Die Knauf Gips KG betreibt in ihrem Werk in Neuss zwei Drehrohröfen zur Kalzinierung von Rohgips. In beiden Öfen findet die Kalzinierung (teilweise Austreiben des Kristallwassers) statt. Erst nach diesem Prozess ist der Gips verarbeitbar und kann zur Herstellung z.B. von Mischgips verwendet werden.
Der Brennprozess von Rohgips erfordert eine gleichmäßige Beschickung des Drehrohrofens, um sowohl den Energieeinsatz für den Betrieb des Ofens zu optimieren, als auch eine hohe Prozessgenauigkeit zu erreichen. Dazu ist es notwendig, die Materialmenge zu erfassen und entsprechend eines Sollwertes kontinuierlich dem Drehrohrofen zu zu dosieren.
Die Situation der Anlage: der Rohgips wird in Silos mit Flachbodentechnik und elektrisch angetriebenem Ausräumer gelagert. Vom Auslauf des Vorlagesilos wird der Gips über Dosierbandwaagen den Drehrohröfen zugeführt.
Bei der Kalzinierung kommt es darauf an, den Drehrohrofen gleichmäßig mit Rohgips zu beschicken, um einen optimalen Energieeinsatz zu erreichen. In diesem Punkt lag allerdings bisher die Schwierigkeit.
Die Aufgabenstellung des Unternehmens lautete daher, die teilweise ungleichmäßige Bandbeladung auszugleichen und somit eine kontinuierliche Beschickung der Drehrohröfen zu gewährleisten.
MTS entwickelte daraus folgenden Lösungsansatz: Eine kontinuierliche Beschickung des Drehrohrofens mit dem ausgetragenen Rohgips wird über zusätzliche Wägebrücken direkt unter dem Auslauf des Vorlagesilos erreicht. Durch die Wägebrücken kann die Silo-Vorlagemenge gemessen und eine gleichmäßige Materialaufgabe geregelt werden. Die Start/Stopp-Sequenzen der Siloböden werden verringert und der Auslauf des Vorlagesilos ist kontinuierlich mit Material gefüllt. Dabei wird die Drehgeschwindigkeit des Siloaustrags flexibel über eine neue SPS und einen Frequenzumrichter geregelt. Als beispielhafte Lösung galt hier die Dosierbandwaage, die bereits mit einer zusätzlichen Wägebrücke ausgestattet war.
Um mit der Umsetzung zu beginnen, wurde zunächst das Aufmaß der Dosierbänder und des Materialeinlaufs genommen und daraus eine 3D-Zeichnung erstellt. Alle vier Dosierbandwaagen sind bis auf ihre Längen baugleich und jeweils direkt unter dem Siloaustrag des jeweiligen Vorlagesilos verbaut.
MTS-Techniker montierten die Wägebrücken unter den Auslauf der Vorlagesilos, sodass die Vorlagemenge auf der Einlaufsektion der jeweiligen Waage erfasst werden kann. Die Wägebrücken dienen somit zur statischen Gewichtsaufnahme. Die Auswertung der Daten erfolgt über die Auswerteelektronik UWT 600.
Da die vorhandenen Dosierbandwaagen über keine Geschwindigkeitsmessung verfügten, wurden diese in Form eines inkrementalen Drehgebers nachgerüstet. Dieser wurde zum Schutz vor Schmutz und Beschädigung zusätzlich mit einer stabilen Abdeckung versehen.
Auch die bewährte vorhandene Wägemechanik der Dosierbandwaagen wurde komplett gereinigt und überprüft, sodass sie nun zuverlässig mit der dynamischen MTS Auswerteelektronik ModWeigh arbeitet.
Ein weiterer Leistungsumfang war die Erneuerung der kompletten Steuerung, die mittlerweile in die Jahre gekommen war. Die Steuer- und Regelungsprozesse der Anlage wurden komplett auf SIMATIC S7 Ebene umgestellt.
Um Stillstandszeiten und den damit verbundenen Produktionsausfall so gering wie möglich zu halten, wurde die Anbindung der Auswerteelektroniken bereits im Vorfeld mit dem Steuerungsbauer abgestimmt.
Die neue SPS übernimmt die Signale der Auswertesysteme, regelt die Geschwindigkeit des Siloaustrags und die der Bandgeschwindigkeit der Dosierbandwaagen.
Nach der Montage, die durch MTS-Techniker durchgeführt wurde und der Verkabelung aller Komponenten erfolgte die Inbetriebnahme der statischen und dynamischen Verwiegungen (Wägebrücken und Dosierbandwaagen) durch das MTS-Team. Die Feinabstimmung der Regeleinstellung wurde später zusammen mit dem Steuerungsbauer und dem Kunden durchgeführt.
Fazit
Um die Drehrohröfen kontinuierlich mit Material zu beschicken und somit den Energieeinsatz zu optimieren, ist eine gleichmäßige Materialzufuhr unabdingbar. Diese wird durch die Montage zusätzlicher Wägebrücken direkt unter dem Siloaustrag erreicht. So kann die Silo-Vorlagemenge gemessen und eine gleichmäßige Materialaufgabe durch die SPS geregelt werden.
Vorteile:
- Verringerung der Start/Stopp-Sequenz des Siloaustrags durch die Montage von Wägebrücken direkt unter dem Auslauf des Vorlagesilos.
- Erneuerung bzw. Aufrüstung der Steuerung auf SIMATIC S7 Ebene
- Optimierung der Regelabweichungen und des Materialflusses der Dosierbandwaagen