Frequenzumrichter

Punktgenaue Landung bei anspruchsvoller Wartung von Papiermaschine

In der Papierfabrik Hoya von Smurfit Kappa musste ABB umfassende Antriebstechnik der Papiermaschine 2 in einem engen Zeitfenster von nur vier Tagen warten – trotz strenger Auflagen. Intelligente Planung, präzise Vorbereitung sowie ein eingespieltes Wartungsteam waren hierbei wichtige Erfolgsfaktoren.

Smurfit Kappa gehört zu den führenden Anbietern von papierbasierten Verpackungslösungen weltweit. Am Standort Hoya, zwischen Bremen und Hannover gelegen, stellt der Papierproduzent durch moderne, nachhaltige Fertigungsverfahren an zwei Maschinen jährlich 85.000 Tonnen Faltschachtelkarton und 370.000 Tonnen Wellpappenrohpapier aus Altpapier her.

Die modernste Maschine in Hoya ist die Papiermaschine 2 (PM2). Smurfit Kappa hat die PM2 in der Vergangenheit zu einer der produktivsten und effizientesten Wellpappenrohpapiermaschinen in Europa ausgebaut. Auf ihr werden mit einer Arbeitsbreite von 7,5 m und einer Maschinengeschwindigkeit von bis zu 1100 m/min Testliner und Wellenstoff in Grammaturen zwischen 90 und 180 Gramm hergestellt. Smurfit Kappa entspricht damit dem Trend zu immer leichteren Verpackungen, die eine verbesserte Ökobilanz aufweisen. Aus dem auf der PM2 produzierten Wellpappenrohpapier werden hauptsächlich in eigenen Verarbeitungsbetrieben von Smurfit Kappa in ganz Europa unter anderem Kartons für den Versandhandel gefertigt.

Ihre heutige Leistungsstärke verdankt die Papiermaschine auch der Antriebstechnik von ABB. Im Jahr 2011 wurden die Antriebs- und Trocknerabschnitte der PM2 vollständig erneuert, da das alte Getriebesystem die Geschwindigkeit der Maschine begrenzte. ABB hatte für die Modernisierung einen Plan für den Austausch des gesamten Antriebssystems ausgearbeitet und ein PMC800-Direktantriebssystem inklusive einer umfangreichen Anzahl an Industrial Drives ACS800 geliefert. Mit ihm konnte die Geschwindigkeit der Papiermaschine und des Trocknungsabschnitts erheblich gesteigert werden.

Die luftgekühlten ACS800-Frequenzumrichtermodule haben den Vorteil, dass ihre Hardware einfach gewechselt werden kann. Dies wirkt sich unmittelbar auf die Ausfallzeiten aus, da ein solches Modul in nur 15 Minuten durch ein neues ersetzt werden kann. Smurfit Kappa Hoya muss dadurch deutlich weniger Ersatzteile auf Lager vorhalten. Gab es vor der Modernisierung ein Problem mit einem Frequenzumrichter auf der PM2, musste die Maschine angehalten werden. Seit dem Umbau können die Module ein- und ausgefahren werden, während die Maschine noch läuft

Eng gesteckter Terminplan

Im Mai 2020 war an den Haupt- und Nebenantrieben beziehungsweise den Umrollern der PM2 die turnusmäßige Wartung der Frequenzumrichter nach neun beziehungsweise sechs Jahren fällig. In den Hauptgruppen waren in der Reihenfolge der Papierherstellung Frequenzumrichter für diverse Pumpen, den Stoffauflauf, Siebantriebe, Trockengruppen, die Filmpresse, die Aufrollung sowie für den Poperoller davon betroffen. Insgesamt 92 Frequenzumrichtermodule - 86 ACS800 Multidrive-Module sowie sechs Module zweier ACS800 Single Drives - mussten gewartet werden. Der kleinste Antrieb für die Leitwalze hat eine Leistung von 20 Kilovoltampere, der größte Antrieb für die Siebantriebswalze leistet 1.740 Kilovoltampere.

Die Herausforderung für das ABB-Wartungsteam bestand in dem vorgegebenen sehr kurzen Zeitraum: Die Papiermaschine durfte für die Wartung nur vier Tage stillstehen – und dies trotz der zu dieser Zeit herrschenden Einschränkungen

Lückenlose Informationskette

Für reibungslose Wartungsmaßnahmen in dem beschriebenen Umfang ist ein intelligentes, durchgängiges Informationsmanagement für die Antriebe von zentraler Bedeutung. ABB dokumentiert sämtliche Daten ihrer Frequenzumrichter von der Produktion bis zum Einbau in eine Maschine sowie deren Auslieferung in einer dezidierten Datenbank. Die Daten beinhalten Informationen wie den Produktionstermin, die Original-Bauteile und Wartungsmaßnahmen, das Auslieferungsdatum und den Abnehmer sowie die Seriennummer der Frequenzumrichter und werden nach der Registrierung einem Kunden zugeordnet. Durch die Verknüpfung der Informationen können die Servicetechniker alle Informationen rund um den Antrieb nutzen und für ihre Arbeit zielsicher und effizient einsetzen.

Die vorbeugende Wartung an der Papiermaschine bestand aus dem Austausch von Komponenten gemäß dem produktspezifischen Wartungsplan. Die Überholung eines Frequenzumrichters umfasst eine Komplettinspektion, eine gründliche Reinigung sowie die Analyse der einzelnen Komponenten und gegebenenfalls deren Austausch. Nach der Überholung werden die Frequenzumrichter im Rahmen eines Probelaufs außerdem Kontrollmessungen unter Produktionsbedingungen unterzogen.

Die antriebsspezifischen Pakete von ABB für die vorbeugende Wartung enthalten sämtliche Originalersatzteile, die für die jeweilige Wartungsaufgabe benötigt werden. Die Anzahl der antriebsspezifischen Wartungspakete variiert von Frequenzumrichter zu Frequenzumrichter, außerdem hängt das Angebot vom Alter des Antriebs ab.

Umfangreiche Vorplanungen

Für die anspruchsvolle Wartungsaufgabe in Hoya waren im Vorfeld größere Planungen notwendig. Dazu wurde für jeden Antrieb bewertet, wie viel Zeit für den Ein- und Ausbau der Module, die Montage des Wartungspakets, die Prüfung und die Wiederinbetriebnahme benötigt wird. Dies bildete die Basis für das Wartungsangebot.

Der zweite Schritt erfolgte dann vor Ort. In der Papierfabrik musste palettenweise Material den einzelnen Frequenzumrichtermodulen zugeordnet werden. Jeder Antrieb bekam zum Beispiel eine temporäre laufende Nummer nur für die Wartungsarbeiten. Diese fand sich auf den Materialkartons der Wartungspakete und den eigens dafür geschaffenen Laufzetteln der Module wieder. Auf den Laufzetteln wurde, zu jeder Zeit nachvollziehbar, der aktuelle Wartungsstatus des Moduls festgehalten.

In der Papierfabrik hat ABB außerdem zwei temporäre Prüffelder eingerichtet, mit denen die Frequenzumrichtermodule nach dem Einbau der Wartungskits getestet werden konnten. Drei fehlerhafte Module konnten die Wartungstechniker damit schon vor dem Wiedereinbau aussortieren.
ABB hat die gesamten Wartungsarbeiten koordiniert. Es war ein Bauleiter vor Ort, der vom Abschalten bis zum Wiederanfahren der Anlage die Dokumentation der Wartung, die Koordination und die Absprache mit dem Kunden übernahm.

Unterstützt wurde das 14-köpfige ABB-Wartungsteam durch Servicetechniker der beiden Partnerunternehmen bsb Steuerungsbau und Elektro Löb. bsb Steuerungsbau hat die Wartungsarbeiten in den Frequenzumrichtern unterstützt. Dazu gehörte der Austausch der vom Werk Helsinki gelieferten Austauschteile in den Geräten. Aufgabe der Servicetechniker von Elektro Löb waren der Aus- und Wiedereinbau der Frequenzumrichtermodule sowie die Reinigung der Schränke und das Fetten der Kontakte und Sicherungen.

Die Chronologie der Wartungsmaßnahmen hat sich in Hoya schließlich wie folgt dargestellt:

1.    Einrichten der Baustelle
2.    Kennzeichnen der Ersatzteile
3.    Einbringen der Ersatzteile
4.    Aufbau der Montageplätze im Schaltraum
5.    Montag, 11. Mai 2020: Beginn der Wartungsarbeiten
6.    Dienstag, 12. Mai 2020: Wartungsarbeiten
7.    Mittwoch, 13. Mai 2020: Wartungsarbeiten
8.    Donnerstag, 14. Mai 2020: Wiederinbetriebnahme der PM2
9.    Anfahren der Maschine

Die gute Vorplanung und der professionelle Einsatz des Wartungsteams haben sich bei diesem Wartungseinsatz ausgezahlt. Das vorgegebene Zeitfenster wurde eingehalten und die Papiermaschine 2 von Smurfit Kappa Hoya im Anschluss wieder erfolgreich gestartet. 

Intelligenz in der Wartung

Durch den Einsatz spezifischer Datenbanken ist ABB im Rahmen des wissensunterstützten Serviceeinsatzes auf Servicefälle weltweit vorbereitet und gewährleistet eine maßgeschneiderte Versorgung der Servicetechniker mit Informationen und Wissen. Im „myABB Kundenportal“ werden alle vom Kunden registrierten ABB-Frequenzumrichter hinsichtlich ihrer Phase im Lebenszyklus und der Servicehistorie verwaltet. Servicetechniker können diese Informationen für ihre Arbeit zielsicher einsetzen.

 

Autor: Andreas Groß ist Serviceleiter für Norddeutschland bei der ABB Automation Products GmbH am Standort Ratingen