Sortimentserweiterung unserer Turbokompressormotoren
Die VEM-Gruppe hat stets die Erfüllung von Kundenanforderungen im Fokus. Damit einher geht die permanente Weiterentwicklung von Motoren mit immer höheren Leistungen. So auch mit einem Auftrag, den das Sachsenwerk in Dresden im Juni 2019 erhalten hat und wodurch das bereits vorhandene Produktportfolio weiter ausgebaut wurde und wird.
Technische Daten und Anwendung des Motors
Konkret wurde ein Kompressormotor mit:
- einer Leistung von 40 MW,
- einer Spannung von 11 kV und
- einer Drehzahl von 1.500 U/min bestellt.
Bei dem Elektromotor handelt es sich um einen Antrieb für einen Turboverdichter zur Komprimierung von Prozessgasen in der petrochemischen Industrie. Das komprimierte Gas wird dann in seine Bestandteile zerlegt oder einem chemischen Prozess zugeführt und weiterverarbeitet.
Der Motor ist als Synchron-Schenkelpolmaschine mit angeschraubten Massivpoldächern ausgeführt. Der Start erfolgt mit Hilfe eines Multilevel-Spannungszwischenkreisumrichters, der mit seiner nahezu sinusförmigen Ausgangsspannung keine zusätzliche Isolationsbeanspruchung hervorruft und nur geringe Verluste verursacht. Nach Hochlauf auf Nenndrehzahl Unenn und der Synchronisation wird auf Netzbetrieb mit 11 kV umgeschaltet.
Das Besondere an diesem Elektromotor
Die Herausforderung bei der elektromagnetischen und konstruktiven Auslegung bestand unter anderem in der Realisierung einer Röbelstabwicklung mit Vakuum-Druck-Komplettimprägnierung (VPI). Da diese technologisch anspruchsvoller herzustellen sind, sind im Vergleich zu kleinen Motoren wie z.B. einem 25 MW-Motor auch viel mehr konstruktive Details zu beachten.
Für die Bestimmung des optimalen Isolationsaufbaus wurde extra ein aufwendiges Nutmodell mit unterschiedlich isolierten Probestäben gefertigt, VPI getränkt und ausgehärtet. Damit war es möglich, die Funktionsfähigkeit des gewählten Isolationssystems für die Stabwicklung bei Kompletttränkung zu gewährleisten sowie den Leistungsbereich für niederpolige Industrieantriebe bis 80 MW zu erweitern.
Außerdem sind die mechanischen Anforderungen bei dieser Anwendung nicht zu unterschätzen. Die Masse des Rotors mit seiner Kupferwicklung ist sehr groß, sodass erhebliche Massen mit einer relativ hohen Drehzahl rotieren müssen und die Fliehkräfte damit ebenfalls beträchtlich sind. Um diese beherrschen und die Leistung von 40 MW realisieren zu können, besteht der Läufer aus angeschmiedeten Schenkelpolen. Dabei wird die Rotorwicklung durch Poldächer gehalten, welche mit Schraubverbindungen befestigt werden. Besonders bei der Rotorkonstruktion wurde viel Entwicklungsarbeit in die Untersuchung der speziellen Spulen-, Poldach- und Spulenstützenformgebung investiert.
Die schrittweise Erweiterung des VEM-Portfolios
In der Vergangenheit beschränkte sich das Portfolio von Turbokompressorantrieben der VEM hauptsächlich auf eine Leistung bis zu 20 MW. Allerdings haben mehrere Projekte gezeigt, dass die Kompetenzen für die Herstellung von Elektromotoren mit höherer Leistung im Sachsenwerk bereits vorhanden sind. So wurden zum Beispiel fünf luftgekühlte, 4-polige Motoren mit einer Leistung von 25 MW in Ex-Ausführung geliefert, ein weiterer wurde vom selben Kunden beauftragt und derzeit gefertigt.
VEM hat auch alle Herausforderungen des aktuellen Projektes meistern können, was bei Testläufen im Prüffeld belegt werden konnte. Somit konnte im Juli 2020 die Auslieferung des Motors an den Kunden realisiert werden. Zwei weitere werden folgen, von denen bereits einer gefertigt und im 3. Quartal 2021 ausgeliefert wird. Die Funktionsweise und der Aufbau der Motoren sind ähnlich.
Aktuell wird ein Turbokompressorantrieb mit einer Leistung von 55 MW hergestellt, bei dem das Wissen der vorangegangenen Projekte zielführend eingesetzt wird. Wir freuen uns auf weitere spannende Projekte und realisieren für unsere Kunden gern Projekte mit Motoren mit bis zu 80 MW.