Een nationale bedrijf Lochristi
Herentals
Awans
THEMA’S 1.Kosten en besparingen in persluchtinstallaties. 2. Consumption and flow measurement
WAAROM ?...
Perslucht is noodzakelijk. Perslucht wordt veel gebruik. Maar : kostelijkste energiebron in een bedrijf.
Kosten van perslucht? 1 m³ perslucht kost: 0.01 € Persluchtlek van 4 mm bij 6 bar: 3900 €/jaar.
Algemeen besluit: De productie van perslucht is zeer duur. Hoe een bestaande persluchtinstallatie optimaliseren en kostenbaten analyse maken?
KOST VAN DE PERSLUCHT 12% 10% 3% 75%
Aankoop
onderhoud
installatie
energie
WAAR BESPAREN ?
WAAR BESPAREN ? Frisse luchttoevoer
Warmterecuperatie
Intelligente sturing
Correct gedimensionneerde hoogrendement compressoren
Lekdetectie Correcte leidingen Correcte behandeling
Persluchtketel correct gedimensionneerd
Analyse van een bestaande compressorinstallatie. • Grondige en professionele analyse door het plaatsen een loggerbox. • De gegevens worden daarna verwerkt en geanalyseerd via een softwareprogramma. • Uitgebreid professioneel rapport.
Persluchtlekken...
HOE LEKKEN OPSPOREN
Debietanalyse en metingen !
Ultrasoondetectie
KOST VAN DE LEKKEN… Gemiddeld gaat: 20 à 25% Van het geinstalleerd vermogen via lekken verloren. Voorbeeld: 20 kW x 0,1 euro/kwh x 6000 H/jaar = 12.000 euro/jaar IS DIT NIET VEEL TE VEEL ????
Partners: Electrabel, Energiek, E-Ster,Enprove,…..
Waar zijn de lekken? Lage kwaliteit of slecht onderhouden snelkoppelingen . Slecht onderhouden cilinders en ventielen Blaaspistolen Aftappen Veiligheidsventielen Koppelingen en flenzen « structurele » lekken…(antenne-effect)
DRUKVAL... 1 bar drukval = 7% van het compressorvermogen. Waar? • Te kleine leidingen, antennenet en afsluiters,te korte bochten… • filters en luchtbehandeling: gebruik alleen filters en drogers met minimaal drukverlies, vervang tijdig de filterelementen.
FILTERELEMENTEN.
Oude versie of vervuilde filterelementen.
Nieuwe uitvoering met lagere drukval over de filterelementen.
Persluchtfilters. Hoge kwaliteit perslucht volgens internationale normen. Gebruikskosten die laag aanvangen en blijven. Gegarandeerde prestaties. Lage drukval.
BUFFERTANKEN Een buffertank is nooit te groot, maar vaak te klein. De buffertank heeft een directe invloed op het energie verbruik.
TE KLEINE TANK?
INVLOED VAN DE TANK ? Invloed van het volume van de tank op het energie verbruik 140,0
ESD110 tank 3000L
120,0
ESD110 tank 5000L 100,0
ESD110 tank 17000L
kWh, verbruik
VS130 tank groter als 2000l 80,0
60,0
40,0
20,0
0,0 0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
m3/min, persluchtverbruik JVH mei 2006
Intelligente sturingen. Pressure transmitter
Interface card
DigiPilot
RS485
AirPilot
COMPRESSOR REGELSYSTEMEN
Start - Stop Vollast - Nullast Combinatie Start/Stop en Vollast/Nullast Proportionnele aanzuigklep Combinatie proportionnele aanzuigklep en Vollast/Nullast Snelheidsregeling of frequentiesturing
TOERENTALREGELING AIR DEMAND IN NET
PRESSURE
RO TATIO N SPEED
immediate stop at VS10 and VS 20
Vollast / VS Gardner Denver
VERGELIJK TUSSEN TOERENTALREGELING EN VOLLAST/NULLAST 50
40
kW
30
ES 37 met 1.5 m3 tank
20
Max 9 bar, Min 8.5 bar
10
0 0
1
2
3
4
5
persluchtverbruik, m3/min VS 40
ES 37
6
7
Voorbeeld VS 21 ENERGIEBESPARING VS 20 vs ESS 18 30 25
kwh
20
Aantal draaiuren:
8760 h / jaar
Energiekost:
€ 0,1 / kWh
15 10 5
Jaarlijkse besparing: 50808 kWh
0 0
1
2 m3 / min VS20
3
ESS18
4
(8760 u/j x 5,8 kW, bij 60 % belasting) Jaarlijkse besparing € 5080
Frequentiegestuurde compressoren:
TURN-VALVE.
•
TURN – VALVE systeem verandert het verplaatst volume van de compressor.
•
VS compressor verandert het debiet door snelheidsregeling van de compressor.
Mogelijke warmte recuperatie uit compressoren: Totaal elektrisch vermogen 100%
Stralingwarmte van de aandrijfmotor = 9% Warmterecuperatie van de oliekoeler = 72%
Stralingswarmte = 2%
Warmterecuperatie van de nakoeler = 13% Overblijvende warmte in de perslucht = 4%
Onder ideale omstandigheden kan 94% van de energie gerecupereerd worden.
WARMTERECUPERATIE MET LUCHTGEKOELDE COMPRESSOREN
WARMTERECUPERATIE MET LUCHTGEKOELDE COMPRESSOREN
Warmtewisselaar.
VOORBEELD… INSTALLATIE: 100 KW 1 bar drukvermindering Vermindering van de lekken van 20 tot 25% TOTAAL gemakkelijk te halen
22 kw
OF : 0,1€ x 6000 h x 22 kw
13200 €/JAAR
VS toerentalgeregelde machine: 30% (100 kW – 30 kW) = Bijkomende besparing
7 kW 15 kW
30 kW x 6000 u x 0.1 €/kwH=
18.000 €/JAAR
TOTAAL : 31.200 €/JAAR
Persluchtdrogers
Droger Technofluid
0,4
Droger 1 Droger 2 0,3
pressure drop (bar)
Droger 3
0,2
0,1
0 0
2000
4000
6000
8000
10000
Air flow (m3/h FAD 20°C)
Adsorptiedrogers
Niveau- en tijdsgestuurde magneetkleppen
Draaibare boveninlaat Bijbehorende aansluiting Onder inlaat
€ € € €
Magneetkern voeler 2-Punts Regeling
Steker aansluiting Condensaat voorsturing Membraanventiel met grote oppervlakte
Doorstromingsregelaar
Condensaat behandeling:
ONZE TROEVEN • Kwaliteitsproducten
•Gereputeerde en betrouwbare partners
Productspecialisten beschikbaar
Volledige medische-installatie onder één adres inclusief keuring Leveren en plaatsen van medische perslucht- en vacuümcentrales conform aan de Medische Europese Pharmacopoeia ISO 7396-1:2007
Hospivac V
Oplossingen op maat eventueel gemonteerd in externe container
Eigen service en onderhoudsdienst 24/24 uur ter beschikking
Consumption and flow measurement Arthur Scheffer
De Voordelen van verbruiksmetingen
power input in kW
outlet pressure p2 intake temperature T1
outlet volume V2
intake pressure p1 intake humidity Frel1 outlet temperature T2
a) Bewijs van de compressor capaciteit b) Bewijs van het totale luchtverbruik in een firma
De Voordelen van verbruiksmetingen
c) Informatie over het verbuik door bedrijfsonderdelen en of machines
d) Meer informatie over e) Vaststellen van de hoeveelheid kosten calculatie van het lekkages (bijvoorbeeld in het gemaakte produkt weekend)
Kosten verdeling perslucht
Kosten verdeling perslucht
Financiele kosten in Euro/jaar
70.000 60.000 50.000 40.000
25 % Lekkages 30 % lekkages
30.000
50 % lekkages
20.000 10.000 0 0
50
100
150
200
Capaciteit van de compressor [kW]
250
300
Waarom is flowmeting zo belangrijk! Perslucht is niet voor niets!! Voorbeeld: Gemiddelde productie bedrijf Groote Tipische compressor capaciteit Effectiviteits factor Electrisch vermogen Dagelijkse werkuren Jaarlijkse werkdagen Energiekosten Lekkages
200 medewerkers 16m³/min = 960 m³/h 80% inclusief nachtstand 100 kW 2 shifts = 16 uur 276 dagen = 4416 uur 4416 h x 80 kW x 0.11 € 38,000 € geschat. 20 to 30% van het totaal, verbruik wat het gemiddelde is voor oudere productie lokaties Berekend ongeveer €. 10,000!!
Jaarlijkse energie verlies door lekkages
Diameter lek
Lucht verlies bij
Energie verlies bij
Kosten bij
mm
6 bar (l/s)
12 bar (l/s)
6 bar (kWh)
12 bar (kWh)
6 bar (€)
12 bar (€)
1
1.2
1.8
0.3
1.0
144
480
3
11.1
20.8
3.1
12.7
1,488
6,096
5
30.9
58.5
8.3
33.7
3,984
16,176
10
123.8
235.2
33.0
132.0
15,840
63,360
(Source: www.druckluft.effizient.de; kWh x 0,06 € x 8.000 Bh/a)
Verliezen door ongecontroleerde groei
Source: VDMA seminar "Economic pressure supply", 2000
flange
valve
junction
• Lange ledingen • kleine interne diameters • korte bochten • fittingen en andere verbindingen
extension
reduction
T-fitting
3D bends
Druk verliezen: 2D-bends
Druk verlies
p bar
p 0 at: • ball valves with full passage • flap valves
Kosten door drukverliezen: Een verhoging van de luchtdruk met 1 bar geeft ongeveer een verhoging van de energie kosten van 6-10%. Source: Druckluft Effizient, Fraunhofer ISI, Karlsruhe
Pas de leiding diameters en het vebruik aan!
Te kleine leidingen zorgen voor te hoge vrijvingsverliezen en daardoor hoge energiekosten! Vmax maximaal 6 m/s
drukverliezen door filters
dp bar
Leiding netwerk
0.1
accesoires
0.5
per dryer (without filter)
0.1 – 0.3
prefilter
0.1 – 0.3
high performance filter
0.1 – 0.3
activated carbon filter
0.1 – 0.3
sterile filter
activated carbon filter secondary filter 1 µm
dp=1.25 bar
warm generated adsorption dryer without external energy
+ 11 – 13 % additional costs
micro filter 0.01 µm cyclone separator
Laminaire / turbulente flow
Afhankelijk van de leiding diameter en de snelheid van de lucht kann de flow van de lucht door de leiding laminair of turbilent zijn.
Normale en Standaard m³
Door de flow weer te geven bij een standaard temperatuur en standaard druk zijn we in staat deze waarden te vergelijken!
Physical standard cubic meter:
Compressor industrie:
DIN 1343
DIN 1945, ISO 1217
p = 1013 mbar Tabs = 273,1 K T = 0°C
p = 1000 mbar Tabs = 293.1 Kelvin T = 20 °C
+ 8,7 % Example: V = 100 m³/h
V = 108,7 m³/h
Gas law
p1 * V1 = p2 * V2
p = absolute druk in bar V = Volume in m³
De gas wet zegt dat het product van het volume en de druk constant blijft indien de temperatuur constant blijft.
Vanuit deze formule is te concluderen dat de druk zal verdubbelen indien het volume wordt gehalveerd (gecomprimeerd).
p1 * V1 = p2 * V2 1 (bar) * 10 (m³) = 2 (bar) * 5 (m³)
Gas law
V1 = V2 T1 T2
V1 ΔV = ΔT T1 *
V = Volume T = absolute temperatuur in Kelvin
Volgens de gas wet is het volume direct proportioneel aan de temperatuur van het gas.
General gas law
p1 *V1 T1
=
p2 *V2 T2
V = Volumen T = absolute Temperatur in Kelvin
De general gas law is een combinatie van beide andre wetten en geeft weer hoe druk, temperatuur en volume elkaar beinvloeden. Zodra 1 van de waarden verandrd betekend dit dat tenminste 1 andere waarde ook dient te veranderen.
Volume flow / massa flow
10 m³ 1 m³
Omgevingscondities: p = 1 barabs rho = 1.2 kg/m³ Volume: 10 m³ Massa: 12 kg
Compressor: Pressure increase: 10 bar
Conditie 2*: p = 10 barü rho = 12 kg/m³ Volume: 1 m³ Massa: 12 kg
Omgevingscondities:
Conditie 2*:
Operating volume flow: 10 m³/h
Operating volume flow: 1 m³/h
Massa flow 12 kg/h
Massa flow 12 kg/h
(Standard) volume flow: 10 m³/h
(Standard) volume flow: 10 m³/h *=after temperature reduction
60
Volume flow / massa flow
Condition 2*: p = 10 barü rho = 12 kg/m³ Volume: 1 m³ Mass: 12 kg
Ambient condition: atmosphere p = 1 barabs rho = 1.2 kg/m³ Volume: 10 m³ Mass: 12 kg
Compressor: Pressure increase: 10 bar
Meetgegevens met:
Meetgegevens met:
Thermische massa flow sensor: 10 m³/h
Thermische massa flow sensor: 10 m³/h
Vleugelrad anemometer: 10 m³/h
Vleugelrad anemometer: 1 m³/h
Volume flow / massa flow
Voorbeeld:
compressor comprimeerd tot 10 bar, 1“ buis, di 25mm vane
Conditie 1:
V = 10 m3/h v ∙ A ∙ Pl ∙3600 v= V A ∙ Pl = 10 0.000491 ∙ 3600 ∙ 0.714 = 7.93 m/s
Conditie 2: 10 bar
1 m3/h 0.793 m/s 1 m3/h
CS probe
massa flowmeter = onafhankelijk van druk en temp.
Thermische massa flowmeter
• Meet de energie benodigd om een verwarmde weerstand op een constante temperatuur te houden
• Directe meting van Massa flow in het gas / lucht • Laat direct de standaard flow zien
Thermische massa flowmeter
• De sensor bestaat uit 2 platinum weerstand sensoren • R1 meet de gastemperatuur • R2 is verwarmd tot een constante verhoogde temperatuur en wordt door het langskomende gas / lucht afgekoeld • des te meer energie er in R2 gestopt moet worden om deze op temperatuur te houden des te hoger is de langskomende massa flow
Directe / indirecte thermische massa flowmeting
= algemene volume flow = deel volume flow
Restrictie
Direct
Indirect
Voordelen:
Nadelen:
- sensor kann eenvoudig worden gereinigd - Zogoed als geen druk verlies - sensor kann worden verwijderd onder druk
- sensor Kann niet worden gereinigd - Hoge druk verliezen door restrictie - sensor kann alleen worden verwijderd door het drukloos maken van dat deel van het net. - Het kleine deel van de meetkamer kann dicht gaan zitten door vervuiling
Thermische massa flowmeter
• Directe meting van de standaard volume flow in Nm³/h (massa flow) • zeer nauwkeurig ook in lage snelheden Geschikt voor lek en verbruiksmetingen • onafhankelijk van druk en temperatuur
• Thermische massa flowsensor! • Snel en eenvoudig te installaeren onder druk via een ½“kogelkraan
Meetbereik / methode vergelijking
mm
Inch
CS max. version (thermal method) referred to 20 °C, 1,000 mbar
Vortex
Turbine
Nozzle
operating cubic metres
operating cubic metres
referred to 0°C and 1,013 mbar
20 mm
3/4"
0.4…120 m³/h
6…50 m³/h
-
-
25 mm
1"
0.6…200 m³/h
8…60 m³/h
2.5…25 m³/h
33…500 m³/h
40 mm
1 1/2"
1.5…500 m³/h
18…180 m³/h
5…70 m³/h
-
50 mm
2"
2.5…800 m³/h
30…300 m³/h
6…100 m³/h
133…2,000 m³/h
80 mm
3"
7…2,200 m³/h
70…700 m³/h
10…200 m³/h
-
100 mm
4"
12…3,600 m³/h
100…1,000 m³/h
25…400 m³/h
666…10,000 m³/h
150 mm
6"
25…8,800 m³/h
200…2,000 m³/h
40…1,000 m³/h
1,466…22,000 m³/h
200 mm
8"
33…11,700 m³/h
400…4,000 m³/h
100…1,600 m³/h
-
250 mm
10"
52…18,900 m³/h
600…6,000 m³/h
160…2,500 m³/h
-
300 mm
12"
80…26,400 m³/h
1000…10,000 m³/h
250…4,000 m³/h
-
De voordelen van toegepaste meettechniek van CS Instruments?
• Installatie van een VA 400 verbruik sensor via een standaard 1/2" kogelkraan valve onder druk
1/2" mounting thread
1/2" ball valve closed
De voordelen van toegepaste meettechniek van CS Instruments?
• gegrafeerde insteekdiepte schaal voor accurate plaatsing in het midden van de leiding. mounting depth = x + y engraved depth scale
dA = outer diameter
dA
x
safety ring
y
x = dA 2
De voordelen van toegepaste meettechniek van CS Instruments? Er zijn 2 mogelijkheden voor het plaatsen van een flowmeting A aangelaste ½“schroefdraad
B installeeer een boorkraag
Installatie van een Flowsensor
Installatie zonder aanwezige kogelkraan of aangelast schroefdraad : bevestig een boorkraag op de leiding
Boorkraag met 1/2/“kogelkraan
Geplaatste boorkraag met ½“ kogelkraan
Installatie van een Flowsensor
Boor een gat onder druk door middel van een speciale boor
Gesinterde filter vangt het slijpsel en boorvuil op door de aanwezige druk in de leiding
Installatie van een Flowsensor
Het kann niet sneller of eenvoudiger: - Kies de meetplaats, rechte meet sectie, ideaal 15 x diameter voor en 5 x diameter na meting - plaats de boorkraag stevig op de leiding
- Plaats de speciale boor op de kogelkraan,en boor een gat. - Laat de lucht stromen om geen vervuiling in de leiding te krijgen
- Sluit de kogelkraan en verwijder de boor. - Plaats de insteekflowmeter in de leiding
Is de leidingdiameter belangrijk? Volume flow = luchtsnelheid * (d2/4) * π buisdiameter Buitendiameter buis [inch]
Binnen diameter buis [mm]
Luchtsnelheid
Volume flow
[m/s]
[m3/h]
6
150.0
20
1064
6
159.3
20
1202
6
182.5
20
1578
6
190.0
20
1712
Flow station DS 300 met flow richting Indicatie in beide richtingen.
Special features: • preciese flow en verbruiksmeting in beide richtingen • Verschillende indicaties van actueel verbruik (m³/h resp. m³/min etc.) aparte optelling van het totale verbruik (m³ resp. l)
Volume flow calibration bij CS Instruments
Calibration range: Accuracy of the reference:
from 0 to 4,000 m³/h under pressure at 6 bar between 0.5 and 1 % of the measured value
Verbruiksmetingen in persluchtsystemen
Vroeger: 1.: 2.: 3.:
Vaststellen van het totale verbruik Compressor load bij nieuwe aanschaf e.d. Lekdetectie in het leidingsysteem
Enkel een paar metingen per bedrijf
Vandaag: 1.: Kosten calculaties voor losse onderdelen van het systeem 2.: Uitgebreid overzicht van de verschillende verbruikers in een systeem 3.: Uitgebreid overzicht van lekkages binnen het systeem.
DS 500 Intelligent chart recorder for compressed air and gases
Kort overzicht van voordelen •
duidelijke layout: 7“ kleuren touch screen
•
Veelzijdig: tot op 12 optionele sensoren …
•
Easy: eenvoudige in gebruik, automatische sensor detectie …
•
Betrouwbaar: slaat alle gemeten data op 4 alarmeringen volledig instelbaar..
•
Geschikt voor industriele toepassingen: Metalen behuizing IP 65 of plaatsing in een paneel …
•
meetdata beschikbaar via internet: Network-compatible en beschikt over eigen webserver …
•
Intelligente: dagelijkse/ weekelijkse/ Maandelijkse rapporten …
•
… bespraart tijd en kosten tijdens installatie
DS 500 Intelligent chart recorder for compressed air and gases
Real time measured values All measured values can be seen at a glance. Threshold exceedings are indicated in red colour. A “measuring site name“ can be allocated to each sensor.
Graphic display This display replaces the former evaluation of ordinary paper chart recorders and offers lots of advantages. The time axis can be moved by a finger slide. The “zoom function by finger movement“ which enables an analysis of peak values is unique.
DS 500 Intelligent chart recorder for compressed air and gases
Real time measured values and graph Additionally to the measurement curves the real time value is indicated as well.
Statistics and reports Different to ordinary chart recorders the DS 500 offers not only the recording of the measured data but also the evaluation of all consumption sensors optionally as daily/weekly/monthjly report at the push of a button. It is no longer necessary to read-out the counter and transfer the values manually into a list. the reports can be prinjted out without any additional software. This saves time and money and simplifies the evaluation enourmously.
DS 500 Intelligent chart recorder for compressed air and gases Data transfer via USB stick or USB cable
CS Soft Professional for DS 500
DS 500 Intelligent chart recorder for compressed air and gases Data transfer, remote maintenance and consumption analysis via web server and integrated Ethernet interface, Modbus, RS 485 …
PLC / Scada System RJ 45
RS 485/ Modbus RTU
Ethernet Modbus TCP
World Wide Web
DS 500 Intelligent chart recorder for compressed air and gases
View: Current measurement values • Load background image • Place/fix window with measurement values • Red measurement values in case of alarm exceeding
Graphical chart with zoom function • Selection of the measuring channels to be indicated • Easy zoom in zoom out • up to 8 y-axis • Quick access to day, week, month view
DS 500 Intelligent chart recorder for compressed air and gases Verbruik analyse (d.m.v. optionele “consumption report“) Unit Hall 1
DS 500 Channel A1
m³
Counter beginning
m³
Counter end
m³
Monthly consumption
m³/h
Average consumption
m³/h
Feb 10
Mar 10
Apr 10
May 10
Jun 10
Jul 10
Aug 10
Sep 10
Oct 10
Nov 10
Dec 10
Sum 2010
9.560
18.440
26.550
34.502
43.201
50.458
59.988
67.313
75.412
83.254
89.421
98.451
18.440
26.550
34.502
43.201
50.458
59.988
67.313
75.412
83.254
89.421
98.451
107.513
8.880
8.110
7.952
8.699
7.257
9.530
7.325
8.099
7.842
6.167
9.030
9.062
97.953
17,6
16,1
15,8
17,3
14,4
18,9
14,5
16,1
15,6
12,2
17,9
18,0
16,2
Min value
3,5
3,5
3,7
3,7
3,7
3,8
3,9
3,9
3,9
3,9
3,9
3,9
m³/h
Max. value
37,7
38,0
38,5
35,1
35,8
36,1
37,2
37,1
36,8
37,3
37,5
37,5
€
Costs
133
122
119
130
109
143
110
121
118
93
135
136
Channel A2
m³
Counter beginning
24.750
57.002
87.541
113.245
113.245
138.451
167.865
195.354
219.874
248.798
279.477
312.313
Machine 2
m³
Counter end
57.002
87.541
113.245
113.245
138.451
167.865
195.354
219.874
248.798
279.477
312.313
345.554
m³
Monthly consumption
32.252
30.539
25.704
0
25.206
29.414
27.489
24.520
28.924
30.679
32.836
33.241
m³/h
Average consumption
64,0
60,6
51,0
0,0
50,0
58,4
54,5
48,7
57,4
60,9
65,2
66,0
m³/h
Min value
11,4
11,5
11,5
0,0
11,6
11,7
14,7
14,7
14,8
14,8
14,8
14,8
m³/h
Max. value
97,4
94,2
95,5
94,5
94,2
95,6
95,6
95,8
100,7
97,4
95,2
96,2
€
Costs
484
458
386
0
378
441
412
368
434
460
493
499
m³
Monthly consumption
41.132
38.649
33.656
8.699
32.463
38.944
34.814
32.619
36.766
36.846
41.866
42.303
418.757
€
Costs
617
580
505
130
487
584
522
489
551
553
628
635
6.281
m³/h
Average consumption
81,6
76,7
66,8
17,3
64,4
77,3
69,1
64,7
72,9
73,1
83,1
83,9
Machine 1
Sum Hall 1
Jan 10
1.469 €
320.804
4.812 €
Thank you very much for your attention!
VRAGEN ?
