Der hydraulische Aufzug

Moderne Technik im Aufzug
Energiesparend,
leise und effizient
Der hydraulische Aufzug 2010
Schwelmer Symposium 2010
Dipl. Ing. (FH) Jörg Blumrich, Eltville / Rhein
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Moderne Technik im Aufzug
Einführung
mit Konzeptbestandteile
Systemkomponenten AZFR
Systemübersichten
Ventilblock
Frequenzumrichter
Motor-Pumpen-Einheit
Bremswiderstand
Fahrkonzepte
Modernisierungsbeispiel
Nutzeffekte
VDI 4707
Fahrkorb + Tragrahmen
niedrige Schutzräume
Zusammenfassung
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Moderne Technik im Aufzug
Einführung
Eine Optimierung der Energieeffizienz und Wärmeentwicklung für hydraulische Aufzüge wird heute mit
modernsten Komponenten erreicht. Hierzu zählt maßgeblich der Antrieb in der aktiven Phase seiner Fahrt.
Durch den Einsatz von speziell entwickelten Antrieben mit einem entsprechenden, hochmodernen
Regelsystem, ist man bereits in der Lage, den Fahrkomfort zu herkömmlichen, auf dem Markt befindlichen
hydraulischen Aufzüge um einen großen Qualitätssprung zu verbessern.
Der konkurrierende Seilaufzug behält seine Vorzüge in Bezug auf seine sehr großen Förderhöhen und
damit verbundenen möglichen, hohen Fahrgeschwindigkeiten.
Ziele:
bestmöglicher Fahrkomfort
geringe Motorleistung
+
=
reduzierte
Geräuschentwicklung
keine Ölkühlung notwendig
geringste Nebenkosten für
den Betreiber
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Moderne Technik im Aufzug
Die Systemkomponenten
Um eine Optimierung der Energieeffizienz und Wärmeentwicklung für hydraulische Aufzüge zu erzielen,
werden Ventile eingesetzt, welche mittels Frequenzumrichter den Antrieb bilden. Hinzu kommen eine
abgestimmte Motor-Pumpen-Einheit und ein Bremswiderstand, welcher in Aufwärtsfahrt zum Einsatz
kommt.
Diese Systemkomponenten bilden ein abgestimmtes Regelsystem.
AZFR -
Aufzugfrequenzregelung
Frequenzumrichter
Ventilblock
Die
Komponenten
Bremswiderstand
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Motor-Pumpeneinheit
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Moderne Technik im Aufzug
Systemübersicht aufwärts
Sicherheitskette
LD 302 HDR
Netz
Fahrkurven –
rechner
Fahrbefehle
(v, a, r)
0 – 24 V
3~
P
T
Aufzug –
steuerung
Bremswiderstand
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M
Hydraulik - Aggregat
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Moderne Technik im Aufzug
Systemübersicht abwärts
Sicherheitskette
LD 302 HDR
Netz
Fahrkurven –
rechner
Fahrbefehle
(v, a, r)
3~
0 – 24 V
P
T
Aufzug –
steuerung
Warmwasser speicher
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M
Hydraulik - Aggregat
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Moderne Technik im Aufzug
Der Ventilblock
Für den hydraulischen Part wurde ein spezielles Ventil entwickelt, welches rein für die Bereitstellung des
Mediums seinen Dienst erfüllt.
Einsatzbereich:
Fahrgeschwindigkeit:
1 m/s
(nach EN 81-2)
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Durchflußmenge:
max. 800 l/min
Druckbereich:
12 bis 64 bar
Motorleistung:
max. 77 kW
Temperaturbereich:
5 bis 60°C
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Moderne Technik im Aufzug
Der Frequenzumrichter
regelt mit seiner integrierten Software die notwendige Motordrehzahl des Antriebsmotors für die benötigte
Fahrgeschwindigkeit des Fahrkorbs in beide Fahrtrichtungen.
Die Größe des Frequenzumrichters variiert in Abhängigkeit von der Motorleistung.
Mit dem Frequenzumrichter besteht die Möglichkeit zwei
verschiedene Fahrkonzepte zu verfolgen.
1. konstante Nenngeschwindigkeit
(v = konst.)
2. konstante Leistungsaufnahme
(p = konst.)
Spezielle Software
für den Betrieb hydraulischer Aufzüge
Klartexteingaben in den entsprechenden
physikalischen Größen
Ölstrom basierte Lage-Regelung
Fahrkurvenrechner mit v, a, und r Parameter
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Moderne Technik im Aufzug
Die Motor-Pumpen-Einheit
Es kommen ein Asynchron-Unterölmotor verflanscht mit einer Schraubenspindelpumpe zum Einsatz.
Der Ölstrom fließt sowohl in Hub- bzw.
Senkfahrt durch die angeflanschte Pumpe in
den Behälter zurück.
Dadurch wird der Motor in eine Drehbewegung
versetzt, die von der Software des
Frequenzumrichters mittels
Strömungssensoren geregelt wird.
Auch hier variiert die Größe in Abhängigkeit von
der Motorleistung, verbunden mit der
Fördermenge des Fluids.
Motorleistung
: max. 77 kW
Durchflussmenge
: 800 l/min
Beide sind eine ausgereifte Einheit. Die Schraubenspindelpumpe zeichnet sich durch seine selbstansaugende, leise Laufruhe aus. Zusammen liegen alle unter Öl.
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Moderne Technik im Aufzug
Der Bremswiderstand
Wird die entstehende Energie in der Abwärtsfahrt nicht zurück gespeist, so wandelt der Bremswiderstand
die entstehende Energie in Wärme um und gibt diese an die Atmosphäre ab.
Durch die Zusammenarbeit aller vier Komponenten entsteht in
Regelsystem, welches aufgrund der Fahrgeschwindigkeit eine
angepasste Motordrehzahl verwendet und eine verminderte
Leistungsaufnahme sowie eine geringere Wärmeentwicklung
garantiert.
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Moderne Technik im Aufzug
Der Frequenzumrichter mit dem Fahrkonzept: p = konstant
Zuladung 800 kg / 0,5 m/s / indirekt / Fahrtrichtung: aufwärts
Einsparung bis zu 37 %
Motorstrom
Motordrehzahl
Leistung
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Moderne Technik im Aufzug
Vergleiche:
Normalfahrt
P=konstant Fahrt
Motorstrom
Motorstrom
Drehzahl
Drehzahl
Leistung
Leistung
Ergebnis: Die Netzströme verringern sich bei p = konstant.
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Zusammenfassung: Fahrkonzept p = konstant
Für einen modernen hydraulischen Fahrantrieb gehören die Energieeinsparung mit einem verbesserten
Fahrkomfort zwingend zusammen.
Energieeinsparung
- Reduzierter Energiebedarf, je nach Anlage bis zu 37 %
- Nutzung der potentiellen Energie durch Rückgewinnung in der Abwärtsfahrt
- Deutlich verringerte Ölerwärmung, auch bei hoher Fahrtenzahl
- Geringe Netzanschlussleistung durch P = konst. Betrieb
- Ölkühler ist nicht mehr erforderlich
Besserer Fahrkomfort
- Ruckarmer Fahrkomfort mit hoher Wiederholgenauigkeit
- Öl-Durchflussmengen Regelung, damit Temperatur und Last unabhängig
- Einstellung der Fahrkurve mittels Frequenzumrichter, keine mechanische Justage
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Moderne Technik im Aufzug
Eigenschaften des Frequenzumrichter
Erhöhte Zuverlässigkeit
- Betrieb ohne Motorgeber, keine Elektronik unter Öl
- kein Verschleiß der Motorschütze
- höhere Verfügbarkeit des Aufzuges, hohe Wiederholgenauigkeit
- keine Probleme durch heißes Öl
Betrieb ohne Motorschütze
- TÜV-zertifiziert, Konformitätserklärung für hydraulische Aufzüge durch den TÜV Nord
- Kaum Schaltgeräusche
- Weniger Hardware, geringere Kosten
- Geringer Platzbedarf, standardisierte Steuerung
Weitere Vorteile
- Überlast und Teillast Messung integriert
- Klartextmenü
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Modernisierungsbeispiel: SENIORENRESIDENZ 630 kg
vorher:
Daten Aufzug
: Schindler, indirekt / vor der Modernisierung
Zuladung
: 630 kg
Kabinengewicht
: 840 kg
Geschwindigkeit
: 0,33 m/s
Förderhöhe
: 8,73 m
Antriebsleistung
: 9 kW
Nennstrom
: 27 A
Messergebnisse des alten Systems:
Fahrtbedarf
: 143 Wh
Geschwindigkeit
: 0,33 m/s
Max. Leistung
: 13,68 kW
Ruck
: 2,27 m/s3
Max. Strom
: 26,62 A
Beschleunigung
: 0,462 m/s2
Öltemperatur
: 65 ° C, bei Zwangsbelüftung
Energieklasse
: F
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Moderne Technik im Aufzug
Fahrkomfort vor der Modernisierung
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Moderne Technik im Aufzug
Modernisierungsbeispiel: SENIORENRESIDENZ 630 kg
nachher:
Daten Aufzug
: Schindler, indirekt / nach der Modernisierung
Zuladung
: 630 kg
Kabinengewicht
: 840 kg
Geschwindigkeit
: 0,56 m/s
Förderhöhe
: 8,73 m
Antriebsleistung
: 14,7 kW
Nennstrom
: 32 A
Messergebnisse des neuen Systems:
Fahrtbedarf
: 59,9 Wh
Geschwindigkeit
: 0,41 m/s
Max. Leistung
: 7,18 kW
Ruck
: 0,44 m/s3
Max. Strom
: 13,4 A
Beschleunigung
: 0,57 m/s2
Öltemperatur
: 31 ° C, ohne Zwangsbelüftung
Energieklasse
:E
Bezogen auf v = 0,41 m/s
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Moderne Technik im Aufzug
Fahrkomfort nach der Modernisierung
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Vergleich der Messwerte
Fahrtbedarf
: - 58 %
Geschwindigkeit
: + 24,5 %
Max. Leistung
: - 47,5 %
Ruck
: - 80,6 %
Max. Strom
: - 49,7 %
Beschleunigung
: +23,4 %
Öltemperatur
: - 34 ° C, ohne Zwangsbelüftung
Energieklasse
: +1
Bezogen auf v = 0,33 m/s alt / v = 0,41 m/s neu
Das Ergebnis der Modernisierung hier zeigt, dass trotz
einer Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit um 24%
die Kenngrößen der Aufzuganlage sich um durchschnittlich fast 50% reduzieren
ohne das Fahrkorbgewicht zu verringern.
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Nutzeffekte des frequenz-hydraulisch-geregelten Systems
Energieverbrauch
AZFR
AZRS
7
Energieaufnahme [kWh]
6
5
4
3
2
1
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Fahrten
Reduzierung des Energieverbrauchs um:
ca. 37 %
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Nutzeffekte des frequenz-hydraulisch-geregelten Systems
AZFR
Ölerwärmung
AZRS
25
22,5
Temperaturanstieg [K]
20
17,5
15
12,5
10
7,5
5
2,5
0
0
20
40
60
80
100
Fahrten
120
140
160
180
200
Reduzierung der Ölerwärmung um:
ca. 54 %
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Moderne Technik im Aufzug
Energie-Effizienz nach VDI 4707 (seit März 2008 in Kraft)
Zielsetzung der Europäischen Union ist es
●
●
die Umwelt mit geringen Mengen an CO2 - Emissionen zu belastet
bis 2020 Energieverbrauch um 20 % reduzieren
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Moderne Technik im Aufzug
Der Fahrkorb mit Tragrahmen (1)
um die Antriebsleistung noch weiter zu reduzieren muss das Gewicht bei vorhandener Stabilität verringert
werden.
Hier kommt der hauseigene ALGI-Aufbau des Fahrkorbes in
Leichtbautechnik mit ausgesprochenen funktionalen und
robusten Merkmalen zum Tragen.
Fakten:
●
●
●
Einfachladung 630 kg Fahrkorb
schlanke Modulbauweise von
Wände
: Alu-Honigwabe, beschichtet
Decke
: V2A Korn 240
Boden
: Glattbelag
Beleuchtung : Halogen-Spots
Sockelleiste : Alu, eloxiert und Wände
Einheitliches Türkonzept Fabrikat Meiller
Lösung:
Classic Line
- Der neue Personenaufzug Made by ALGI / Germany
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Moderne Technik im Aufzug
Der Fahrkorb mit Tragrahmen (2)
basierend auf den bewerten Tragrahmen wird der Fahrkorb zielsicher durch den Schacht gehoben.
Der so konzipierte Personenaufzug ist durch seine
klare Struktur als Einfachladung oder Durchladung
erhältlich.
Mit diesem Konzept wird der Nennlastbereich
450 kg, 630 kg, 1000 kg bis 1050 kg abgedeckt.
Typ ADH
Typ ADHD
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Niedrige Schutzräume - Das Schachtgerüst mit Tragrahmen
Die raumsparende und clevere Lösung für
Wohn- und Bürogebäude
●
ohne Schachtkopf (SK = 2600mm)
●
ohne Schachtgrube (SG = 400 mm)
●
in Kombination der maschinenraumlosen und kompakten Bauweise von
Antriebseinheit und Steuerung
Bei der Nachrüstung von Aufzugsanlagen
gewährleisten die minimalen
Schachtabmessungen den Planern und
Architkten den Bestandsschutz des
Gebäudes (z.B. EN 81-21).
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Moderne Technik im Aufzug
Zusammenfassung
Der hydraulische Aufzug 2010 ist,
mit seinen verwendeten Komponenten im Antriebsbereich, der Gestaltung des Objektes und seines
Aufstellungsortes, sowie unter Berücksichtigung der VDI 4707 und den branchengültigen Regelwerken
ein energiesparendes, leises und effizientes Fördermittel, welches dem technischen Stand folgt.
Im Vergleich zum Seilaufzug müssen
●
der Erstehungspreis,
●
die Montagekosten,
●
die Wartung und Servicearbeiten während der Lebenszeit der Anlage, sowie
●
die Nutzungsnebenkosten
mit berücksichtigt werden.
Einige Vorteile des Gesamtsystem
weitere Vorteile des Gesamtsystem
- verringerte Leistungsaufnahme
- verringerte Wärmeentwicklung
- verringerte Geräuschentwicklung
- einfacher Aufbau
- geringe Montagezeiten
- kompatibel mit allen Aufzugsteuerungen
- kostengünstige Installation
- geringer Verschleiß der Bauteile
Schwelmer Symposium 2010
- kleinerer Anlaufstrom
- kleinere Kabelquerschnitte
- kleinerer Motor
- kein Sanftanlaufgerät
- kein teurer Ölkühler
- keine Einstellschrauben
- einfacher Leitungsbruchventiltest integriert
- Möglichkeit der konstanten Leistungsaufnahme
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Moderne Technik im Aufzug
Für Ihre Aufmerksamkeit
bedanke ich mich recht herzlich
und wünsche Ihnen noch einen angenehmen
Aufenthalt.
Autor
Jörg Blumrich ist im Jahr 1965 in Wiesbaden geboren. Er startete seinen beruflichen
Werdegang mit einer Ausbildung als Technischer Zeichner im hydraulischen
Aufzugbau. Aufbauend absolvierte er ein Maschinenbau-Studium, Fachrichtung
Konstruktionstechnik an der Fachhochschule Rheinland-Pfalz in Bingen am Rhein.
Seit 1993 betätigt er sich im Bereich Aufzugtechnik und ist konstruktiver Mitarbeiter
bei ALGI Alfred Giehl GmbH & Co. KG in Eltville, sowie seitdem VDI-Mitglied. Des
weiteren ist er Referent beim VDI und der VfA-Akademie für die Unterrichtung nach
VDI-Richtlinie 2168, Themenbereich „Mechanik“.
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