TLT-Turbo MVR-Reihe macht Fortschritte in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie

Im November 2018 schloss TLT-Turbo die Installation eines MVR-Turboventilators der „Medium Flow“ Baureihe im Frischli-Werk in Rehburg-Loccum, Deutschland, ab. Der Ventilator läuft bei Frischli seit fast drei Jahren und bietet eine zuverlässige, geräuscharme Leistung, ohne dass das Ventilatorlager gewartet werden muss – was ihn zu einem idealen Anwendungsfall für die Demonstration der Fähigkeiten von TLT-Turbo in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie macht.

TLT-Turbo sammelt seit 2018 Daten von der Frischli-Anlage über die Leistung des Ventilators und wird dies auch weiterhin fortsetzen, um auf Basis dieser Daten eine Fallstudie zu erstellen, die die Kosteneinsparungen für Frischli aufzeigt und die Art und Weise auflistet, wie die Produktion vom Einsatz des TLT-Turbo MVR-Ventilators profitiert hat. Dies wird die Bemühungen der MVR-Abteilung zur Verkaufsförderung unterstützen, da es einen klaren Beweis dafür liefern wird, wie TLT-Turbo die mechanische Brüdenverdichtung in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie neu definiert.

„Unsere MVR-Baureihe für mittlere Massenströme eignet sich ideal für Anlagen wie die am Hauptsitz von Frischli“, sagt Mario Schmidt, Leiter des Geschäftssegments Vapor Fans. „Die höheren Wirkungsgrade dieser Ventilatoren machen uns wettbewerbsfähiger im Markt für kleine bis mittlere Massenströme, in dem viele potenzielle Kunden aus der Milchwirtschaft, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie oder der pharmazeutischen Produktion angesiedelt sind.“

Frischli, ein inhabergeführtes Unternehmen, stellt seit über 120 Jahren Milchprodukte her, die höchsten Ansprüchen an Qualität, Nachhaltigkeit und Geschmack gerecht werden. Am Firmensitz in Rehburg-Loccum bei Hannover werden unter anderem H-Milch, Milchpulver und Sahne hergestellt. Darüber hinaus werden Milchgetränke wie Kakao, Milchpulver, Pudding und Joghurt sowie eine breite Palette von Molkereiprodukten für Gastronomie und Catering hergestellt.

Die Beziehung zwischen Frischli und TLT-Turbo dürfte sich zu einer langjährigen Zusammenarbeit entwickeln, da beide Unternehmen den Fokus auf die Förderung von Innovationen teilen. Frischli ist eine der modernsten und effizientesten Milchwerke in Deutschland. Dies ist laut Schmidt einer der Gründe dafür, dass sie sich so schnell für die neue MVR-Technologie der TLT-Turbo-Reihe entschieden haben.

„Ein klarer Beweis dafür, dass wir beide an Innovationen und technologische Fortschritte in der Lebensmittelproduktion glauben, ist die Tatsache, dass Frischli sich bereit erklärt hat, Referenzkunde für TLT-Turbo zu werden. Das bedeutet, dass wir mit potenziellen Kunden das Werk besuchen können, um ihnen den MVR-Ventilator in Aktion zu zeigen“, verrät Schmidt.

Er stellt außerdem fest, dass sie von den Eigenschaften des Ventilators begeistert waren –

insbesondere im Hinblick auf die Wartung. Frischli hat in seinem Werk eine Reihe von MVR-Ventilatoren eines anderen Anbieters installiert. Als es an der Zeit war, die jährliche Wartung aller im Werk laufenden Ventilatoren durchzuführen, wurde die fortschrittliche Technologie der TLT-Turbo MVR-Reihe deutlich.

„Im Rahmen der jährlichen Wartung der anderen MVR-Ventilatoren fragten mich unsere Techniker, ob sie den TLT-Turbo MVR-Ventilator in den Wartungsplan aufnehmen sollten. Sie waren sehr überrascht zu erfahren, dass dieser MVR-Ventilator keine Wartung benötigt. Lediglich die Wellendichtungsringe sollten bei Undichtigkeiten ausgetauscht und eine Fettpatrone für den Motor aufgeschraubt werden. Das spart eine Menge Zeit und Geld“, sagt Henrike Kaluza, Projektleiterin bei Frischli.

Sie geht weiter auf die Zeit- und Kostenersparnis ein, die mit dem TLT-Turbo MVR-Ventilator erzielt werden kann. „Die regelmäßige Wartung der beiden anderen MVR-Ventilatoren, die wir betreiben, kostet zwischen 8.500 und 9.000 Euro pro Jahr, also rund 4.500 Euro pro Ventilator“. Da die Lagerung des TLT-Turbo Ventilators mindestens zehn Jahre lang nicht gewartet werden muss, belaufen sich die Einsparungen in diesem Zeitraum auf insgesamt 45.000 Euro pro Ventilator. Auch die Stillstandzeit wird somit deutlich reduziert. Bei den wenigen erforderlichen Wartungsarbeiten an dem TLT-Turbo Ventilator liegt diese bei maximal 1-2 Stunden Stillstand und das nicht einmal zwingend in jedem Jahr.

Die Tatsache, dass die TLT-Turbo MVR-Ventilatoren keinen Ölwechsel benötigen, ist für Betreiber in der Molkerei-, Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie in der pharmazeutischen Industrie sehr wertvoll. „In einer sauberen Umgebung ist es sehr wertvoll, bei der Wartung wichtiger Anlagen keine Chemikalien wie Öl in die Umgebung einbringen zu müssen. Außerdem sind unsere Ventilatoren dadurch auch umweltfreundlicher. Andere Ventilatoren auf dem Markt verbrauchen etwa 40 bis 60 Liter Öl pro Jahr oder 400 bis 600 Liter über 10 Jahre, während unsere Ventilatoren nur 60 bis 120 Gramm Fett über einen Zeitraum von zehn Jahren verbrauchen“, erklärt Schmidt.

Kaluza äußerte sich auch positiv über die Leistung des TLT-Turbo Ventilators. „Der Wirkungsgrad des Ventilators ist besser als bei dem Modell, das er ersetzt hat. Die realisierten Einsparungen bei den derzeitigen Stromkosten liegen bei 8.700 Euro pro Jahr und ohne die Zuschläge aus unserem Blockheizkraftwerk würden die Einsparungen sogar bei 12.000 Euro pro Jahr liegen“.

„In Anbetracht dieser Verbesserungen und der anderen Vorteile der Maschine, wie dem niedrigen Geräuschpegel oder der Ölfreiheit, sind wir mit dem TLT-Turbo Ventilator sehr zufrieden und freuen uns, dass wir uns für ihn entschieden haben“, so Kaluza abschließend.

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Korrosion an Kraftwerksventilatoren

Die Energietechnik befindet sich weltweit im Wandel. Der rasche Ausbau der erneuerbaren Energien, volatiler Stromerzeugungsanlagen, erfordern eine deutlich höhere Flexibilität der konventionellen Anlagen. Dies hat zu einer Reihe neuer Herausforderungen für die dort eingesetzten Ventilatoren geführt, dazu zählen z. B.:

  • Eine erhöhte Anzahl von Start- und Stoppvorgängen
  • Weniger Volllaststunden,
  • Vermehrt Teillastbetrieb,
  • Geringere Abgastemperaturen durch Restwärmenutzung sowie
  • Kleinerer Abstand zum Säuretaupunkt

Diese Faktoren führen zu einer erhöhten Belastung der Systeme, was ein erhöhtes Korrosionsrisiko während des Betriebs mit sich bringt. Dies begünstigt Taupunktkorrosion, die zum Totalausfall von Ventilatoren und Systemkomponenten führen kann.

TLT-Turbo bietet Ihnen eine maßgeschneiderte Lösung für Ihre Anlage durch die Implementierung effektiver Korrosionsschutzmaßnahmen zur Aufrechterhaltung der Betriebszeit Ihrer Ventilatoren.

Effizienter Schutz gegen Korrosion

Der TLT-Turbo Korrosionsschutz für Ventilatoren umfasst zwei wichtige Maßnahmen: Verhindern von Korrosion, wo es möglich ist und Schutz von Bauteilen, bei denen Korrosion nicht verhindert werden kann.

Verhindern von korrosiven Bedingungen:
  • Vermeidung oder Reduzierung von Leckage von Sperrluft
  • Erwärmen von Ventilatorkomponenten
  • Optimierung der Isolierung
Einsatz von korrosionsbeständigen Materialien:
  • Wetterfester Stahl
  • Polymere und polymere Beschichtungen
  • Edelstahl
  • Beschichtungen oder Grundwerkstoffe auf Ni-Basis

Um die geeigneten Maßnahmen zur Vermeidung und Bekämpfung von Korrosion an Ventilatoren in Ihrer Anlage auszuwählen, führt TLT-Turbo eine individuelle Korrosionsrisikobewertung durch. Diese Bewertung basiert auf Ihren Betriebs- und Umweltbedingungen.

TLT-Turbo unterstützt Sie darüber hinaus mit einer Analyse Ihrer spezifischen Betriebsbedingungen, z. B. durch eine Taupunktmessung auf der Grundlage einer gemeinsamen Anlagenbegehung.

Setzen Sie sich mit TLT-Turbo in Verbindung, um Ihren Korrosionsschutzbedarf zu besprechen und das richtige Servicepaket für Ihre laufenden Anforderungen zu finden.

Optimaler Schutz gegen Korrosion bei Bestandsanlagen

TLT-Turbo führt Korrosionsrisikobewertungen durch und implementiert geeignete Präventivmaßnahmen bei der Konstruktion und Herstellung neuer Ventilatoren. Diese Maßnahmen können auch bei der Nachrüstung bestehender Anlagen oder im Rahmen der vorbeugenden Wartung während eines geplanten Stillstands durchgeführt werden.

Weitere Informationen zur Durchführung einer maßgeschneiderten Risikobewertung in Ihrer Anlage erhalten Sie von Ihrem Service-Mitarbeiter oder der Serviceabteilung von TLT-Turbo.

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TLT-Turbo Optimizes Air Flow at European Power Plant Based on CFD

In TLT-Turbo’s 145-year long history of developing centrifugal and axial fans, every fan has always been carefully evaluated through extensive testing before being deemed fit for application. These tests were greatly enhanced when computational testing became available. More recently, Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation has greatly enhanced not only TLT-Turbo’s ability to conduct thorough product testing but has also created opportunities for developing new and improved fan types.

According to Sabine Groh, Product Manager for industry fans at TLT-Turbo in Bad Hersfeld, Germany, every TLT-Turbo fan type once was carefully evaluated and aerodynamically measured in aerodynamic test stands before being released for application in the customer’s operating environment. “The arrival of stronger computer performance has allowed us to utilize CFD simulation which has had a massive effect on our ability to develop new products and to improve existing fan types.”

Groh explains that CFD has numerous advantages, all of which have become integral to TLT-Turbo’s product development. One of the greatest advantages is that CFD has enhanced the understanding of flow phenomena more efficiently than empirical testing. By using CFD it is possible to zoom in and out of any area within the simulated geometry to determine most advantageous or disadvantageous parts or geometries. With examination options such as vectorplot, a detailed analysis of the direction within the flow is possible. Similarly, using streamlineplot or velocityplot provides a detailed view of irregularities or aerodynamic phenomena.

“This analysis helps us understand the parts or geometries that cause flow separations and turbulence which allows us to address these in our product design. We can use the CFD simulations for the development or improvement of different fan types, blade geometries or spiral casing for centrifugal fans,” says Groh.

Additionally, TLT-Turbo uses CFD to understand problems in the flow of a given customer application that might result in a loss of pressure, efficiency or untypical wear of parts exposed to the flow. This equips TLT-Turbo with the knowledge needed to carry out retrofitting and product enhancements to ensure improved future performance (see flow optimization use case below).

Flow Optimization Case Study

At a European power plant, a centrifugal fan was controlled by an inlet vane control. During operation, the blades of the vane were rattling after a while and needed repair. After replacement, the same blades were showing the same failure after some operation time. Figure 1 below shows the blade of the inlet vane control dismounted of the socket.

Figure 1: blade shaft of inlet vane control with too much clearance in the socket

It was assumed that the flow was not homogeneous before it reached the inlet vane control blade, and the use of air guiding plates was considered to correct the flow. Through the use of CFD, this pattern could be more deeply investigated resulting in a superior solution.   

Groh unpacks the process and explains how a better solution was found using CFD: “Each CFD requires four process steps. The first step is the creation of the 3D model of the geometry to be analyzed. The second step is discretization. This involves creating a three dimensional computational mesh in the model for the volume in which the medium flows. The third step is defining the boundary conditions for the simulation and as the fourth step, the simulation of the flow can be performed.”

In this specific instance, the ductwork ahead of the malfunctioning inlet vane control, the blades of the closure unit itself and the suction box behind the closure unit were all rendered in 3D models. Figure 2 below shows the geometry that was analyzed in detail in the computer model. The ductwork upstream and downstream was included to ensure the stability of the calculation in the simulation.

Figure 2: Scope of detailed simulation in the plant

After meshing of the 3D model, a simulation was performed to determine the direction of the stream in the ducting ahead the inlet vane control in more detail. Figure 3 below shows the result of the simulation.

Figure 3: direction of the stream in the ductwork ahead of the inlet vane control

The simulation showed that a separation of the stream led to turbulence in the flow ahead of the closure unit. With the validated conclusions of the simulation, TLT-Turbo was able to investigate different proposed solutions to remedy the problem. Figure 4 below shows the streamline plots of these different solutions.

Figure 4: Comparison of different countermeasures against the turbulence

The conclusion was that a combination of two countermeasures in the ducting would be the most advantageous solution. So ahead of the closure unit, TLT-Turbo installed a suction nozzle that helped guide the incoming flow into the duct (see blue colored suction nozzle in Figure 5 below).

Behind the closure unit, TLT-Turbo also welded a split plate (blue colored plate in Figure 5) into the suction box to help guide the stream further into the inlet vane control ahead of the centrifugal fan.

Figure 5: implemented solution to solve the problem with the inlet vane control

In Conclusion

The use of CFD has become an essential tool to TLT-Turbo for the development of new and more efficient fan types and blades. Instead of building numerous test models for each proposed blade or impeller type with subsequent aerodynamic model testing, different geometries can be compared in the CFD simulation directly. However, the value of CFD doesn´t end there. Increasingly, TLT-Turbo is also using CFD for aerodynamic optimization of flow in customer operating environments.  That includes solving aerodynamic problems such as the example above, and for reducing wear, pressure loss or in general creating a more homogenous flow of the gas or air in the plant to maximize efficiency. Finally, the success of performance improvements as a result of replacing a fan in an existing casing, can be verified.

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Pursuing Air Flow Perfection: 90 Years of Wind Tunnel Innovation

TLT-Turbo have a long-standing tradition of supplying wind tunnels especially for the motor vehicle and aerospace industry. TLT-Turbo were among the first to focus on aero-acoustic wind tunnel fans. As a supplier for some of the world’s most prominent car manufacturers, TLT-Turbo aims to become renowned as a global leader in wind tunnel fans and systems through continual innovation and a deeply ingrained passion for performance.

The development of wind tunnel production at TLT-Turbo started with their ancestral company, Dinglerwerke, who built their first wind tunnel back in 1936. Decades later, the company now known as TLT-Turbo, would be responsible for some of the world’s most notable wind tunnel installations. “From the start we set out to establish a tradition of being pioneers and innovators in this field of ventilation as we recognized the significance of these systems for vehicle testing,” says Volker Szemskat, Vice President of TLT-Turbo.

TLT-Turbo’s first wind tunnel installation for the motor vehicle industry was built in 1940 for FKFS (Research Institute of Automotive Engineering and Vehicle Engines) in Stuttgart. It was a low speed wind tunnel designed for wind speeds of up to 72 m/s. This wind tunnel was later taken over by Daimler.

Testing vehicles in wind tunnels started with projects such as Peugeot’s passing a car through the Eiffel Wind Tunnel at the rue Boileau, in Paris in 1914. The goal was to gain information on how to modify the shape of models to decrease aerodynamic drag. Since then these types of tests have advanced significantly and today, they are becoming more and more relevant as a means of testing for reducing pollutant and noise emissions. “Even the smallest gain in the aerodynamic drag leads to a decrease in consumption of fuel,” Szemskat explains.

In total, over the past 90 years, TLT-Turbo have supplied around 70 wind tunnels and test stands, of which about 30 were delivered for the automotive industry. This includes more than 70 customized fans ranging from 100 kW to 88.000 kW with diameters from 1 to 15 meters. Among these are some of the most notable facilities in the world – such as the ONERA (French Aerospace Center) Transonic Wind Tunnel S1 in Modane, France, being installed in 1949, with a 2-stage counter-rotating fan measuring 15 m in diameter with a drive power of 88.000 kW. This colossal fan remains to this day the largest wind tunnel fan in the world being in continuous operation since 1952.

Another example of the longevity of TLT-Turbo’s fans is the wind tunnel installed for Volkswagen in 1965. Its 9-meter diameter fan has been in operation in operation for over 50 years.

“The combination of our experience, with the field-proven performance and long operational life spans of these fans has made us a trusted supplier across the globe,” says Szemskat.

(Above) Diffuser section of a TLT-Turbo Aero-acoustic Wind Tunnel Fan

This status has been well maintained over the years with clients including Volkswagen, Ferrari, Ford and Audi coming back to TLT-Turbo for repeat orders.

TLT-Turbo’s 145 years of experience in ventilation design and supply has contributed to the innovations and new methods they have been able to apply to their wind tunnel designs. In 2010, TLT-Turbo supplied a fan for an aero-acoustic wind tunnel for the DLR (German Aerospace Center) which features a special blade and guide vane design for particularly low noise generation as well as composite material for the fan blades. Since then, this innovation has been applied to most of their automotive wind tunnel fans.

“Most often the development of innovations in the application of wind tunnels is guided by the needs of a particular client or the project itself. We need to think on our feet to come up with new approaches to solving challenges that arise as a project unfolds. This then informs future designs and installations and ensures that our offering is constantly evolving.”

Some of TLT-Turbo’s latest field-driven innovations include the application of their ‘Cut-off’ and ‘Lean/Sweep’ design that they have applied to their low speed aero-acoustic fan design to reduce blade tone and broadband noise. “We have also been working with the use of composite materials which has allowed us to apply 3D-geometry on the guide vanes which increases efficiency and overall performance,” Szemskat says.

The use of composite materials is also being applied in their current projects for the CAERi and CATARC automotive research institutes in China. These projects are currently in installation and commissioning phase.

For the past 12 twelve years, TLT-Turbo have changed their focus to the centerpiece of wind tunnels; the fan. “In the past, TLT-Turbo supplied turn-key wind tunnel solutions. From 2007, this offering changed to focus solely on the fan itself as the key component of a wind tunnel system. Our clients still benefit from our extensive experience and expertise in complete wind tunnel systems. This allows us to provide a tailored solution because we understand how the separate components interact with each other,” Szemskat reports.

(Above) TLT-Turbo now focuses solely on the fan itself as the key component of a wind tunnel system

“This gives us greater scope for customization. Every fan and its project planning is adapted to its specific installation. Stand-alone drive systems with local operation, control and monitoring systems and their connection to the parent digital control system also form part of our portfolio. Our experience with the supply and installation of turn-key wind tunnels means that we are able to recognize the significance of specific wind tunnel features to the design of the fan.”

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