Angetrieben durch steigende Anforderungen hinsichtlich der Produktivität und der Erfüllung immer strengerer Lebensmittelsicherheitsstandards, haben sich die Produktions- und Verpackungsmethoden in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie in den vergangenen Jahren drastisch gewandelt. Diese Veränderung hat zwar für einen Innovationsschub in der Branche gesorgt, doch gleichzeitig sind die Anlagen auch empfindlicher gegenüber Störungen in der Stromversorgung geworden. Die Qualität der Stromversorgung (auch Netzqualität oder ‚Power Quality‘ (PQ) genannt) ist unternehmenskritisch, denn Stromausfälle, Spannungseinbrüche, Spannungsüberhöhungen, Spannungsabfälle und andere Spannungsstörungen können zu Abschaltungen oder Ausfällen kritischer Betriebsmittel führen, was wiederum weitere Probleme nach sich ziehen kann:
- Ausfall von Komponenten wie Schützen, Auslöseschaltern, Sicherungen usw.
- Ungeklärte Defekte, Fehler und Fehlfunktionen in Maschinen
- Überhitzung von Transformatoren und Motoren mit entsprechender Verkürzung der Lebensdauer
- Schäden an Präzisionsgeräten (Computer, Regler, Sensoren usw.)
- Kommunikationsstörungen zwischen elektronischen Sensoren, Geräten und Steuerungssystemen
- Größere Stromausfälle im elektrischen Verteilnetz
Je nach Art des Ereignisses können durch Produktionsausschuss, Ausfallzeiten oder Störung der Lieferkette erhebliche Kosten entstehen. Laut dem Pan-European Power Quality Survey können sich die jährlich durch Netzqualitätsprobleme verursachten Verluste auf bis zu 4 Prozent des Geschäftsumsatzes belaufen. Dies gilt sowohl für direkte Kosten, die durch den Austausch von beschädigten Geräten und den Aufwand für Fehlersuche und -behebung, Reinigung, Reparatur und Neustart des Prozesses anfallen, als auch für indirekte Kosten wie finanzielle Einbußen durch verlorene Marktanteile oder den Aufwand zur Wiederherstellung des Markenimages.
Auswirkungen von Netzqualitätsereignissen
Für Lebensmittel- und Getränkehersteller ergeben sich noch weitere Herausforderungen aus Netzqualitätsereignissen, da diese den Prozess, Mitarbeiter und sogar Kunden gefährden können. So müssen die Hersteller von Milchprodukten die Temperatur der Milch während des gesamten Prozesses genau überwachen, da selbst eine kleine Störung in der Stromversorgung dazu führen kann, dass eine ganze Charge eines einwandfreien Produkts entsorgt werden muss, wenn die Temperatursensoren ausfallen. Darüber hinaus kann ein unerwarteter Stromausfall dazu führen, dass die Milch verdirbt und Produktionskapazität, Arbeitsstunden und wertvolle Molkereiprodukte verloren gehen, nachdem die Milch bereits sterilisiert wurde. Zudem ist in der gesamten Lebensmittel- und Getränkeindustrie ein konsistenter Geschmack von entscheidender Bedeutung, was einen störungsfreien Betrieb der Maschinen zwingend erforderlich macht.
Alternativ könnte durch das Netzqualitätsereignis ein Problem entstehen, das möglicherweise der Qualitätsprüfung entgeht und Gesundheitsprobleme verursacht. Ausrüstungsseitig könnte durch übermäßige Oberschwingungen z. B. ein Brand entstehen, der die Produktion lahmlegt und das Personal gefährdet.
Die Notwendigkeit einer sorgfältig durchdachten Power-Protection-Strategie zum Schutz der Stromversorgung veranlasst Lebensmittel- und Getränkehersteller, sich an Experten wie ABB zu wenden, um entsprechende Überwachungs- und Schutzlösungen zu installieren. Seit vielen Jahren arbeitet ABB mit Kunden in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie zusammen, um ihnen eine zuverlässige Stromversorgung und unterbrechungsfreie Prozesse verbunden mit einer verbesserten Produktivität und geringeren Betriebskosten zu gewährleisten. Dazu verfügt ABB über ein umfassendes Angebot an Lösungen, Software, digitalen Tools und Geräten für die Überwachung, die Konditionierung und den Schutz der Stromversorgung in Lebensmittel- und Getränkeanwendungen. Eine schnelle und einfache Installation und Inbetriebnahme, geringe Wartungsanforderungen und eine garantierte hohe Verfügbarkeit sind weitere Vorteile der Power-Quality-Systeme von ABB. Die daraus resultierende Minderung der finanziellen Verluste und Verlängerung der Anlagenlebensdauer tragen zudem zu einer hohen Kapitalrendite und kurzen Amortisationszeiten bei.
Zu guter Letzt fördern die effizienten Lösungen von ABB durch eine optimierte Energienutzung und Reduzierung der Wärmeverluste die Nachhaltigkeit und tragen so zum Erreichen der globalen Ziele zur Reduktion der CO2-Emissionen bis 2030 bei.
Lösungen zur Überwachung der Netzqualität
Der erste Schritt zur Lösung von Netzqualitätsproblemen besteht darin, die Vorgänge im Stromnetz zu verstehen. Dazu stehen die in den ABB-Leistungsschaltern Emax 2 und Tmax XT sowie den Auslöseeinheiten vom Typ Ekip UP und Ekip integrierten Netzanalysatoren zur Verfügung, die den Strom überwachen und Anomalien wie Oberschwingungen, Mikrounterbrechungen und Spannungseinbrüche erkennen. Durch die integrierte Einheit sind keine speziellen, teuren Messgeräte erforderlich. Die digitale Ekip UP-Einheit ermöglicht die Überwachung von ABB- oder Drittanbieter-Leistungsschaltern ohne Beeinträchtigung der bestehenden Installation. Und da die Leistungsschalter und Auslöseeinheiten offene Protokolle wie Modbus RTU, Ethernet/IP, Modbus TCP/IP, SNMP, Profibus DP-V0 und BACnet/IP unterstützen, lassen sie sich einfach nachrüsten. So können auch Betreiber von vorhandenen (cloudbasierten oder lokalen) Automatisierungs- oder Energiemanagementsystemen von der integrierten digitalen Funktionalität der Geräte profitieren. Für eine vollständige Analyse der Netzqualität in Industrieanlagen bietet ABB die Netzanalysegeräte der M4M-Reihe. Die Analysatoren erfüllen alle relevanten IEC-Normen und erfassen sämtliche elektrische Parameter und Kennzahlen für die Netzqualität, angefangen von der harmonischen Gesamtverzerrung (THD) bis hin zu einzelnen Oberschwingungen.
Lösungen zur Lastimmunisierung
Eine mögliche Strategie bei einer schlechten Versorgungsqualität ist die Immunisierung der Last gegen Störungen. Hier sind die Schütze der AF-Reihe von ABB eine Lösung zum Schutz von Lasten gegen kurze Spannungseinbrüche, denn sie beinhalten eine Option, die die Erfüllung der SEMI F47 (eine Norm für die Störfestigkeit gegen Spannungseinbrüche) garantiert. Die Schütze sind in dreipoliger Ausführung für Drehströme von 9 A bis 1.060 A bzw. Einphasen-Wechselströme bis 2.850 A erhältlich und verfügen über AC/DC-Spulen mit einem breiten Betriebsbereich. Darüber hinaus stehen vierpolige Ausführungen für einphasige Wechselströme von 25 A bis 525 A mit AC-, DC- oder AC/ DC-Spulen, ebenfalls mit einem breiten Betriebsbereich, zur Verfügung.