Wo gefräst wird, fliegen Späne. Mitarbeiter halten sich von den schnell rotierenden Fräsmessern besser fern, besonders wenn tonnenschwere Bänder aus Kupfer oder Kupferlegierungen zu bearbeiten sind wie bei Schwermetall Halbzeugwerk. Bis zu 170 m lang, 10 bis 19 mm dick und 1,3 m breit können die Bänder sein, auf denen sich beim Warmwalzen bei Temperaturen von 700 bis 900 °C eine raue, unansehnliche Oxidschicht ausbildet. Diese Zunderschicht zu beseitigen, damit die Bänder beim Kaltwalzen ihre glatte, spiegelnde Oberfläche erhalten, ist die Aufgabe von Fräswalzen. Sie tragen auf Ober- und Unterseite der Bänder je etwa 0,5 mm des störenden Materials ab, wobei die etwa 200 montierten Fräsmesser mit der Zeit ihre Schärfe verlieren.

Damit die Bediener bei den fälligen Wartungen die messerbestückten Fräswalzen gefahrlos wechseln können, müssen zuvor die Motoren zuverlässig stillgesetzt werden. Das radikalste Vorgehen – die Stromeinspeisung komplett zu unterbrechen – hat Nachteile, muss doch jedes Mal ein Elektriker an die Anlage gerufen werden, um den Eingriff am Einspeiseleistungsschalter vorzunehmen. „Das ist jedoch nur sinnvoll, wenn elektrische Arbeiten an der Anlage nötig sind“, sagt Marcus Wätzmann, Leiter des technischen Büros bei Schwermetall. „An der Fräslinie sind aber Messerwechsel aufgrund ihrer bekannten Standzeiten mindestens einmal am Tag nötig.“

Drehmoment sicher abschalten

Für einen geplanten mechanischen Eingriff braucht die Anlage nicht stromlos zu sein, allerdings ist zu gewährleisten, dass die Fräser nicht unerwartet anlaufen. Dies garantiert die Sicherheitsfunktion „Safe Torque Off“, kurz STO, die bei Stromrichtern von ABB standardmäßig eingebaut ist – ein Alleinstellungsmerkmal in dieser Geräteklasse, heißt es von ABB. Auf diese Weise haben in Stolberg sowohl die Ober- als auch die Unterfräse mit ihren 550-kW-Gleichstromantrieben allein mit dem Ersetzen der bisherigen Stromrichter durch „DCS880“-Modelle das geforderte Sicherheitslevel erreicht. Dabei ist die Zuverlässigkeit der Sicherheitsfunktion auch dann gewährleistet, wenn ein Fehler in der Anlage auftritt.

Während zum sicheren Abschalten des Motordrehmoments bisher zwei Schalter in Reihe nötig waren, bringen die ABB-Stromrichter diese Zweikanaligkeit bereits fest eingebaut mit und erreichen dank der STO-Funktion das maximale Performance Level PL e beziehungsweise Safety Integrity Level SIL 3. „Wir haben nun weniger Aufwand, um dasselbe Sicherheitslevel wie zuvor zu erreichen“, freut sich Wätzmann. „Jetzt genügt ein Druck auf den Stillsetztaster um sicherzustellen, dass man mechanisch an den Antrieben arbeiten darf.“ Bei der Modernisierung der Stromrichter, die ABB von der Aktualisierung der elektrischen Schaltpläne über die elektrische Demontage, Montage und Inbetriebnahme komplett übertragen waren, konnte so der aufwendig zu bedienende und wartende elektrische Leistungsschalter durch ein einfaches, wartungsfreies Schütz ersetzt werden.

Maßgeschneiderte Lösung beschleunigt Umbau

Die Ende 2019 ausgeführte Modernisierung der fast rund um die Uhr laufenden Fräslinie hat nicht allein den Betriebsablauf erleichtert, sondern erforderte auch nur geringen Aufwand, sodass sie sich innerhalb des jährlich zu Weihnachten eingeplanten Stillstands erledigen ließ. Grundlage für die Anpassungsfähigkeit ist, dass ABB vorgefertigte mechanische Lösungen für den Umbau bereithält. Mit dem Bausatz aus Standardprodukten ließ sich das Stromrichterschranksystem problemlos umbauen, obwohl Stromschienen, mechanische Adapter, Berührungsschutz, Größe und Ausrichtung der Stromschienenanschlüsse sowie Plexiglasplatten anzupassen waren. ABB übernimmt auf Wunsch das komplette Engineering einschließlich der Planung eines solchen Umbaus.

Zuvor waren an den Fräsmaschinen im Schwermetall Halbzeugwerk ältere ABB-Stromrichter verbaut, die seit Jahren nicht mehr hergestellt werden. „Obwohl wir zum ersten Mal das Modell DCS880 bei uns eingesetzt haben, war die Modernisierung für uns ein überschaubares Projekt, das nur ein Mitarbeiter von uns begleiten musste“, erinnert sich Wätzmann. „Die Zusammenarbeit mit ABB verlief sehr gut. Sowohl Projektleitung als auch Abwicklung, Planung und Planüberarbeitung haben sehr gut funktioniert, und es gab keine Beanstandungen.“ Der Leiter des technischen Büros in Stolberg drückt seine Wertschätzung auch dafür aus, dass ABB die Entwicklung der Stromrichter für die bei vielen Anwendungen in der Schwerindustrie bewährten und weiterhin genutzten Gleichstrommotoren nach wie vor vorantreibt. „Da ist ABB in den vergangenen Jahren sicher innovativer gewesen als andere Stromrichterhersteller“, urteilt Wätzmann. So hat denn Schwermetall inzwischen auch die Entscheidung getroffen hat, sechs Stromrichter an einer anderen Stelle der Anlage mit Geräten des Typs DCS880 zu modernisieren.

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