) 0,97 * 0,98³ * 0.99 * 0,98 * 0.98 * 0.98 = 85.04% 3,2t ohne Antrieb Hans-Hendrik Hünicke Rulmeca Germany GmbH + ~3 ~3-5t 5t Motor-Getriebe-Kupplung Motor Getriebe Kupplung Dortmund,

21 Trommelmotor & Energieeffizienz Vergleich Gurtantriebe: 250kW Durchm.: 1000mm Breite: 1500mm Lagerabstand & Massenschwerpunkt im Fördergerüst Kleinere Lager mit Ölschmierung Schwere Antriebswelle

22 Trommelmotor & Energieeffizienz Vergleich Gurtantriebe: 250kW Durchm.: 1000mm Breite: 1500mm Massenzuwachs ohne TM: Beschleunigte Masse >100% Gesamtgewicht > 35% Bewegte Massen beeinflussen: Massenträgheitsmoment Betriebsfaktor Getriebe Beschleunigungsenergie Schalthäufigkeit

23 Trommelmotor & Energieeffizienz Vergleich Gurtantriebe: 250kW Durchm.: 1000mm Breite: 1500mm Massenzuwachs ohne TM: Beschleunigte Masse >100% Gesamtgewicht > 35% Bewegte Massen beeinflussen: Massenträgheitsmoment Betriebsfaktor Getriebe Beschleunigungsenergie Schalthäufigkeit

24 Trommelmotor 1000HD mit 250kW Hans-Hendrik Hünicke

25 Trommelmotor 1000HD mit 250kW Prototyp Montage und Prüfstandsinstallation 2009/2010

26 Trommelmotor 1000HD mit 250kW Prototyp Dauerbelastungsprüfung bei Vollast (50kNm 1000h) general data Sound pressure level Body & Oil temperature Pulley type 1000HD Articelcode U25B250A01 Art.code mot. AM355L4Sp ambient noise level 45 test RB TM TB oil Shell width [Rl in mm] 1500 Serialnumber 0 Serialnr. Mot. #BEZUG! /70/ Power [kw] 250 Oilquantity [L] 245 RB Mitte TB 2 Speed [m/s] 2,5 Oiltype Synt. 220 Weight [kg] 4580 load voltage [V] 400 Oil level 150mm u.m no-load nom.current [A] 420 surface lagging Vollbelegt 8mm STS4000 all readings in db all readings in in C 0 rate [Is/If] Electrical motor efficiency: η = 0,95 Readings of the lectrical motor data at rated frequency additional tests U N P mech P 1 I R I S I T cosφ f M TR n TR eta remarks max. surface temperature 101 C Test accd. to EX II 3D T= 125 C 400 0,13 7, , ,02 unload Safety 19 % , ,8 47 0,9 load with 1400mm belt assumed ambient temperature = 40 C , ,8 47 0,9 load with 1400mm belt Real body temperature at 40 C 118 C , ,8 48 0,9 load with 1400mm belt Safety 6 % T1 + T2 =160kNm Heat run test test no. 1 heat run test test no. 2 U N P mech P 1 f M TR I U N P mech P 1 f M TR I * D * n v D= 1,02 2,51 m/s ist , maximal coil temperature = 116 C room temperature = 23 C Readings of the lectrical motor data at 60 Hz frequency * Pmech * D Nm M ist 9550 U N P mech P 1 I R I S I T cosφ f M TR n TR eta remarks 60 * vist knm 0 Nm M Kata log , ,6 57 0,89 load with 1400mm belt thermal protector switched off no , ,6 57 0,91 load with 1400mm belt Link to infrared temperature readings link , ,6 57 0,91 load with 1400mm belt Grouping in T= 125 C Date: Examiner: U.Eisenhut

27 Trommelmotor 1000HD mit 250kW Prototyp Dauerbelastungsprüfung bei Vollast (50kNm 1000h) general data Sound pressure level Body & Oil temperature Pulley type 1000HD Articelcode U25B250A01 Art.code mot. AM355L4Sp ambient noise level 45 test RB TM TB oil Shell width [Rl in mm] 1500 Serialnumber 0 Serialnr. Mot. #BEZUG! /70/ Power [kw] 250 Oilquantity [L] 245 RB Mitte TB 2 Speed [m/s] 2,5 Oiltype Synt. 220 Weight [kg] 4580 load voltage [V] 400 Oil level 150mm u.m no-load nom.current [A] 420 surface lagging Vollbelegt 8mm STS4000 all readings in db all readings in in C 0 rate [Is/If] Electrical motor efficiency: η = 0,95 Readings of the lectrical motor data at rated frequency additional tests U N P mech P 1 I R I S I T cosφ f M TR n TR eta remarks max. surface temperature 101 C Test accd. to EX II 3D T= 125 C 400 0,13 7, , ,02 unload Safety 19 % , ,8 47 0,9 load with 1400mm belt assumed ambient temperature = 40 C , ,8 47 0,9 load with 1400mm belt Real body temperature 40 C 118 C Temperaturen: , ,8 48 0,9 load with 1400mm belt Safety 6 % T1 + T2 =160kNm Trommelbelag max.: Heat run test test no. 1 heat run test test no. 2 U N P mech P 1 f M TR I U N P mech P 1 f M TR I * D * n v D= 1,02 2,51 m/s ist , maximal coil temperature = 116 C room temperature = 23 C Oberfläche max.: Readings of the lectrical motor data at 60 Hz frequency * Pmech * D Nm M ist 9550 U N P mech P 1 I R I S I T cosφ f M TR n TR eta remarks 60 * vist knm 0 Nm Öl / Wicklung max.: M Kata log , ,6 57 0,89 load with 1400mm belt thermal protector switched off no , ,6 57 0,91 load with 1400mm belt Link to infrared temperature readings link , ,6 57 0,91 load with 1400mm belt Grouping in T= 125 C 87 r C 101r C 118r C Date: Examiner: U.Eisenhut

28 Trommelmotor 1000HD mit 250kW Auswertung nach Dauerbelastungsprüfung bei Vollast (50kNm 1000h) Demontage und Vermessung Getriebe

29 Trommelmotor 1000HD mit 250kW Prüfstands-Testläufe ~43kNm (87% Last) ~8s bis zur Nenngeschwindigkeit ~430A Start unter Last mit Umrichter

30 Trommelmotor 1000HD mit 250kW Prüfstands-Testläufe Prüfung der externen Bremswelle mit Scheibenbremse

31 Trommelmotor 1000HD mit 250kW Serienbau in Aschersleben 2011

32 Trommelmotor 800 Druckfeste Kapsel ATEX Ex d Zulassung für Gasexplosionsschutz /Bergbau Zertifizierung nach ATEX 94/9/EC Richtlinie / EExd nach EN-50014

33 Trommelmotor 800 Druckfeste Kapsel ATEX Ex d Zulassung für Gasexplosionsschutz /Bergbau Zünddruckermittlung Interne Druckprüfungen Zünddurchschlagsprüfung Alterungsprüfungen

34 Trommelmotor 1000HD mit 250kW in der Praxis Hans-Hendrik Hünicke

35 Trommelmotor 1000HD mit 250kW in der Praxis Kohleumschlagshafen Hunterston Bulk Terminal Fairlie/Largs/ Schottland: 27 Förderer 12 MW installierte Leistung 13 min Umschlagszeit

36 Trommelmotor 1000HD mit 250kW in der Praxis Clydeport Hunterston Bulk Terminal Schottland Kohleumschlagshafen : Förderkapazität: 3000 t/h Wechselnde Auslastung Schiffsbeladungsförderer: Förderkapazität alt: Förderkapazität neu: Fördererlänge: Gurtgeschwindigkeit: 2000 t/h 2500 t/h 430m 3,15m/s

37 Trommelmotor 1000HD mit 250kW in der Praxis Clydeport Hunterston Bulk Terminal Schottland

38 Trommelmotor 1000HD mit 250kW in der Praxis Clydeport Hunterston Bulk Terminal Schottland Ausgangssituation: 30 Jahre alte Technik mit 3,3kV Steigende Wartungskosten Hoher Energieverbrauch Lange Anlaufzeit Keine Anpassung an wechselnde Auslastung möglich

39 Trommelmotor 1000HD mit 250kW in der Praxis Clydeport Hunterston Bulk Terminal Schottland Neue Installation mit Trafo und Umrichter Wechsel von ungeregelten 3.3kV zu geregelten 415V Großer Kabelquerschnitt statt unsicherer Wicklung!

40 Trommelmotor 1000HD mit 250kW in der Praxis Clydeport Hunterston Bulk Terminal Schottland Kompaktheit Leichtigkeit

41 Trommelmotor 1000HD mit 250kW in der Praxis Clydeport Hunterston Bulk Terminal Schottland Erleichterung Erneuerung

42 Trommelmotor 1000H/HD Erweiterung Portfolio Leistung [kw] Pole Getriebestufen Geschwindigkeits- Bereich [m/s] Nennmoment- Bereich [knm] Mindestbreite [mm] ,6 45, ,0-4,0 25,1-18, ,5-9,5 16,8-7, ,5-9,5 20,9-9, ,5-9,5 26,2-12, ,5-4,0 47,4 30,0 1500

43 Trommelmotor neue Möglichkeiten Synchronisierte Mehrfachantriebe Neue Möglichkeiten: 3 x 250kW = 750kW bei 9,5m/s 3 x 160kW = 480kW bei 1,6m/s

44 Herzliche Einladung! Besuchen sie unsere Trommelmotoren-Produktion im Werk Aschersleben / Sachsen-Anhalt. Trommelmotoren aus Aschersleben seit Trommeldurchmesser: Leistungsbereich: mm 0,1-250kW