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Technik, die Zeichen setzt
Technik, die Zeichen setzt
Wir geben all unsere Energie.
Damit Sie Energie sparen.
Dr. Thomas Paulus
Energieeffizienter Betrieb von
Kreiselpumpen – Ein ganzheitlicher Ansatz Forum Industrial Automation, Hannover Messe 2016
28. April 2016
Dr. Thomas Paulus
Inhalt
1. KSB
2. Motivation / Energieeffizienz bei Pumpen
3. FluidFuture®
4. Best Practice Beispiel
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KSB ist einer der führenden Hersteller im Pumpen- und Armaturenmarkt mit zugehörigen Serviceleistungen.
Geschäftsjahr 2015
Auftragseingang: 2.261,2 Mio. €
Umsatz: 2.334,8 Mio. €
Ergebnis (vor Steuern): 93,4 Mio. €
Mitarbeiter: 16.196
KSB Konzern
Wir über uns
Energieeffizienz KreiselpumpenI
Dr. Thomas Paulus I 3. Mai 2016
Inhalt
1. KSB
2. Motivation / Energieeffizienz bei Pumpen
3. FluidFuture®
4. Best Practice Beispiel
Motivation
Elektrischer Energie-
verbrauch EU-27
nach Art der
Umwandlung in TWh
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Motoren
1.360
Quelle Diagramm: Study for an update of the Ecodesign Working PlanAmended Ecodesign Working Plan for the
European Commission, Brüssel/Delft, 18. Februar 2011
elektro-
mechanisch
49 %
elektrolytisch
4 % elektronisch
4 %
elektromagnetisch
19 %
elektrothermisch
24 %
Summe
2.780
Kompressoren
Pumpen
Lüfter
Servoantriebe
510
300
280
270
Energieeffizienz KreiselpumpenI
Dr. Thomas Paulus I 3. Mai 2016
Motivation
TCO – Service
(Verfügbarkeit /
Sicherheit)
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Reduzierung der
Gesamtkosten bedeutet auch:
Nutzung des
Verfügbarkeitspotenzials
der Komponenten
Sicherstellung des
normalen Betriebs =
Verlängerung der
Standzeiten =
Kosteneinsparung
Source: Paul Barringer, Barringer & Associates ,Inc.
Fö
rderh
öh
e [
%]
Fördermenge [%]
Kennlinie
Normal:
-30%..+15%
Gut:
-20%..+10%
Ideal = -10% ..+5%
des BEP
10
100
Austausch-
wirbel
Teillastwirbel
Laufradverschleiß
Kurze
Lebensdauer
von Lager &
GLRD
Kavitation
Überhitzung Kurze Lebensdauer
von Lager & GLRD
Kavitation
Typische
Wirkungsgradkurve
Total Cost of Ownership
Standzeit [%]
Energieeffizienz KreiselpumpenI
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Motivation
Energie-
sparpotenziale
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bis zu 60 %
System Rohrleitungsauslegung
Vermeidung von Reibungsverlusten
Bedarfsgerechte Fahrweise
SES System Effizienz Service
PumpMeter
bis zu 20 %
Module Laufradanpassung
Vermeidung von Sicherheits-
zuschlägen
Vereinheitlichung aller Komponenten
ca. 10 %
Komponenten
Optimierung einzelner
Effizienzfaktoren
(z. B. IE4 KSB SuPremE®-Motoren)
Energieeffizienz KreiselpumpenI
Dr. Thomas Paulus I 3. Mai 2016
Inhalt
1. KSB
2. Motivation / Energieeffizienz bei Pumpen
3. FluidFuture®
4. Best Practice Beispiel
FluidFuture® Fünf Schritte zum
Erfolg
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Dazu haben wir fünf
Bausteine entwickelt:
Die Analyse des Systems
Die Auslegung
Die hocheffizienten
Pumpen & Armaturen
Die hocheffizienten
Antriebe
Die bedarfsgerechte
Fahrweise
Energieeffizienz – M+E Perspektiven I
Dr Thomas Paulus I 2014
In einem kontinuierlichen
Prozess wird das
Gesamtsystem und nicht nur
einzelne Komponenten
betrachtet
Das Vorgehen kann optimal in
den PDCA-Zyklus gemäß DIN
EN 16001/DIN EN ISO 50001
eingebunden werden
FluidFuture®
Zusammenhang
Energiemanagement
12 Energieeffizienz KreiselpumpenI
Dr. Thomas Paulus I 3. Mai 2016
Inhalt
1. KSB
2. Motivation / Energieeffizienz bei Pumpen
3. FluidFuture®
− Die Analyse des Systems
− Die Auslegung
− Die hocheffizienten Pumpen & Armaturen
− Die hocheffizienten Antriebe
− Die bedarfsgerechte Fahrweise
4. Best Practice Beispiele
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1. Lastprofil / Anlage
2. Effiziente Pumpe
3. Effizienter Antrieb
4. Rohrleitung
Durchmesser
5. Aufweitung der Nennweite
bzw. Reduzierstück
6. Absperr-/Regelarmatur
Fö
rd
er
hö
he
D u r c h f l u
s s
Anteil Betriebszeit
Anlagenkennlinie
Betriebspunkt
1
2 3
4
5
5
6
6
Das System steht im Vordergrund
Absperrklappe ISORIA
Aufweitung der
Nennweile
(konzentrisch)
Reduzierstück
(exzentrisch)
Pumpe Etanorm
mit KSB
SuPremE®-Motor,
PumpDrive und
PumpMeter
Die Analyse des Systems
Alle Komponenten
müssen betrachtet
werden - Ganzheitlich Absperrklappe
AMTRONIC
Energieeffizienz KreiselpumpenI
Dr. Thomas Paulus I 3. Mai 2016
KSB Sonolyzer
Die erste App, die hört, ob
Sie Energie sparen können
Mit ihr kann der Anwender
Effizienz bzw. Ineffizienz von
Pumpen und anderem
Rotating Equipment ganz
einfach hören.
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I Industrie 4.0 I Dr. Thomas Paulus I
03.05.2016 I
Einfachste Messung
Smartphone direkt an den Motor
halten und Energieeffizienz
überprüfen
Schnellste Messung
Die Messung erfolgt in nur 20 sec
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KSB Sonolyzer
KSB Sonolyzer
I Industrie 4.0 I Dr. Thomas Paulus I
03.05.2016 I
Einsparpotential vorhanden?
Analyseergebnis Pumpe zeigt an, ob
der Betriebspunkt innerhalb oder
außerhalb des Teillastbereiches liegt
Analyseergebnis Motor zeigt die
aktuelle Wellenleistung, die aktuelle
Drehzahl an und ob der
Betriebspunkt innerhalb oder
außerhalb des Teillastbereiches liegt
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KSB Sonolyzer
KSB Sonolyzer
I Industrie 4.0 I Dr. Thomas Paulus I
03.05.2016 I
Direkter Kontakt
Auf Wunsch kann Beratung für eine
detaillierte POC oder SES Analyse
angefordert werden
Basierend auf dem Standort wird
eine email an den zuständigen
Installed Base Außendienst
abgeschickt
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KSB Sonolyzer
KSB Sonolyzer
I Industrie 4.0 I Dr. Thomas Paulus I
03.05.2016 I
Die Analyse des Systems
Wege zu mehr
Effizienz
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PumpMeter – Pump Operation
Check
SES System Effizienz Service®
Auswertung eines repräsen-
tativen Analysezeitraums
inklusive Optimierungs-
empfehlungen wie zum Beispiel:
Drehzahlregelung,
Modernisierung des Antriebs,
Korrektur der Pumpengröße …
und Angabe der
Amortisationszeit
PumpMeter - Pump Operation Check SES System Effizienz Service®
Energieeffizienz KreiselpumpenI
Dr. Thomas Paulus I 3. Mai 2016
Inhalt
1. KSB
2. Motivation / Energieeffizienz bei Pumpen
3. FluidFuture®
− Die Analyse des Systems
− Die Auslegung
− Die hocheffizienten Pumpen & Armaturen
− Die hocheffizienten Antriebe
− Die bedarfsgerechte Fahrweise
4. Best Practice Beispiele
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Ungeregelte
Einzelpumpe
Drehzahlgeregelte
Doppelpumpe
Drehzahlgeregelte
Mehrpumpen-
anlage
Drehzahlgeregelte
Einzelpumpe
Drehzahlgeregelte
Doppelpumpe
Drehzahlgeregelte
Einzelpumpe
Geodätische
Höhe
Lastprofil
100%
Vollastprofil
100%
t/tges
Q/Qopt 100%
Teillastbetrieb t/tges
Q/Qopt 100%
H
Q
niedrig
H
Q
mittel
H
Q
hoch
Mischbetrieb
100%
Q/Qopt 100%
t/tges
*unter bestimmten Randbedingungen
Die Auslegung
Auslegung des
Systems
KSB Easy Select
Anwendungswissen
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Inhalt
1. KSB
2. Motivation / Energieeffizienz bei Pumpen
3. FluidFuture®
− Die Analyse des Systems
− Die Auslegung
− Die hocheffizienten Pumpen & Armaturen
− Die hocheffizienten Antriebe
− Die bedarfsgerechte Fahrweise
4. Best Practice Beispiele
5. Zusammenfassung
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Hocheffiziente
Wassernormpumpen
Hocheffiziente
Heizungsumwälzpumpen
Hocheffiziente Armaturen z. B. Etanorm PumpDrive
z. B. UPA 100 C
Movitec PumpDrive
IXO
Effiziente Pumpen & Armaturen
Hocheffiziente
Komponenten Calio
Calio S
BOAX®-S / -SF
SERIE 2000 – PN 16
ISORIA
Energieeffizienz KreiselpumpenI
Dr. Thomas Paulus I 3. Mai 2016
Inhalt
1. KSB
2. Motivation / Energieeffizienz bei Pumpen
3. FluidFuture®
− Die Analyse des Systems
− Die Auslegung
− Die hocheffizienten Pumpen & Armaturen
− Die hocheffizienten Antriebe
− Die bedarfsgerechte Fahrweise
4. Best Practice Beispiele
Das Lastprofil
bestimmt den
passenden Motor
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Jede Anlage ist anders und
benötigt einen Motor der
dazu passt.
Auf Grundlage einer
umfassenden System-
analyse wählt KSB den
individuell passenden
Motor aus – aus dem
eigenen Sortiment.
Vollastprofil
100%
t/tges
Q/Qopt 100%
Mischbetrieb
100%
Q/Qopt 100%
t/tges
Energieeffizienz KreiselpumpenI
Dr. Thomas Paulus I 3. Mai 2016
Inhalt
1. KSB
2. Motivation / Energieeffizienz bei Pumpen
3. FluidFuture®
− Die Analyse des Systems
− Die Auslegung
− Die hocheffizienten Pumpen & Armaturen
− Die hocheffizienten Antriebe
− Die bedarfsgerechte Fahrweise
4. Best Practice Beispiel
Fahrweise
Die smarte Pumpe und smart Services!
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Digitaler Zwilling / Cloud
Funktion
Information
Service
I Industrie 4.0 I Dr. Thomas Paulus I
03.05.2016 I
@ your service
Inhalt
1. KSB
2. Motivation / Energieeffizienz bei Pumpen
3. FluidFuture®
4. Best Practice Beispiel
Referenz
Continental ContiTech Vibration Control GmbH
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Ausgangssituation:
Kreislaufkühlanlage zur Temperierung und Kühlung der Fertigungsanlagen. Die
Aggregate liefen, auch bei Stillstand der Produktion, rund um die Uhr mit einer
konstanten Drehzahl von 2950 Umdrehungen pro Minute.
Maßnahme:
Austausch einer in der Anlage eingesetzten Kreiselpumpe durch ein geregeltes KSB-
System:
Etabloc-Pumpe einstufig
18,5-kW-Synchronmotor KSB SuPremE®
Drehzahlregelung PumpDrive
DFS-Druckregelung Δ p-variabel Kennfeldüberwachung PumpMeter
Ergebnis:
Stromeinsparung: ca. 371 kWh/d 15.700 € /a
Reduktion von 1.900 t CO2 /a 74,7 Prozent
Quelle: Continental ContiTech Vibration Control GmbH
Energieeffizienz KreiselpumpenI
Dr. Thomas Paulus I 3. Mai 2016
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Besuchen Sie uns und hören Sie Effizienz!
Halle 15, Stand D 31
31 I S-E11 I Daniel Gontermann I 2011 I 31
KSB Aktiengesellschaft Abteilung PU - GP7
Dr. Thomas Paulus
Johann-Klein-Straße 9 67227 Frankenthal
Tel. +49 6233 86-2482 E-Mail: [email protected]
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31 Energieeffizienz KreiselpumpenI
Dr Thomas Paulus I 3. Mai 2016
