Persluchttechniek Grondbeginselen, tips en suggesties

www.kaeser.com

Persluchttechniek Grondbeginselen, tips en suggesties

Weet u hoe hoog uw persluchtkosten zijn?

Inhoudsopgave

04

1. Wat is perslucht?

Indien u hiervan het fijne wilt weten, dan kunt u bij ons een persluchtverbruiksanalyse (ADA) aanvragen.



06

2. Perslucht rendabel behandelen



08

3. Waarom eigenlijk persluchtdroging?

Meer informatie vindt u ook in de hoofdstukken 11 tot 13 of in onze brochure „Analyse en advies“.



10

4. Condensaat juist afvoeren



12

5. Condensaat voordelig en betrouwbaar behandelen



14

6. Efficiënte compressorsturingen

16 7. Drukbandsturing: Optimale afstemming van de compressoren op het verbruik

18

8. Energie besparen door warmteterugwinning

20 9. Energieverliezen vermijden (1): Nieuwe planning persluchtnet



22 10. Energieverliezen vermijden (2): Sanering persluchtnet 24 11. Compressorstations juist plannen (1): Persluchtverbruiksanalyse (ADA)

Meer informatie en hulpmiddelen voor de correcte planning van uw persluchtvoorziening vindt u op het internet op: www.kaeser.nl > Service > Advies en analyse

26 12. Compressorstations juist plannen (2): Berekenen van het meest rendabele concept 28 13. Compressorstations juist plannen (3): Persluchtverbruiksanalyse – Berekenen van de actuele situatie



30

14. Compressorstations juist plannen (4): Efficiënte koeling van het compressorstations: luchtkoeling

32 15. Persluchtsystemen correct gebruiken: Betrouwbaarheid en optimalisering van uw kosten op lange termijn

Weet u hoe hoog uw persluchtkosten zijn?

Inhoudsopgave

04

1. Wat is perslucht?

Indien u hiervan het fijne wilt weten, dan kunt u bij ons een persluchtverbruiksanalyse (ADA) aanvragen.



06

2. Perslucht rendabel behandelen



08

3. Waarom eigenlijk persluchtdroging?

Meer informatie vindt u ook in de hoofdstukken 11 tot 13 of in onze brochure „Analyse en advies“.



10

4. Condensaat juist afvoeren



12

5. Condensaat voordelig en betrouwbaar behandelen



14

6. Efficiënte compressorsturingen

16 7. Drukbandsturing: Optimale afstemming van de compressoren op het verbruik

18

8. Energie besparen door warmteterugwinning

20 9. Energieverliezen vermijden (1): Nieuwe planning persluchtnet



22 10. Energieverliezen vermijden (2): Sanering persluchtnet 24 11. Compressorstations juist plannen (1): Persluchtverbruiksanalyse (ADA)

Meer informatie en hulpmiddelen voor de correcte planning van uw persluchtvoorziening vindt u op het internet op: www.kaeser.nl > Service > Advies en analyse

26 12. Compressorstations juist plannen (2): Berekenen van het meest rendabele concept 28 13. Compressorstations juist plannen (3): Persluchtverbruiksanalyse – Berekenen van de actuele situatie



30

14. Compressorstations juist plannen (4): Efficiënte koeling van het compressorstations: luchtkoeling

32 15. Persluchtsystemen correct gebruiken: Betrouwbaarheid en optimalisering van uw kosten op lange termijn

Met de perslucht is het niet anders gesteld dan met alle andere dingen in het leven: het gevaar schuilt dikwijls in een klein hoekje en een kleine oorzaak kan soms grote gevolgen hebben, zowel in positieve als

1. Wat is perslucht? in negatieve zin. Ook zien de dingen er nader beschouwd soms heel anders uit dan ze op het eerste gezicht lijken. Zo kan perslucht in ongunstige omstandigheden duur en onder optimale voorwaarden daarentegen zeer economisch zijn. Het is goed mogelijk dat onze tips u op lange termijn meer doen besparen dan het advies van uw beleggingsadviseur. In dit hoofdstuk geven wij een uitleg over de veel gebruikte compressorterminologie en leggen wij u uit waar u in het bijzonder op moet letten. 1. De capaciteit De capaciteit van een compressor is het volume lucht dat de compressor comprimeert en in de leidingen van het persluchtnet stuurt. De correcte manier om dit te meten is bepaald in DIN 1945, Deel 1 , Bijlage F en in ISO 1217, Bijlage C. Bovendien was er vroeger nog de CAGI-Pneurop-aanbeveling NP 2 CPTC 2. Het meten van de capaciteit gaat als volgt: eerst worden temperatuur, atmosferische druk en luchtvochtigheid gemeten aan de luchtingang van de volledige installatie. Vervolgens worden de maximale bedrijfsdruk, de tempera-

4

tuur van de perslucht en de afgegeven capaciteit gemeten aan de persluchtuitgang van de compressorinstallatie. Tenslotte wordt bij de persluchtuitgang het gemeten volume V2 met behulp van de gasvergelijking (zie grafiek 1) terug-

Nominaal motorvermogen

gerekend naar de aanzuigvoorwaarden. Het resultaat van deze berekening is de capaciteit van de compressorinstallatie. Deze mag niet verward worden met de capaciteit van het compressorblok (blok capaciteit).

V1 =

V2 x P2 x T1 T2 x F 1

Let op: DIN 1945 en ISO 1217 en de vroegere CAGI-Pneurop-aanbeveling PN 2 CPTC 1 geven alleen de capaciteit van het compressorblok weer. 2. Afgegeven vermogen van de motor Hieronder verstaan we het vermogen dat de aandrijfmotor van de compressor mechanisch afgeeft aan de motoras. De optimale waarde van het motorasvermogen waarbij het rendement en de cos

ϕ een optimale waarde bereiken zonder overbelasting, is het nominale motorvermogen. Dit wordt op het typeplaatje van de elektromotor aangegeven. Let op! Wanneer het afgegeven motorvermogen te veel afwijkt van het nominale vermogen, dan werkt de compressor niet optimaal en/of is hij onderhevig aan grotere slijtage. 3. Specifiek vermogen Men definieert als specifiek vermogen van een compressor als de verhouding tussen opgenomen elektrische energie en het afgegeven luchtcapaciteit bij een bepaalde bedrijfsdruk. Het opgenomen elektrisch vermogen is de som van het elektrisch opgenomen vermogen van alle aandrijvingen die in een compressor aanwezig zijn, zoals hoofdmotor, ventilatormotor, oliepompmotor, stilstandverwarming enz. Wanneer een rendementsberekening nodig is, moet deze op basis van de totale compressorinstallatie en de maximale bedrijfsdruk zijn. Daarbij wordt dan de waarde van het totaal elektrisch opgenomen vermogen bij maximum druk gedeeld door de waarde van de installatiecapaciteit bij maximale druk. 4. Elektrisch opgenomen vermogen Het elektrisch opgenomenvermogen is het vermogen dat de aandrijfmotor.

van een compressor bij een bepaalde mechanische belasting van de motoras (afgegeven motorvermogen) aan het elektrisch net onttrekt. Deze is, rekeninghoudend met de motorverliezen, hoger dan het afgegeven motorvermogen. Motorverliezen zijn o.a. elektrische en mechanische verliezen door de motorophanging en ventilatie. Het ideale elektrisch opgenomen vermogen in het nominale punt P kan berekend worden door de formule: Un, ln, en cos ϕn staan op het typeplaatje van de elektromotor.

P = Un x ln x √3 x cos ϕn

de bedrijfstemperatuur van ca. 80 K bij een temperatuurreserve van 20 K vergeleken met isolatieklasse F heeft, is,

Inwendige motorverliezen, inbegrepen in het motorrendement

Energieverbruik

5. EPACT – de nieuwe formule voor een energiebesparende aandrijving Pogingen van de USA om de energiebehoefte van draaistroomasynchroonmotoren te verminderen, resulteerden in 1997 tot de in werking treding van de „Energy Policy Act“ (kortweg EPACT). Sinds 1998 biedt Kaeser ook in Europa schroefcompressoren aan die beantwoorden aan deze strenge norm. De EPACT-motoren bieden belangrijke voordelen: a) lagere bedrijfstemperaturen De door opwarming en wrijving ontstane interne rendementsverliezen kunnen bij kleinere motoren oplopen tot 20% van het opgenomen vermogen, bij motoren vanaf 160 kW tot 4 à 5 %. EPACT-motoren daarentegen hebben een duidelijk lagere opwarming en vandaar ook minder warmteverliezen: Terwijl een conventionele motor bij normale belasting een verhoging van

c) 6 procent meer perslucht met minder energie Minder warmteverliezen leiden niet alleen tot verhoogde rentabiliteit. Door

Afgegeven persluchthoeveelheid

Teruggevoerd elektrisch vermogen

onder gelijke omstandigheden, bij een EPACT-motor, de temperatuurverhoging slechts ca. 65 K en de temperatuurreserve 40 K. b) langere levensduur Lagere bedrijfstemperaturen betekent voornamelijk een lagere thermischebelasting van de motor, de lagers en de aansluitdoos. Dit resulteert als tweede voordeel een langere levensduur van de motor.

de nauwkeurige afstemming van de compressoren op de mogelijkheden van de EPACT-motoren kon KAESER de capaciteiten van de installaties met 6 % verhogen en de specifieke vermogens met 5 % verbeteren. Dit betekent: hoger pompvermogen, kortere compressorlooptijden en lagere energiekosten per opgewekte kubieke meter perslucht.

5

Kies naar gelang de behoefte/toepassing de gewenste graad van behandeling: Persluchtbehandeling met koeldroger (drukdauwpunt + 3 °C)

Deze hangt natuurlijk heel erg af van de omgevingscondities. In een omgeving met een normale belasting door industrie en verkeer kan het gehalte aan koolwaterstof tussen 4 en 14 mg/ m³ lucht bedragen. In industriële omgevingen waar olie als smeer-, koel en procesmedium wordt gebruikt, kan het gehalte aan minerale olie in de lucht ver boven 10 mg/m³ liggen. Hier komen dan nog meer vervuilende stoffen bij zoals

6

b) Persluchtkwaliteit bij fluidof oliegesmeerde compressoren Bij olie- en fluidgekoelde compressoren daarentegen worden de agressieve stoffen in de lucht door de koelvloeistof (olie) geneutraliseerd en vaste stofdeeltjes uit de lucht gewassen. Ondanks de hogere zuiverheidsgraad van de geproduceerde lucht geldt ook voor deze vorm van compressie, dat het niet kan zonder behandeling. Alleen olievrije en oliegekoelde compressie volstaan niet om persluchtkwaliteit volgens ISO 8573-1 te verkrijgen.

1

4

1

verfspuiten, poederlakken

1

4

1

verpakken, stuur- en instrumentenlucht

1

4

2

algemene werklucht, zandstralen van hoge kwaliteit

2

4

3

staalstralen

2

7

3

staalstralen zonder kwaliteitseisen

KAESER

7

FST

* FFG

T

*

DHS DHS

*

DHS 1

FE

FF

DHS

FC

4

compressor THNF

ECD

Aquamat

bij KAESER-schroefcompressoren

transportlucht voor waterzuiveringsinstallaties

3

9

4

geen kwaliteitsvereisten

8

9

5

KAESER

op aanvraag

FB 3

KAESER

KAESER

KAESER

KAESER

KAESER

KAESER

DHS

KAESER

weefgetouwen, fotolab's

FF

KAESER

1

ZK

KAESER

4

T

FE

KAESER

1

ACT

Filter Persluchtketels

*

KAESER

1

FD

Opstelling bij sterk schommelende persluchtbehoefte

KAESER

4

DHS

*Koeldrogers, van de series TG tot TI kunnen met FE-microfilter worden uitgerust.

andere installatie(s)

Persluchtvreemde stoffen:

+ + + +

stof – water/condensaat – olie – bacteriën –

voor niet tegen vorst beschermde persluchtnetten: persluchtbehandeling met adsorptiedroger (drukdauwpunt tot -70 °C)

proceslucht, farmaceutische industrie

1

1-3 1

fotolab's

1

1-3 1

bijzonder droge transportlucht, verfspuiten, fijndrukregelaar

2

1-3 2

AT FE ZK

FG

FD

AT

FE

ECD

compressor THNF Aquamat

DHS

olievrij compressie in dit drukbereik economisch bedenkelijk. Hierbij komt nog, dat de perslucht uit „olievrije“ compressoren door aangezogen zwaveldeeltjes en het condensaat dat vrijkomt, agressief is. 4. Behandeling met het zuivere luchtsysteem van KAESER Moderne fluid- of oliegesmeerde schroefcompressoren hebben een rendement dat 10 % hoger ligt dan dat van olievrije compressoren. Het door KAESER voor fluid- of oliegesmeerde schroefcompressoren ontwikkelde sys-

klasse ISO 8573-1

KAESER

KAESER

Filter Persluchtketels

op aanvraag

FST

DHS

KAESER

KAESER KAESER

1

ACT

KAESER

opaanvraag 1-3

DHS

Opstelling bij sterk schommelende persluchtbehoefte

KAESER KAESER

1-3 1

FD

KAESER

2

DHS FE

KAESER

technische installaties voor het verkrijgen van zeer zuivere lucht en ruimtes

1-3 1

KAESER

lakinstallaties

1

FST

KAESER

chipproductie, optiek, voedings-en genotmiddelenproductie

Filtratiegraden:

op aanvraag

KAESER

olie kiemen

KAESER

water

technische installaties voor het opaanverkrijgen van zeer zuivere lucht vraag 1-3 1 en ruimtes farmaceutische industrie, melkerijen, 1 1-3 1 brouwerijen

KAESER

a) Persluchtkwaliteit bij „olievrije“ compressoren Het volgende geldt in het bijzonder voor compressoren met olievrije compressie. Wegens de in punt 1. genoemde belastende stoffen in de lucht is het niet mogelijk om met een compressor die alleen over een stoffilter van 3 micron beschikt, olievrije perslucht te produceren. Olievrije compressoren beschikken buiten dit soort stoffilters niet over andere behandelingscomponenten.

1

farmaceutische industrie

stof

3. Keuze van het juiste compressorsysteem Als voor bepaalde toepassingen olievrije en voor andere olie- of fluid gesmeerde compressoren worden aanbevolen, zou dat alleen vanuit het oogpunt van het rendement en niet vanuit het oogpunt van de persluchtkwaliteit, die met dat type van compressor bereikbaar is, mogen zijn. Het rendement wordt namelijk bepaald door de energie- en onderhoudskosten, die tot 90 % van de kosten voor persluchtproductie kunnen uitmaken. Het grootste gedeelte 75 tot 85 % komt voor rekening van de energiekosten. In het lagedrukbereik van 500 mbar (a) tot ca. 3 bar (a) zijn olievrije systemen zoals blowers [tot 2 bar (a)] qua energie zeer gunstig. In het bereik van 4 tot 16 bar (a) daarentegen zijn fluidof oliegesmeerde schroefcompressoren veel rendabeler dan de zogenaamde „olievrije“ compressoren. Want al vanaf 5 bar (a) moeten olievrije compressoren met twee compressiefasen worden uitgerust om een redelijke verhouding tussen opgenomen vermogen en perslucht capaciteit te bereiken. Het grote aantal noodzakelijke koelers, hoge toerentallen, een enorme sturingstechnische inzet, waterkoeling en hoge aanschafkosten maken het gebruik van

4

1

KAESER

2. Waarom behandeling? Elke compressor, ongeacht het type, werkt als een gigantische stofzuiger die vuile stoffen opneemt. Deze stoffen worden door compressie van de lucht geconcentreerd en zouden indien niet behandeld, aan het persluchtnet worden doorgegeven.

c) Persluchtdroging als basis De basis voor elke persluchtbehandeling is voldoende droging van de perslucht. Voor de meeste toepassingen is de energiebesparende koeldroging het meest economische procedé (zie hoofdstuk „Waarom persluchtdroging“, blz. 9).

4

FST

KAESER

1. Wat is olievrije perslucht? Volgens de ISO-standaard 8573-1 mag perslucht als olievrij beschouwd worden, wanneer het oliegehalte (inclusief olienevel) onder 0,01 mg/m³ ligt. Dat is ongeveer een vier honderste van wat er zich aan olie in de atmosfeer bevindt. Deze hoeveelheid is zo minimaal dat ze nog amper kan worden aangetoond. Hoe staat het echter met de kwaliteit van door compressoren aangezogen lucht?

roet,

1

KAESER

ligst kan worden geproduceerd. Onafhankelijk van de uitspraken van afzonderlijke fabrikanten staat dit zonder twijfel vast: Een hoogwaardige olievrije persluchtkwaliteit is zowel met olievrij comprimerende alsook met olieof fluid gekoelde compressoren bereikbaar.

koolwaterstof, zwaveldioxide, metalen en stof.

opaanvraag

4

KAESER

2. Perslucht rendabel behandelen

2

1

KAESER

technische installaties voor het verkrijgen van zeer zuivere lucht en ruimtes

4

op aanvraag

KAESER

bijzonder zuivere transportlucht, chemie-installaties

1

olie kiemen

KAESER

productie van voedings- en genotmiddelen

1

water

KAESER

melkerijen, brouwerijen

stof

opaanvraag

KAESER

technische installaties voor het verkrijgen van zeer zuivere lucht en ruimtes

KAESER

Toepassingsvoorbeelden: keuze behandelingsgraad ISO 8573-1 1)

Verklaringen: THNF = stofzakluchtfilter voor de filtratie van stoffige en sterk vervuilde aanzuiglucht ZK = cycloonafscheider voor de afscheiding van condensaat ECD = ECO-DRAIN elektronisch niveaugestuurde condensaatafvoerautomaat FB = voorfilter FC = voorfilter FD = nafilter (slijtage) FE = microfilter voor het afscheiden van olienevel en vaste stofdeeltjes FF = microfilter voor het afscheiden van olie-aërosolen en vaste stofdeeltjes FG = actiefkoolfilter voor de opname van oliedampfase FFG = microfilter-actiefkool-combinatie T = koeldroger voor persluchtdroging drukdauwpunt tot +3 °C AT = adsorptiedroger voor persluchtdroging, drukdauwpunt tot -70 °C ACT = actieve-kooladsorber voor de opname van de oliedampfase FST = steriele filter voor kiemvrije perslucht Aquamat = condensaatbehandelingssysteem DHS = drukhoudsysteem

teem voor super zuivere perslucht maakt de productie van olievrije perslucht nog tot 30 % goedkoper. Het restoliegehalte in perslucht die met dit systeem wordt geproduceerd, ligt onder 0,003 mg/m³, m.a.w. ver onder de door de ISO-norm vastgelegde grenswaarde. Het systeem bevat alle behandelingscomponenten voor het produceren van de noodzakelijke persluchtkwaliteit. Afhankelijk van de toepassing worden koel- of adsorptiedrogers (zie ook hoofdstuk „Waarom persluchtdroging?“, blz. 9) en verschillende filtercombinaties ingezet. Zo kan zowel droge, partikelvrije als technisch

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Vaste stoffen/stof1)

Max. deeltjesgrootte µm

Vochtigheid2)

Totaal oliegehalte2)

Max. Drukdauwpunt deeltjes- (x=watergehalte dichtheid in g/m³ mg/m³ mg/m³ vloeibaar)

b.v. installaties voor zuivere lucht en ruimtes na overleg met KAESER 0,1 1 5 15 40 – – – –

0,1 1 5 8 10 – – – –

 - 70  - 40  - 20 +3  + 7  + 10 x  0,5 0,5 < x  5 5 < x  10

 0,01  0,1 1 5 – – – – –

1) volgens ISO 8573-1:1991 (indicatie van deeltjesgehalte vindt niet plaats volgens ISO 8573-1:2001, aangezien de daar gedefinieerde grenswaarden voor klasse 1 aan het onderwerp zuivere stroom moeten worden toegewezen) 2) volgens ISO 8573-1:2001

olievrije en steriele perslucht conform de in de ISO-standaard bepaalde kwaliteitsklassen m.b.t. perslucht, betrouwbaar en voordelig verkregen worden. 5. Behandelingsschema Op elke brochure van een schroefcompressor vindt de gebruiker het hierboven afgebeelde schema. Hij kan met behulp van dit schema in een oogwenk de juiste combinatie voor zijn toestel vinden.

7

P-651/0BFL.2/08 Technische wijzigingen voorbehouden!

Al jaren woedt er onder de experts een strijd over het thema hoe perslucht zo rendabel mogelijk kan worden behandeld. In de kern gaat het om de vraag met welk compressorsysteem olievrije perslucht het voorde-

Het probleem zit in de lucht   – en dat in de letterlijke zin van het woord: als atmosferische lucht afkoelt, zoals dat het geval is nadat zij gecomprimeerd werd in de compressor, dan condenseert het water tot waterdamp.

3. Waarom eigenlijk persluchtdroging? Zo „produceert“ een 30-kWcompressor met een capaciteit van 5 m3/min bij 7,5 bar onder gemiddelde omstandigheden per ploegendienst ongeveer 20 liter water. Dit moet uit het persluchtsysteem verwijderd worden, om bedrijfsstoringen en schade te vermijden. In dit hoofdstuk vindt u meer wetenswaardigheden omtrent een voordelige en milieuvriendelijke droging.

1. Een voorbeeld uit de praktijk Als een oliegesmeerde schroefcompressor bij 20 °C en normale omgevingsdruk per minuut 10 m³ lucht met een relatieve vochtigheid van 60 % aanzuigt, dan bevat deze lucht ca. 100 g waterdamp. Als deze lucht gecomprimeerd wordt in de compressieverhouding 1:10 bar bij een absolute druk van 10 bar, dan verkrijgt men 1 bedrijfskubieke meter. Bij een temperatuur van 80 °C na de compressie, kan de lucht 290 g water per kubieke meter opnemen. Daar er slechts ca. 100 g aanwezig is, is de lucht met een relatieve vochtigheid van ca. 35 % goed droog en ontstaat er geen condensaat. In de nakoeler van de compressor wordt de persluchttemperatuur verlaagd van 80 tot 30 °C. Daarna kan de kubieke meter lucht nog ongeveer 30 g water opnemen, zodat er

Omgevingslucht: 10 m³/min Compressieverhouding bij 20 °C met 102,9 g/min Wasser, 1 : 10 verzadigingsgraad 60 % 1 Bm3/min, bij 80 °C met 102,9 g/min Water, verzadigingsgraad 35 %

Afkoeling: 1 Bm3 bei +3 °C met 102,9 g/min watar, verzadigingsgraad 1728 %, condensaat 96,95 g/min, 46536 g/8h Tag = ca. 47 Liter

een wateroverschot ontstaat van circa 70 g/min g/min, dat condenseert en afgescheiden wordt. Op een werkdag van 8 uren ontstaat dan ongeveer 35 liter condensaat. Indien men ook een koeldroger installeert, dan kan men nog 6 liter extra per dag afscheiden. In deze drogers wordt de perslucht eerst afgekoeld tot +3 °C en dan later tot omgevingstempratuur terugverwarmd. Dat leidt tot een onderverzadiging van het vocht van circa 20 % en dus tot een betere, relatief droge persluchtkwaliteit. 2. Oorzaak luchtvochtigheid Onze omgevingslucht is min of meer vochtig, d.w.z. dat ze steeds een hoeveelheid water bevat. Deze vochtigheid hangt af van de temperatuur. 100 % verzadigde lucht levert bijvoorbeeld bij +25 °C ongeveer 23 gram water per kubieke meter. 3. Condensaatvorming Condensaat ontstaat wanneer het volume lucht verkleint en tegelijkertijd de temperatuur van de lucht daalt. Op die manier wordt het vermogen van de lucht om water op te nemen minder. Dit is precies wat er gebeurt in het compressorblok en in de nakoeler van de compressor. 4. Belangrijke begrippen – kort verklaard a) Absolute luchtvochtigheid Onder absolute luchtvochtigheid verstaan we het gehalte waterdamp van de lucht, uitgedrukt in mg/m³.

8

b) Relatieve luchtvochtigheid (Frel) De relatieve luchtvochtigheid geeft de verzadigingsgraad aan, d.w.z. de verhouding van het werkelijke waterdampgehalte tot het verzadigingspunt van de lucht op dat ogenblik (100 % Frel). Deze is variabel naargelang de temperatuur: warme lucht kan meer waterdamp opnemen dan koude. c) Atmosferisch dauwpunt Het atmosferische dauwpunt is de temperatuur waarbij de lucht onder atmosferische druk (omgevingsfactoren) een vochtigheidsverzadigingsgraad (Frel) van 100 % bereikt.

Voorbeelden van dergelijke waarden: Dauwpunt in °C

Max. watergehalte in g/m³

+40

50,7

+30

30,1

+20

17,1

+10

9,4

0

4,9

-10

2,2

-20

0,9

-25

0,5

d) Drukdauwpunt Onder drukdauwpunt verstaat men de temperatuur waarbij de perslucht bij haar absolute druk haar relatieve vochtigheid (100 % Frel) bereikt. Voor het bovengenoemde voorbeeld bete-

Benaming koelmiddel

kent dit het volgende: lucht die onder een druk van 10 bar staat, heeft bij een drukdauwpunt van +3 °C een absolute luchtvochtigheid van 6 gram per bedrijfskubieke meter. Ter verduidelijking: als de bedrijfskubieke meter uit het voorbeeld van 10 bar (a) ontspant tot atmosferische druk, vergroot het volume 10 maal. Het aandeel waterdamp van 6 g blijft ongewijzigd maar wordt verdeeld over een volume dat 10 maal groter is en daarom bevat elke kubieke meter dan nog slechts 0,6 g waterdamp. Dit komt overeen met een atmosferischdauwpunt van -24 °C. 5. Economische en milieuvriendelijke persluchtdroging a) Koel- of adsorptiedrogers? De nieuwe milieumaatregelen inzake koelmiddelen veranderen niets aan het feit dat adsorptiedrogers noch vanuit zuinigheid noch vanuit het milieu een alternatief zijn voor koeldrogers. Koeldrogers hebben namelijk slechts 3 % van de energie nodig die de compressor gebruikt voor de productie van perslucht. Adsorptiedrogers daarentegen hebben 10 tot 25 % of meer nodig. Daarom moet men in normale omstandigheden koeldrogers gebruiken. Het inschakelen van adsorptiedrogers is alleen zinvol wanneer men extreem droge persluchtkwaliteiten moet behalen met dauwpunten tot -20, -40 of -70 °C. b) Welk koelmiddel? CFK‘s zoals R12 en R22 mogen niet meer gebruikt worden in de nieuwe koeldrogers. De tabel (onder) geeft een

Samenstelling formule

opsomming van de beschikbare koelmiddelen en de invloed daarvan op het milieu. Tot het jaar 2000 gebruikten de meeste fabrikanten van koeldrogers R 22, een voor een deel gehalogenereerde CFK. In vergelijking met R 12 heeft R 22 een ozonafbraakpotentieel van slechts 5 % en ook het broeikaseffect is met 12 % beduidend lager. Sinds enige tijd is de CFK R 134a op de markt. De overheid beveelt dit aan als alternatief koelmiddel voor R12 en R22 omdat R 134a geen schadelijke invloed heeft op de ozonlaag van de atmosfeer. Het grote voordeel van R 134a is, dat oudere toestellen die tot nu toe R12 gebruikten, zonder al te veel kosten en moeite, kunnen overschakelen op het nieuwe koelmiddel. Verder worden naast R 134a ook nog andere CFK‘s gebruikt zoals R 404A en R 407C, die een ozonafbraakpotentieel van eveneens 0 % hebben. Het betreft hier de zogenaamde „blends“, mengsels van diverse koelmiddelen die echter verschillende hoge temperatuur-“glides” (=afwijkingen van de verdampings- en condensatietemperaturen van hun componenten) vertonen en bovendien, vergeleken met R 134a, een hoger broeikaseffect hebben (zie tabel onderaan). R 407C komt daarom slechts voor bepaalde inzetbereiken in aanmerking R 404A is echter vanwege zijn lage temperatuur-“glides“ interessant voor hogere doorstroomcapaciteiten vanaf 24 m³/min.

Ozonafbraakpotentieel (Eng.: ODP = ozone depletion potential)

Broeikaseffect (Eng.: GWP = global warming potential)

[R 12 = 100 %]

[R 12 = 100 %]

Temperatuur-“glide” mogelijke afwijking van de verdampings-/condensatietemperatuur [K]

CFK koelmiddel R 22

CHClF2

5 %

12 %

0

CFK R 134A

CH2F-CF3

0 %

8 %

0

Koelmiddel en „blends“ R 404A

R 143a/125/134a

0 %

26 %

0,7

R 407C

R 32/125/134a

0 %

11 %

7,4

9

Condensaat is een niet te vermijden bijproduct van de persluchtproductie. Hoe het ontstaat werd reeds uitgelegd in het hoofdstuk „Waarom perslucht droging?“ op bladzijde 8. Zodoende produceert een 30 kW

4. Condensaat correct afvoeren compressor met een capaciteit van 5 m³/min onder normale bedrijfsomstandigheden ca. 20 liter condensaat per dienst. Het condensaat moet uit de perslucht verwijderd worden, teneinde storingen en corrosieschade te vermijden. In dit hoofstuk komt u te weten hoe u condenstaat correct kunt afvoeren en aanzienlijke kosten kunt besparen.

1. Condensaatafvoer In ieder persluchtsysteem ontstaat op bepaalde plaatsen condensaat, dat op verschillende manieren verontreinigd is (afbeelding hierboven). Een betrouwbare condensaatafvoer is dus beslist noodzakelijk. Deze heeft wezenlijk invloed op de persluchtkwaliteit, bedrijfszekerheid en rendabiliteit van een persluchtinstallatie. a) Condensaatverzamelen aftappunten Voor het verzamelen en de afvoer van het condensaat zijn voornamelijk mechanische elementen van het persluchtsysteem verantwoordelijk. Daar ontstaat reeds 70 tot 80 % van het

10

totaal aan condensaat, vooropgesteld, dat de compressoren een goede nakoeling hebben. Cycloonafscheider: Het gaat hierbij om een mechanische afscheider, die het condensaat met behulp van de centrifugaalkracht van de lucht scheidt (zie afbeelding rechtsonder). Om optimaal te kunnen werken, moet deze altijd achter een persluchtinstallatie geplaatst worden. Tussenkoeler: Bij tweetraps compressoren met tussenkoeler ontstaat ook condensaat op de afscheider van de tussenkoeler. Persluchtketel: Naast zijn hoofdfunctie als reservoir scheidt de persluchtketel door de zwaartekracht het condensaat van de lucht. Indien voldoende gedimensioneerd

(vereiste compressorcapaciteit/min: 3 = ketelinhoud in m³) is hij zelfs even effectief als een cycloonafscheider. In tegenstelling tot deze kan hij echter in de centrale persluchtverzamelleiding van het compressorstation ingezet worden, wanneer de luchtingang onderaan en de luchtuitgang boven is. Bovenin

koelt de ketel door zijn grote warmteafgifte de perslucht tevens af en verbetert daardoor de condensaatafvoer. Condensvorming in de persluchtleiding.

c) Condensaataftap met niveausturing (ECO DRAIN, afbeelding 3) Vandaag de dag worden meestal afvoersystemen met intelligente niveausturing gebruikt. Het voordeel hiervan is dat de storingsgevoelige vlotterfunctie door een elektronische sensor wordt vervangen. Dit wil zeggen, dat in tegenstelling tot het vlottersysteem, storingen door vervuiling of mechanische slijtage uitgesloten zijn. Bovendien worden persluchtverliezen (zoals bij het vlot-

Om een ongedefinieerde stroom condensaat te vermijden, moet de persluchtleiding in de vochtige zone zo uitgevoerd worden, dat alle toegang en uitgang aan de bovenkant of aan de zijkant gesloten zijn. Naar onder toe uitgevoerde condensaatafvoeren, de zogenaamde waterzakken, maken het mogelijk het condensaat uit de hoofdleiding af te voeren. Bij een luchtstroomsnelheid-van 2 tot 3 m/s en een correcte plaatsing scheidt

c) Decentrale afscheider Wanneer geen centrale persluchtdroger voorhanden is, krijgt men grote hoeveelheden condensaat in de vlak voor de persluchtverbruikers geïnstalleerde waterafscheiders. Deze hebben zeer veel onderhoud nodig.

Afbeelding 1: Waterzak met condensaataftap

Afbeelding 2: vlotterafvoer

Afbeelding 3: Eco Drain met kogelkraan

een waterzak in de vochtige zone van het persluchtsysteem het ontstane condensaat net zo effectief af als een persluchtketel (afbeelding1).

a) Vlotter-condensaatafvoer (afbeelding 2) De vlotter-condensaatafvoer behoort tot de oudste afvoersystemen en verving de compleet oneconomische en onzekere manuele afvoer. Maar toch bleek ook de condensaatafvoer volgens het vlotterprincipe, door de in de perslucht aanwezige onzuiverheden, uiterst onderhoudsintensief en gevoelig voor storingen te zijn.

terventiel) door exact berekende en aangepaste ventielopeningstijden vermeden. Andere voordelen zijn de automatische zelfbewaking en de mogelijke signaaldoorgave aan een centraal sturingssysteem.

b) Persluchtdroger Naast de al genoemde punten, zijn er meer condensaatverzamel- en aftappunten rondom de persluchtdroging. Koeldroger: In de koeldroger wordt door de afkoeling en droging van de perslucht, ook condensaat afgescheiden. Adsorptiedroger: Door afkoeling in de persluchtleiding ontstaat er al condensaat bij het voorfilter van de adsorptiedroger. In de adsorptiedroger zelf komt water, op grond van de daarin heersende partieeldrukverhoudingen, alleen in dampvorm voor.

2. Gangbare afvoersystemen Tegenwoordig worden er in de praktijk drie systemen gebruikt:

b) Magneetventiel Magneetventielen met tijdsturing zijn weliswaar bedrijfszekerder dan vlottersystemen, maar zij moeten regelmatig getest worden op onzuiverheden. Foutief ingestelde openingstijden van het ventiel veroorzaken bovendien drukverliezen en leiden tot verhoogd energieverbruik.

d) Juiste installatie Tussen het condensaatafscheidersysteem en de condensaatafvoer moet er steeds een kort verbindingsstuk met kogelkraan ingebouwd worden (afbeelding 3). Zo kan de afvoer bij onderhoudswerken afgesloten worden en de werking van de persluchtinstallatie kan ongehinderd verder gaan..

11

Bij de productie van perslucht ontstaan onvermijdelijk aanzienlijke hoeveelheden condensaat (zie hiervoor ook hoofdstukken 3 en 4). De benaming „condensaat“ laat zich makkelijk verleiden tot de veronderstelling dat het hier

van de stijgende milieubelasting soms nog aanzienlijke olieaandelen. Het bevat daarenboven dikwijls hoge concentraties aan zwaveldioxide, zware metaal- en/of andere vaste deeltjes. Dat betekent, dat dit condensaat in de regel agressief is en pH-waarden tussen 3 en 6 heeft. Condensaat van een dergelijke kwaliteit mag onbehandeld niet geloosd worden, i.t.t. wat vaak beweerd wordt.

5. Condensaat voordelig en betrouwbaar behandelen enkel gaat om gecondenseerde waterdamp. Iedere compressor werkt zoals een overgedimensioneerde stofzuiger: Hij zuigt met gecontamineerde omgevingslucht verontreinigingen aan en geeft deze geconcentreerd via de nog niet behandelde perslucht aan het condensaat af.

1. Waarom eigenlijk condensaatbehandeling? Persluchtgebruikers die condensaat gewoon in de rioleringen lozen, riskeren aanzienlijke straffen: het condensaat dat bij de productie van perslucht vrijkomt, is een explosief mengsel. Volgens de bestaande milieubelasting bevat het naast stofpartikels ook koolwaterstoffen, zwaveldioxide, koper, lood, ijzer en nog veel meer. Maatgevend voor de condensaatverwijdering van persluchtinstallaties in Duitsland is het Wasserhaushaltsgesetz (wetgeving waterhuishouding). Deze wet schrijft voor dat water dat schadelijke stoffen bevat volgens de „algemeen erkende regels van de techniek“ (§ 7a WHG) behandeld moet worden. Dit betreft iedere vorm van persluchtcondensaat – ook datgene uit olievrije compressoren. Voor alle schadelijke stoffen en hun pH-waarden bestaan er wettelijke grenswaarden. Deze zijn per branche en land verschillend vastgelegd. Voor

12

koolwaterstoffen bedraagt de hoogst toegelaten waarde 20 mg/l, het pHwaardebereik voor geschikt condensaat is van 6 tot 9. 2. Vormen van condensaat a) Dispersie Persluchtcondensaat komt in verschillende kwaliteiten voor. Dispersies treden in de regel op bij oliegekoelde schroefcompressoren die met synthetische koelmiddelen zoals Sigma Fluid Plus S460 aangedreven worden. Dit condensaat heeft normaal gezien een pH-waarde tussen 6 en 9. Het kan daardoor als pH-neutraal beschouwd worden. Uit de omgevingslucht afkomstige verontreinigingen zetten zich bij dit condensaat in een drijvende oliehoudende laag vast, die gemakkelijk van het water te scheiden is. b) Emulsie Zichtbaar teken van de aanwezigheid van een emulsie is een melkachtige vloeistof, die ook na enkele dagen niet in twee fasen wordt gescheiden (zie afbeelding 1, rechts). Deze condensaatsoort treedt regelmatig op bij zuiger-, schroef- en schottencompressoren, die met traditionele olies aangedreven worden. Ook hier worden schadelijke stoffen met

c) Condensaat uit olievrije compressoren Het uit olievrij comprimerende systemen stammende condensaat bevat op grond

Zwaartekracht scheidingssystemen zoals deze aquamat behandelen de condensaatdispersies op een zeer betrouwbare en zuinige manier.

3. Externe afvoer Natuurlijk is het mogelijk het condensaat te verzamelen en door een gespecialiseerd bedrijf te laten afvoeren. De afvoerkosten liggen echter, afhankelijk van het soort condensaat, tussen 40 en 150 €/m³. Gelet op de ontstane condensaathoeveelheden zou daarom de behandeling van het condensaat door de gebruiker zelf het rendabelste zijn. Dat heeft als voordeel dat van de oorspronkelijke hoeveelheid nog slechts ongeveer 0,25 % overblijft, die milieutechnisch afgevoerd moeten worden.

oliebestanddelen gebonden. Vanwege de sterke, stabiele door vermenging laten noch olie en water, noch aangezogen verontreinigingen zoals stof en zware metalen, zich scheiden door de zwaartekracht. Wanneer de aanwezige oliën esters bevatten, kan het condensaat bovendien agressief zijn en moet worden geneutraliseerd. De behandeling van dergelijk condensaat is enkel mogelijk met emulgeerinstallaties.

1

4. Behandelingsprocedé a) voor dispersies Voor het behandelen van dit type condensaat is meestal een schei-

2

3

Elke compressor zuigt met de omgevingslucht waterdamp en verontreinigingen aan. Het condensaat dat daaruit ontstaat, moet van olie en andere schadelijke stoffen (afbeelding boven, 2) ontdaan worden voordat het als zuiver water (afbeelding boven, 3) mag worden geloosd

dingsapparaat met drie kamers; twee voorafscheidingskamers en een kamer met actiefkoolfilter. Het eigenlijke scheiden gaat met behulp van de zwaartekracht. De op het vloeistofoppervlak in de scheidingskamer van het apparaat drijvende olielaag wordt naar een opvangreservoir geleid en verwijderd als afgewerkte olie. Het achterblijvende water wordt vervolgens in twee fasen gefilterd en kan daarna in de riolering worden geleid. In vergelijking met verwijdering door een gespecialiseerd bedrijf zorgt scheiden met behulp van zwaartekracht voor een kostenbesparing van ca. 95 %. De apparaten worden tegenwoordig aangeboden met een capaciteit van 105 m³/min compressordebiet. Uiteraard is het mogelijk meerdere apparaten parallel te schakelen indien dit nodig is. b) voor emulsies Voor de behandeling van stabiele emulsies worden vandaag de dag twee soorten van installaties ingezet: Membraanscheidingssystemen werken volgens het principe van de ultrafiltratie met het zogenaamde

cross-flow-procedé. Daarbij stroomt voorgefilterd condensaat over de membranen. Een deel van de vloeistof doordringt de membranen en verlaat de installatie als zuiver water. Het tweede type werkt met gepulveriseerde scheidingsmiddelen. Deze kapselt oliepartikels in en vormt daarna goed filtreerbare macrovlokken. Filters met een bepaalde poriëngrootte houden deze vlokken op een betrouwbare manier tegen. Het wegstromende water kan worden geloosd. c) voor condensaat uit olievrije compressoren Condensaat uit olievrije compressoren moet door chemische scheidingsprocedés behandeld worden. Daartoe behoort de pH-neutralisering door toevoeging van basische stoffen evenals de binding en concentratie van de zware metaaldeeltjes in een filterkoek, die als speciaal afval afgevoerd moet worden. Dit procedé is veruit het duurste. Vergunningen voor het lozen hiervan dienen betrekking te hebben op geconcentreerde, uit de omgevingslucht aangezogen schadelijke stoffen en niet alleen op mogelijke olieaandelen. De schadelijke stoffen kunnen het condensaat aanzienlijk verontreinigen.

Bij stabiele condensaatemulsies worden onder andere membraanscheidingssystemen gebruikt.

13

Ondanks alle voordelen is perslucht toch een relatief duur energiemedium. Het devies is dus: kosten besparen, waar ook maar mogelijk. Een van de hoofdoorzaken van een hoog prijskaartje is dat de capaciteit

Druk

1. Interne sturing a) Vollast-nullastregeling In de meeste compressoren worden asynchrone draaistroommotoren als aandrijving gebruikt. De toegestane schakelfrequentie van deze motoren wordt met toenemende capaciteit steeds geringer. Deze komt niet overeen met de benodigde schakelfrequentie die nodig is om compressoren met een klein schakelverschil overeenkomstig het werkelijke persluchtverbruik in en uit te schakelen. Dergelijke aanuitschakelingen ontlasten alleen de drukvoerende componenten van de

14

Druk

Vollast-nullast-uitschakelregeling

6. Efficiënte compressorsturingen van de compressoren vaak niet goed aangepast werd aan het schommelende persluchtverbruik. Compressoren worden dan ook vaak slechts voor 50 % belast. Veel exploitanten zijn zich hiervan niet bewust, omdat hun compressor alleen een bedrijfsurenteller maar geen vollasturenteller heeft. Een goed afgestemd sturingssysteem kan in dergelijke gevallen goed van pas komen, want als het de belastingsgraad van uw compressoren tot 90% kan verhogen, mag u een energiebesparing van 20 % verwachten.

Dual-regeling

compressor, terwijl de motor nog een tijdje naloopt. De energie die daarvoor nodig is, moet als verloren worden beschouwd. De energiebehoefte van zodanig geschakelde compressoren ligt tijdens de nullastfase altijd nog bij 20 % van de vollastcapaciteit. b) frequentieomvorming Compressoren waarvan het toerental door een frequentieomvormer gestuurd worden, laten in hun regelbereik geen constant rendement zien. Het vermindert zelfs van 94 naar 86 % in het regelbereik van 30 tot 100 % bij een motor van 90 kW. Hierbij moet men dan nog het energieverbruik van de frequentieomvormer en het niet-lineaire vermogensverloop van de compressoren tellen. Deze systemen kunnen, als zij foutief worden ingezet, tot energievreters worden, zonder dat de exploitant van de installatie dit opmerkt. De frequentieomvorming is dus geen wondermiddel wanneer het gaat om een zo zuinig mogelijk bedrijf van een compressor. 2. Indeling volgens het persluchtverbruik Compressoren kunnen in principe ingedeeld worden volgens hun functie als basislast-, middenlast-, pieklast- of stand-by-installaties. a) basislast-luchtverbruik Onder basislast-luchtverbruik verstaat men de hoeveelheid lucht die een bedrijf constant nodig heeft.

b) Pieklast-luchtverbruik Het pieklast-luchtverbruik daarentegen is de hoeveelheid lucht die tijdens bepaalde verbruikspieken wordt verbruikt. Dit kan variëren afhankelijk van de eisen bij de gebruikers. Om de individuele vollastfuncties zo goed mogelijk te kunnen vervullen, moeten de verschillende compressoren met een eigen sturing zijn uitgerust. Deze sturingen moeten in staat zijn om bij uitval van een overkoepelend sturingssysteem, het verdere functioneren van de compressor en de persluchtvoorziening gaande te houden. 3. Overkoepelende sturing Overkoepelende sturingen voor persluchtstations zijn systemen die de werking van de compressoren in een persluchtstation coördineren en de verschillende installaties, afhankelijk van het luchtverbruik, in- of uitschakelen. a) Splitting Splitting is de opdeling van de compressoren met dezelfde of een verschillende capaciteit en sturingswijze volgens het basis- en pieklastverbruik van lucht van het bedrijf. b) Taken van overkoepelende sturingen De coördinatie van het compressorbedrijf is een veeleisende en veelomvattende taak. Vandaag de dag moeten overkoepelende sturingen niet alleen in staat zijn om compressoren van verschillende typen en met verschil-

Gelijkmatig verdeelde druk, continue capaciteitsregeling met proportionele regelaar

Volllast

Volllast

Nullast Stilstand

Nullast Stilstand

Nominaal motorvermogen in %

Druk

Dual-GD-regeling

Nominaal motorvermogen in %

Tijd

Quadro-regeling

Druk

Vollast-nullast-uitschakelregeling met automatische keuze van de meest optimale bedrijfswijze

SFC (FO) Frequentieomvormer – constante aanpassing van de capaciteit door wijziging motortoerental

Volllast

Volllast

Nullast Stilstand

Nullast Stilstand

Nominaal motorvermogen in %

Tijd

Tijd

Nominaal motorvermogen in %

Tijd

In de compressorsturing KAESER Sigma Control zijn al vier sturingsconcepten vervat, die verder geconfigureerd kunnen worden

lende capaciteiten op het juiste ogenblik in te schakelen. Ze moeten bovendien de installaties onderhoudstechnisch bewaken, bedrijfstijden van compressoren op elkaar afstemmen en storingen verwerken om zo de servicekosten van een persluchtstation te verlagen en de bedrijfszekerheid te verhogen. c) Juist afgestemd Een belangrijke voorwaarde voor een efficiënte – d.w.z. energiebesparende – overkoepelende sturing is de haarfijne afstemming van de compressoren op elkaar. De som van de capaciteit van de pieklastinstallaties moet derhalve groter zijn dan de volgende in te schakelen basislastinstallatie. Bij het gebruik van een toerentalgeregelde pieklastinstallatie moet haar regelbereik groter zijn dan de capaciteit van de volgende in te schakelen compressor. Anders kan het rendement van de persluchtvoorziening niet gegarandeerd worden. d) Gegarandeerde overdracht van gegevens Een andere essentiële voorwaarde voor het perfect functioneren en de efficiëntie van een overkoepelende sturing is de gegarandeerde overdracht van gegevens. Men moet er zeker van zijn dat niet alleen meldingen binnen de afzonderlijke compressorinstallaties, maar ook tussen de verschillende

compressoren en het overkoepelende sturingssysteem worden overgedragen. Bovendien moet ook de signaaldoorgang bewaakt worden, zodat storingen, zoals een draadbreuk van een verbindingskabel, onmiddellijk gesignaleerd worden. De normale wegen van overdracht: 1. potentiaalvrije contacten 2. analoge signalen 4 – 20 mA 3. elektronische interfaces bijv. RS 232, RS 485 of Profibus DP.

De Profibus biedt de modernste transmissietechniek. Via deze weg kunnen probleemloos grote hoeveelheden aan gegevens in zeer korte tijd over grote afstanden worden overgedragen (afbeelding beneden). Overkoepelende sturingssystemen moeten derhalve niet noodzakelijk in het persluchtstation worden geïnstalleerd.

De Profibus maakt de snelle overdracht van gegevens van het compressorstation naar overkoepelende sturings- en controlesystemen mogelijk

sms via GSM

Servicecenter

Controlecentrum »Sigma Air Control« Verkoop/service

modem

modem

SIGMA AIR MANAGER

Ethernet proces Profibus – DP

compressoren

Filter met ECO Drain Behandeling

15

Over het algemeen bestaanpersluchtstations uit meerdere compressoren van dezelfde of verschillende grootte. Om deze afzonderlijke machines te coördineren is een overkoepelende sturing nodig. De taak van deze

7. Drukbandsturing – optimale afstemming van de compressoren op het verbruik sturing was vroeger relatief goed te overzien: het ging er voornamelijk om, compressoren van dezelfde grootte afwisselend als basislastcompressor te laten functioneren en zo de looptijden van de machines op elkaar af te stemmen. Vandaag de dag is deze taak heel wat uitgebreider: de persluchtproductie moet zo optimaal mogelijk op het persluchtverbruik van de gebruiker worden afgestemd en tegelijkertijd moet ze zo energieefficiënt mogelijk zijn. In principe zijn er twee verschillende systemen van overkoepelende compressorsturingen.

1. Cascadesturing De klassieke manier om compressoren sturingstechnisch te verbinden, is de cascadesturing. Hiervoor wordt aan elke compressor een onderste en een bovenste schakelpunt toegewezen. Moeten er meer compressoren gecoördineerd worden, dan resulteert dit in een trappen- of cascadeachtig sturingssysteem. Terwijl bij een laag luchtverbruik maar één compressor geschakeld wordt

16

en daardoor de druk in het bovenste bereik tussen de minimum-(pmin) en de maximumdruk (pmax) schommelt, daalt de druk bij een groot luchtverbruik en de schakeling van meerdere compressoren (afbeelding 1). Hierdoor ontstaat een relatief ongunstige situatie: bij een laag luchtverbruik heerst er maximale druk in het persluchtsysteem en stijgen de energieverliezen door lekken, terwijl bij een hoog luchtverbruik de druk daalt en de drukreserve in het systeem vermindert.

0,3 bar moet bedragen. Bij vier compressoren - het hoogste aantal voor dit type sturing - resulteert dit gewoonlijk in een minimum schakeldrukverschil van 1,4 bar.

b) Cascadesturing met elektronische drukschakeling Door gebruik van een elektronische drukopnemer is het mogelijk de schakeldrukverschillen tussen maximum en minimum druk tot 0,2 bar en bovendien de afstanden tussen de schakelpunten te verkleinen. In het meest optimale geval Vergelijking cascade-/ kan hier een schakeldrukbandsturing drukverschil van 0,7 bar worden bereikt. Drukschommeling gewone grondlastwisselschakeling Zoals gezegd, zouden niet meer dan vier compressoren met een cascadesturing verbonden mogen Veiligheid Tijd worden, omdat anders het gevaar bestaat, dat Drukschommeling SAM of VESIS de energie- en lekver(drukbandsturing) liezen door de grote Afbeelding 1: verschillende drukschommelingen drukspreiding extreem en drukbesparing bij cascadesturing (basislasthoog worden. wisselschakelingen) en drukbandsturingen (SAM of VESIS)

a) Cascadesturing met membraandrukschakelaar Wordt de cascadesturing met een drukschakelaar of contactmanometer geschakeld, dan is in de regel een minimaal schakeldrukverschil van 0,5 bar voor elke afzonderlijke compressor in te stellen, terwijl de afstand tussen de afzonderlijke schakelpunten minimaal

2. Drukbandsturing Met het oog op het bereiken van de eerder genoemde, zo hoog mogelijke energie-efficiëntie is de drukbandsturing zonder twijfel de modernere wijze om compressoren te coördineren. Daarbij wordt met behulp van een zogenaamde drukband (de werking van en maar) de gewenste aantal compressoren gecoördineerd (afbeelding 1).

grond van basislast- en pieklastluchtverbruik (zie ook hoofdstuk „Efficiënte compressorsturing“). Deze momenteel meest rendabele manier om compressoren te sturen, vereist evenwel een uitwisseling en verwerking van grote hoea) Vectoriële sturing veelheden gegevens. Alleen De vectoriële sturing berekent drukstijDrukbandsturing voor meerdere compressoren (SAM/VESIS) intelligente industriële pc‘s ging en daling tussen de vastgelegde zoals de door KAESER aanminimum en maximumdruk en op basis geboden Sigma Air Manager daarvan het luchtverbruik. De com(SAM) zijn in staat dergelijke pressoren worden dus op basis van Ingesteld 1. schakelpunt van een compressor punt hoeveelheden te verwerken. al achterhaalde informatie gestuurd verwerken. Verder kunnen (afbeelding 2). Dit kan bij persluchtdeze industriële PC’s ook op systemen met wisselend luchtverbruik 2. schakelpunt van een compressor sturingssystemen worden soms voor schommelingen in het leiaangesloten, die naast de dingnet zorgen, waardoor maatregelen Afbeelding 3: Druckbandsteuerung functie van hoogefficiënte voor demping nodig zijn. Bijzonder mit Trenderkennung (oben) sturing ook die van webserver met geprogrammeerde HTML-pagina‘s male schakeldrukverschillen vervullen. Vector Vector optimaal te coördineren. Drukdaling Drukdaling over tijd over tijd Tegenwoordig is het mogelijk om tot 16 compressoren binnen een drukbereik van slechts 0,2 bar sturingstechnisch met elkaar te verbinden. Voor noodgeVector 1 Vector 2 vallen beschikt de drukband over een zogenaamde noodband, zodat de persAfbeelding 2: vectoriële compressorsturing luchtproductie te allen tijde belangrijk in deze samenhang de gegarandeerd blijft. De drukbandstuafstemming van de compressoren. Het ring met trendherkenning kan dus in Afbeelding 4: betere compressorbelasting dankzij schakeldrukverschil kan in de regel met aanzienlijke mate bijdragen tot een een optimale splitting en een efficiënte coördinadit soort sturingen maar tot 0,5 bar ver- vermindering van de energiekosten tie van de installaties minderd worden, omdat alleen maar van uw persluchtsysteem. Ter verduibinnen het bereik van de minimum- en delijking: een drukdaling van 0,1 bar in Dus ook zonder speciale software kan het systeem heeft al een besparing van de pieklastafhankelijke sturing compresmaximumdruk gemeten wordt. één procent op het energieverbruik tot sorbedrijfsgegevens zoals de belasting en efficiëntie van heel het persluchtgevolg. b) Drukbandsturing station registreren, de gegevens met trendherkenning visualiseren, evalueren en gepast reaEfficiënter dan de vectoriële sturing is de c) Pieklastafhankelijke sturing drukbandsturing met trendherkenning, Drukbandsturingen met trendherken- geren (voor „Sigma Air Manager“ want dan is een schakeldrukverschil ning delen de compressoren op basis zie ook blz. 27). van slechts 0,2 bar mogelijk. Dit is nu van hun capaciteit op in groepen. Ze het laagste in de persluchttechniek kunnen de compressoren dus niet alleen bekende schakeldrukverschil. De trend- gelijkmatig belasten op basis van hun herkenning werkt niet op basis van de bedrijfs- en vollasturen, maar ook de gemeten drukstijging en daling binnen juiste compressor op het juiste ogenblik een bepaalde tijdspanne. Ze houdt inzetten (afbeelding 4). Een wezenlijke vooral rekening met het persluchtver- voorwaarde hiervoor is echter een optibruik in het net na de schakeling van een male splitting. Daaronder verstaat men compressor om daaruit dan conclusies de opdeling van compressoren van te trekken met het oog op de volgende gelijke of verschillende capaciteit op Voorwaarde is wel het gebruik van een sturing met microprocessor of beter nog een industriële pc met sturingstechnische intelligentie. Ook bij bandsturingen zijn er verschillende mogelijkheden.

te schakelen compressor (afbeelding 3). De trendherkenning die werkt met een precieze van 0,01 tot 0,03 bar, is dus steeds op de hoogte en stelt de sturing in staat om zelfs persluchtsystemen met sterk schommelend verbruik bij mini-

17

Het spaarzamer omgaan met energiebronnen is met het oog op de constante verhoging van de energieprijzen niet alleen een ecologische maar ook steeds meer een economische noodzaak. Fabrikanten

8. Energie besparen door warmteterugwinning Luchtafvoerkanaal voor het verwarmen van ruimtes

Installatie van luchtafvoerkanalen

van compressoren bieden hiervoor vele mogelijkheden aan, zoals de warmteterugwinning bij schroefcompressoren.

1. Compressoren produceren in eerste instantie warmte Het mag de leek vreemd in de oren klinken, maar het is een feit, dat 100 % van de door een compressor opgenomen energie in warmte wordt omgezet. Door compressie wordt de lucht in de compressor met een energiepotentieel opgeladen. Deze hoeveelheid energie kan gebruikt worden door ontspanning op omgevingsdruk, afkoeling en warmteopname uit de omgeving. 2. Tot 94 procent nuttige energie Het grootste deel van de gebruikte energie kan als warmte gerecycleerd worden: 72 % hiervan is te vinden in het koelmiddel van olie- of fluidgesmeerde compressoren, 13 % in de perslucht en 9 % wordt door de elektromotor als warmte afgestraald. Bij volledig ingekapselde olie- of fluidgesmeerde schroefcompressoren kan deze afstraling door de elektromotor aan de omgeving met behulp van een doelgerichte koeling als warmte-energie gerecycleerd worden. In totaal kan dus 94 % van de opgenomen energie van een compressor als warmte hergebruikt worden. Slechts 2 % gaat door warmteafstraling verloren en 4 % warmte blijft

18

in de perslucht (zie hiervoor het warmtestroom diagram, blz. 19). 3. Mogelijkheden van de warmteterugwinning Gebruikers die geïnteresseerd zijn in een nog rendabeler persluchtgebruik, kunnen voor verschillende varianten van warmteterugwinning kiezen: a) Verwarming met warme lucht De eenvoudigste manier van warmteterugwinning bij lucht-, olie- of fluidgekoelde schroefcompressoren is het direct gebruik van de door de compressor opgewarmde lucht. Daarbij wordt de afvalwarmte via een luchtkanaalsysteem in de te verwarmen ruimtes geleid. Natuurlijk kan deze warme lucht ook voor andere doel-

einden gebruikt worden, zoals bijv. bij drogingsprocessen, warmteluchtsluizen of voor het voorverwarmen van de lucht van branders. Als er geen warmte gebruikt kan worden, wordt de warme luchtstroom manueel of automatisch via een jaloezie naar buiten geleid. Een jaloeziesturing met thermostaat maakt de dosering van de warme lucht mogelijk, zodat constante temperaturen bereikt kunnen worden. Met deze variatie kan tot 94 % van het elektrisch opgenomen vermogen van de schroefcompressor worden hergebruikt. Dit loont ook de moeite bij kleine compressoren, want een 18,5-kW compressor levert al zoveel warmte-energie, dat men daarmee moeiteloos een eengezinswoning kan verwarmen.

mogelijke besparing op energiekosten door warmteterugwinning Energiekostenbesparing door technische optimalisatie

Warmwaterverwarming Door inbouw van een warmtewisselaar in het fluidcircuit kan men zowel met lucht- alsook met watergekoelde schroefcompressoren warm water voor verschillende doeleinden produceren. Hiervoor worden platenwarmtewisselaars of veiligheidswarmtewisselaars gebruikt – afhankelijk of het warme water voor verwarming of als doucheen badwater wordt gebruikt of gebruikt moet worden in productie- en reinigings-

processen. Met deze warmtewisselaars zijn watertemperaturen tot maximaal 70 °C mogelijk. De extra kosten voor deze variante zijn bij compressorinstallaties vanaf 18,5 kW aandrijfvermogen, binnen twee jaar terugverdiend. Een correcte planning is hiervoor alleszins een voorwaarde. 4. Veiligheid in acht nemen Normaal gesproken mag het primaire koelsysteem van de compressor nooit

100 %

totaal opgenomen elektrisch vermogen

25 %

omgevingswarmte

25 %

energiepotentieel perslucht

9 %

afvalwarmte van de aandrijfmotor

2 %

warmteafstraling van de compressorinstallatie aan de omgeving

4 %

72 %

door koeling van de fluid terug te winnen warmtecapaciteit

Investering persluchtstation

Aandeel energiekosten

Aandeel onderhoudskosten

Mogelijke besparing op energiekosten

Totale kosten persluchtsysteem en energiebesparingspotentiaal door warmteterugwinning

13 %

door koeling van de perslucht terug te winnen warmtecapaciteit

tegelijk als warmteterugwinningsysteem gebruikt worden. gebruikt worden. De reden: bij het uitvallen van de warmteteterugwinning zou de compressorkoeling en daarmee de persluchtproductie in het gedrang komen. Vandaar dat het aan te bevelen is om vóór de warmteterugwinning altijd extra warmtewisselaars in de compressorinstallatie te monteren. De compressor kan dan in het geval van een storing zelf over zijn veiligheid waken: Als er namelijk via de fluid-warmtewisselaar van het warmteterugwinningsysteem geen warmte wordt afgevoerd, schakelt de compressor intern over op het primaire lucht- of waterkoelingssysteem. Hierdoor blijft de persluchtvoorziening toch gegarandeerd. 5. Besluit Warmteterugwinning is een over het algemeen zeer plausibele mogelijkheid, om het rendement van een persluchtinstallatie te verhogen en tegelijkertijd het milieu te ontzien. De investeringskosten zijn relatief laag en ze zijn afhankelijk van de plaatselijke situatie bij de klant, het specifiek gebruik en de gekozen warmteterugwinningsvariant.

warmtecapaciteit, die in de perslucht achterblijft

94 %

voor warmteterugwinning nuttige warmtecapaciteit

Warmtestroomdiagram

19

Het gebruik wordt pas rendabel wanneer persluchtproductie, behandeling en verdeling zo goed mogelijk op elkaar zijn afgestemd. Daarbij moeten niet alleen planning en uitvoering van het compressorstation cor-

9. Energieverliezen vermijden (1) Wat mag niet uit het oog verloren worden bij de planning en de installatie van een persluchtnet rect zijn, ook dimensionering en installatie van het persluchtnet moeten juist zijn.

1. Economische persluchtproductie Houdt men rekening met alle kosten voor energie, koelmiddel, onderhoud en afschrijving van een compressor, dan kost een kubieke meter perslucht, afhankelijk van de grootte, belasting, onderhoudstoestand en het type van compressor tussen 0,5 en 2,5 cent. Veel bedrijven hechten daarom grote waarde aan een economische persluchtproductie. Dat is ook de verklaring voor het grote succes van olie- of fluidgekoelde schroefcompressoren: met deze compressoren wordt tot op 20 % van de kosten die voordien bij persluchtproductie ontstonden, bespaard. 2. De behandeling beïnvloedt het persluchtnet Al heel wat minder aandacht wordt aan een aangepaste persluchtbehandeling besteed. Dit is te betreuren, want lage onderhoudskosten voor persluchtverbruikers en leidingnet zijn enkel mogelijk bij goed behandelde perslucht. a) Koeldrogers doen de noodzaak aan onderhoud dalen In ca. 80 % van alle toepassingen volstaan koeldrogers voor de behandeling van de geproduceerde perslucht.

20

Vaak wordt dan de inzet van filters in het leidingnet overbodig en wordt er slechts 3 % van de energiekosten gemaakt, die de compressor voor het produceren van eenzelfde hoeveelheid perslucht verbruikt. Daarbij komt, dat de kostenbesparingen dankzij lage onderhouds- en reparatiekosten van leidingen en persluchtverbruikers tot een 10-voud kan oplopen van wat men voor de koeldroger heeft uitgegeven. b) Plaatsbesparende combinatietoestellen Voor kleinere bedrijven of decentrale verzorging zijn er ook plaatsbesparende combinaties van schroefcompressor, koeldroger en persluchtketel (foto rechts) of van schroefcompressor in combinatie met droger als torenconstructie verkrijgbaar. 3. Nieuwe planning en installatie van een persluchtnet Vooraf dient men te beslissen of de persluchtvoorziening centraal of decentraal moet worden geregeld. Voor kleinere en middelgrote bedrijven heeft een gecentraliseerde persluchtvoorziening de voorkeur: de problemen die men vaak aantreft bij grote, centrale persluchtnetten zoals hoge installatiekosten, gevaar voor bevriezen van onvoldoende geïsoleerde buitenleidingen in de winter en verhoogde drukvermindering wegens lange leidingen, komen hier gewoonlijk niet voor.

a) Correct dimensioneren van het net Voor de dimensionering van een net moet altijd eerst een berekening worden gemaakt. Het grondbeginsel is een maximale drukvermindering van 1 bar tussen compressor en persluchtverbruikers, incl. schakelverschil van compressor in gebruikelijke standaardpersluchtbehandeling (koeldroging).

Deze voorstelling toont aan hoe belangrijk het is de drukverliezen te berekenen voor de afzonderlijke leidingsegmenten. Daarbij dient men ook met appendages delen en afsluiteenheden rekening te houden. Het is derhalve niet voldoende het aantal rechte stukken leiding in een berekeningsformule of tabel te zetten. Met name dient de lengte van de leidingen berekend te worden. Normaal gezien heeft men echter bij de aanvang van de planning nog geen overzicht van de totaliteit aan appendages en afsluiteenheden. Daarom wordt de totale leidinglengte berekend door de te plaatsen rechte stukken leiding met

In de vochtige zone, bij een modern persluchtstation enkel in de compressorruimte, kunnen de toe- en uitgangen van de hoofdleiding naar boven of op zijn minst zijdelings gelegd worden. De hoofdleiding dient een verval van 2 promille te hebben. Op het laagste punt van deze leiding wordt een condensaatafscheidingsmogelijkheid voorzien. In het droge bereik daarentegen kunnen de leidingen horizontaal worden gelegd en de leidinguitgangen naar onder gericht zijn.

2 3 5

1

Meer bepaald wordt rekening gehouden met volgende drukverliezen (foto rechts): Hoofdleiding 1 verdeelleiding 2 aansluitleiding 3 droger 4 onderhoudsunit en slang 5

0,03 bar 0,03 bar 0,04 bar 0,20 bar

Totaal max.

0,80 bar

0,50 bar

4

de factor 1,6 te vermenigvuldigen. De diameters van de leidingen kunnen dan aan de hand van gangbare nomogrammen op eenvoudige wijze worden afgeleid (zie afbeelding rechts). b) Pijpleidingen energie besparend plaatsen Om energie te besparen dient het leidingnet zo recht mogelijk gelegd te worden. Bochten, bijvoorbeeld voor het omzeilen van steunpilaren, kunnen vermeden worden door de leiding in rechte lijn naast de hindernis te leggen. Scherpe hoeken, zoals hoeken van 90° kunnen gemakkelijk door grootgedimensioneerde bogen van 90° vervangen worden. De nog vaak aangetroffen waterafsluiteenheden dienen te worden vervangen door kogelkranen of klepventielen met volledige doorgang.

c) Welk leidingmateriaal is het meest geschikt? Met het oog op de materiaaleigenschappen kan geen bepaald advies leidinglengte (m)

luchtverbruik

m³/h

worden gegeven; men dient in compressoren door de hoge thermische belasting altijd metalen leidingen te gebruiken. Evenmin dringen de aankoopprijzen een bepaalde keuze op: verzinkte buizen, koperen of kunststofbuizen kosten ongeveer evenveel wanneer materiaal- en installatiekosten bij elkaar worden opgeteld. Rond 20 % hoger liggen de prijzen voor roestvrij stalen leidingen. Efficiënte verwerkingsmethoden hebben ook hier tot prijsdalingen geleid. Inmiddels bieden heel wat fabrikanten tabellen aan, die de optimale omstandigheden voor elk soort van leidingmateriaal vermelden. Alvorens een beslissing te nemen omtrent een investering is het daarom raadzaam deze tabellen aandachtig te bestuderen, de belasting in het toekomstig bedrijfsregime in overweging te nemen en vervolgens een eisenpakket voor de leidingen uit te werken. Enkel zo kan een goede beslissing worden genomen. d) Belangrijk: die juiste verbindingstechniek De verschillende stukken leiding kunnen door lassen of lijmen of door vastschroeven en lijmen met elkaar verbonden worden.Het kan zijn dat hierdoor de leidingen niet meer zo gemakkelijk losgemaakt kunnen worden, maar dankzij dergelijke verbindingen kan men lekken wel tot een minimum beperken.

nominale breedte

drukverlies

m³/min

Systeemdruk (bar)

21

Jaarlijks gaan in vele bedrijven duizenden Euro‘s letterlijk in lucht op. De oorzaak: een verouderd of slecht onderhouden leidingnet drijft het energieverbruik van een persluchtsysteem op. Wie dit euvel wil verhelpen

10. Energieverliezen vermijden (2) Wat mag men niet uit het oog verliezen bij het moderniseren van een bestaand persluchtnet

1. Basisvoorwaarde: droge perslucht Bij het plannen van een nieuw persluchtnet kunnen van meet af aan vele fouten en daarmee gepaard gaande toekomstige problemen vermeden worden. De modernisering van een oud net is daarentegen vaak verbonden met enkele moeilijkheden. En het wordt een hopeloze toestand wanneer vochtige perslucht in het net wordt gevoerd. Een centrale drogingseenheid dient daarom beschikbaar te zijn bij de aanvang van de modernisering. 2. Wat helpt bij een te grote drukval in het net? Is de drukvermindering in het leidingnet ook nog zeer groot na de installatie van aangepaste behandelingscomponenten, dan zijn afzettingen in de buizen de oorzaak. Ze ontstaan door verontreinigingen, die met de perslucht meegevoerd worden en die de beschikbare doorstroomdiameter tot een minimum herleiden. a) Omwisselen of uitblazen Indien deze afzettingen verhard zijn helpt in de meeste gevallen enkel een vervanging van de betrokken leidingen.

22

Wanneer de afzettingen nog niet geleid hebben tot aanzienlijke vernauwingen, is evenwel vaak een vergroting van de doorstroomdiameter mogelijk door uitblazen en opdrogen van de leidingen. b) Parallelle leidingen installeren Een doeltreffende manier om vernauwde steekleidingen te compenseren is het trekken van een parallelleiding, die op de steekleiding wordt aangesloten. Bij te erg vernauwde ringleidingen is het trekken van een tweede leidingcircuit (afbeelding 1) een goede oplossing. Correct gedimensioneerde parallelleidingen of tweede leidingcircuits leiden niet alleen tot de beoogde merkbare drukverliesbeperking, maar bieden daarbij ook nog het voordeel van een nog betrouwbaardere persluchtverdeling. Een verdere saneringsmogelijkheid voor ringleidingen is het verwijden van het systeem met behulp van zogenaamde compartimenten (afbeelding 2).

VL =

VK x ∑ tx T

rust. Deze pakkingen drogen op door de droge lucht, die door het net wordt gestuwd. Voor het lokaliseren van de exacte locatie van lekken in een dergelijk net adviseren wij het gebruik van een toestel met ultrasone golven. Na de lokalisering van alle lekken, het dichten hiervan en de aanpassing van de diameter van de leidingen aan het nieuwe persluchtverbruik, is het oude net tot een economisch rendabel persluchtnet omgevormd.

Afbeelding 4:

Lekkagemeting van de persluchtverbruikers

3. Lekken berekenen en verhelpen Saneringsmaatregelen leveren alleen dan optimaal resultaat als ook lekkages in het persluchtnet zoveel mogelijk worden verwijderd. a) Vaststellen van de totale lekhoeveelheid Alvorens op zoek te gaan naar afzonderlijke lekken in het persluchtsysteem, dient de totale omvang van de lekkages bepaald te worden. Hiervoor bestaat er een vrij eenvoudige methode met behulp van de compressor: eerst worden alle persluchtverbruikers uitgeschakeld, vervolgens wordt de inschakelduur van de compressor gedurende een bepaalde periode gemeten (afbeelding 3). Op basis van deze meting kan de lekkage hoeveelheid met de volgende formule worden berekend:

Afbeelding 1: modernisering van een persluchtleiding door het plaatsen van een tweede leidingcircuit

Afbeelding 5

Afbeelding 2: Uitbreiding van de vermogenscapaciteit door middel van compartimenten

b) Opsporen van lekkages bij de verbruikers Om lekken bij de gedecentraliseerde persluchtverbruikers op te sporen, worden eerst alle pneumatisch aangedreven werktuigen, machines en toestellen aangesloten en de som van alle lekken gemeten (afbeelding 4). Vervolgens worden de afsluitventielen vóór de aansluitingen met de verbruikers gesloten en worden de lekken in het leidingnet gemeten (afbeelding 5). Het verschil tussen de totale lekkagehoeveelheid en de netlekkages geeft ten slotte de verliezen bij de de luchtverbruikers, de appendages en fittings. 4. Waar bevinden zich de meeste lekken? De ervaring leert dat ongeveer 70 % van de lekken aangetroffen worden in de laatste meters, d.w.z. aan de eindafnameplaatsen van het persluchtnet. Deze lekkages kunnen met behulp van een zeepoplossing of een speciale spray nauwkeurig opgespoord worden. Hoofdleidingen vertonen alleen dan talrijke en grote lekken, wanneer het oorspronkelijk om een vochtig net ging, dat met henneppakkingen is uitge-

Bedrijfsoverdruk

moet zeer doordacht te werk gaan. Hierna volgen enkele tips voor een correcte aanpassing van persluchtleidingen.

Legenda: VL = lekkagehoeveelheid (m³/min) VK = Capaciteit van de compressor (m³/min) ∑x = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 tijd, waarin de compressor belast liep (min) T = totaaltijd (min)

Tijd

t1

t2

t3

t4

t5

T Afbeelding 3: Opsporing van lekkages door het meten van de inschakelduur van de compressor bij uitgeschakelde persluchtverbruikers

23

Compressorstations zijn tegenwoordig zeer complexe systemen. Werkelijk economisch zijn zij slechts wanneer hiermee terdege rekening wordt gehouden bij het plannen van een nieuw station of het uit-

11. Compressorstations juist plannen (1) Persluchtverbruiksanalyse (ADA) breiden en moderniseren van een bestaand. Hiervoor biedt KAESER een omvangrijk dienstenpakket aan. Deze service verbindt beproefde elementen als persluchtcomponenten, toepassingsadvies en begeleiding met de nieuwe mogelijkheden van de informatietechnologie in de persluchttechniek. Het spectrum van de persluchtgebruiker gaat vandaag de dag van A zoals in de autobranche tot Z zoals in zeefdruk. Een essentiële voorwaarde voor een efficiënt persluchtgebruik in de verschillende diensten vormt daarom een betrouwbare productie- en zuiveringstechniek. Deze techniek moet het mogelijk maken perslucht economisch in de exact bepaalde hoeveelheid en kwaliteit te leveren. 1. Advies beslist over rendabiliteit Een persluchtsysteem dat beantwoordt aan deze eisen moet nauwkeurig afgestemd zijn op de toepassing(en), de opstellings- en de omgevingsvoorwaarden. Dit betekent dat compressoren, luchtbehandelingsapparatuur enleidingen beschikken over een efficiënte sturing, een geschikte ventilatie en condensaatbehandeling en indien mogelijk kan het gebruik van warmteterugwinning in overweging genomen worden. Hieraan beantwoordt

24

het KAESER energie-spaarsysteem (KESS). Het omvat de analyse van de persluchtbehoefte, planning (afbeelding 1), Doorslaggevend hierbij zijn de kwaliteit van het advies en de keuze van de juiste techniek. Het grootste potentieel aan kosten-

actueel en eventueel van het toekomstig persluchtverbruik. Bij dit ADA-onderzoek (analyse van het persluchtverbruik) dient afhankelijk van de toepassing, rekening te houden met verschillende randvoorwaarden.

besparingen ligt namelijk op het vlak van energieverbruik en onderhoud, niet bij de aankoopprijs

esign luchtd n Pers pressore com Nood

min. lijke

druk

werk

s verlie

aa

gen

leidin

lter fkoolfi

s actie

verlie

Druk

s min.

verlie

Druk



in)

(beg

el)

. (wiss

s max

verlie



Druk

-filter ikron s subm in) verlie (beg Druk s min. verlie Druk el) . (wiss s max verlie uk Dr er

s drog

verlie

Afbeelding 2: Een specifieke vragenlijst vormt een leidraad voor de toekomstige exploitant. Hij kan rechtstreeks van de KAESER-website www. kaeser.nl (rubriek Service en Analyse en advies gedownload worden.

rs

rbruike

ve n de

zake

Druk

2. Analyse persluchtbehoefte Het uitgangspunt van elk KESSadvies is een analyse van het

Deze leidraad maakt het mogelijk, in samenwerking met een vakbekwaam KAESER-persluchtadviseur, het te verwachten persluchtverbruik en de daarvoor benodigde installatie te bepalen. De vragen hebben betrekking op alle aspecten die van belang zijn voor een economische en milieuvriendelijke persluchtvoorziening. b) Uitbreiding en modernisering In tegenstelling tot nieuwe projecten zijn er bij uitbreidingsplannen voldoende aanknopingspunten voorhanden voor een op de behoefte gerichte analyse. KAESER stelt de gebruiker meetmethodes en apparatuur ter beschikking, waarmee in de verschillende afdelingen het persluchtverbruik op verschillende tijdstippen exact kan worden bepaald. Daarbij is het van groot belang niet alleen de doorsneewaarden, maar ook de maximale en minimale waarden te berekenen (foto 3).

Afbeelding 1: Met behulp van moderne 3 D CADsystemen kunnen compressorstations tot in detail gepland en op de behoeften van de gebruiker afgestemd worden.

Druk

ale Maxim

n

sore

mpres

chil co

lvers

Rege

ren

druk

esso compr

vervangen worden door nieuwe. Daarmee wordt de kans geboden eventueel foutieve vermogenswaarden door correcte te vervangen, het bedrijfsgedrag van de compressoren in het deellastbereik verbeteren en een daarbij passende overkoepelende sturing in te plannen (foto 4).

a) Planning van een nieuwe persluchtvoorziening Bij het plannen van een nieuw compressorstation ontvangt de toekomstige exploitant een vragenlijst over de opstelling (foto 2).

d) Wijziging van de persluchttoepassingsvoorwaarden Ook bij wijziging van de gebruiksvoorwaarden dient een vakman geraadpleegd te worden. In vele gevallen wordt namelijk een aanzienlijke kostenbesparing bereikt door een aangepaste behandelingstechniek of drukafstemming. Afbeelding 3: Met verschillende meetmethodes en apparatuur wordt het persluchtverbruik van bestaande installaties en tevens de maximum- en minimumdruk vastgesteld. Op basis van deze meetresultaten kan het compressorstation optimaal worden opgebouw

Afbeelding 4: De grafiek toont de met ADA vastgestelde specifieke vermogensbehoefte van de oude installatie (bovenste curve) en van de nieuwe installatie (onderste curve).

c) Testen van de efficiëntie van bestaande stations Ook in het geval van bestaande stations is het aan te raden van tijd tot tijd met behulp van een computergestuurd analysesysteem vast te stellen of de compressoren (nog) correct belast worden, of sturingen niet (meer) exact geprogrammeerd zijn en of het lekkagepercentage nog binnen het tolerantiebereik ligt. ADA moet ook gebruikt worden wanneer oude compressoren

25

Bodemloze put of spaarvarken? Persluchtproductie kan zowel het ene als het andere zijn. Het toverwoord luidt „systeemoptimalisering“. Hiermee kon men al ruim 30 % op de persluchtkosten besparen die gemiddeld

12. Compressorstations juist plannen (2) Berekenen van het rendabelste concept ontstaan in Europese industriële bedrijven. Het hoofdaandeel van deze kosten vormt het energieverbruik met ca. 70 tot 80 %. En energie wordt eerder duurder dan goedkoper. Voor gebruikers wordt dus het berekenen van het meest efficiënte persluchtconcept steeds belangrijker.

Het KAESER-energiespaarsysteem (KESS) omvat o.a. een computergestuurde optimaliseringsrekening. Daarmee wordt uit diverse varianten van persluchtvoorziening snel de voor het geïnteresseerde bedrijf meest geschikte variant bepaald. Als berekeningsbasis dient bij nieuwe installaties een vragenlijst die met de assistentie van een persluchtadviseur zorgvuldig wordt ingevuld en die o.a. rekening houdt met het te verwachten persluchtverbruik en de eventuele schommelingen ervan. Bij bestaande compressorstations vormt een verloop van een bedrijfsdag dat met de ADA-methode werd opgesteld, de berekeningsbasis. 1. Computer gestuurde berekening Om een station te optimaliseren worden de technische gegevens van de bestaande compressoren en van de mogelijke nieuwe variant in een pc ingegeven. KESS berekent vervolgens de

26

compressorstation dienen de beschikbare ruimte optimaal te worden benut. Moderne planningssystemen, zoals gebruikt door KAESER, bieden hier 3. Bouwtechnische optimalisatie ondersteuning. Zij Bij het plannen van een nieuw of waardevolle het moderniseren van een bestaand betrekken niet alleen plattegronden en P+I-diagrammen (stroomdiagrammen), maar ook computergegenereerde 3 D-voorstellingen en animaties in het planningsproces. Zo is het bijvoorbeeld, ondanks een krappe ruimte, vaak mogelijk terug te vallen op de econoRaumhöhe 5 m mische luchtkoeling. Hierbij kan in vergelijking met de dure waterkoeling 30 tot 40% van de kosten bespaard worden. Een ander voordeel is dat eventuele gebreken en storende factoren reeds in het planningsstadium Afbeelding 2 a: Layout van een compressorstation in een herkend en opgelost kunnen autofabriek worden, zodat de stations ook op bouwtechnisch gebied geoptimaliseerd kunnen worden (afbeelding 2 a - c). teem en alle bedrijfsgegevens daar naartoe sturen.

optimale variant en de mogelijkheden om kosten te besparen. Daarbij wordt niet alleen het exacte energieverbruik bij een bepaalde persluchtbehoefte, met inbegrip van alle verliezen berekend. Het is bovendien zelfs mogelijk een nauwkeurig beeld te vormen van het specifieke prestatiegedrag van het compressorstation gedurende de totale looptijd (afbeelding 1). Zo kunnen eventuele zwakke plekken in het deellastbereik reeds op voorhand opgespoord en verholpen worden. Het totaalresultaat vormt een duidelijk beeld over zowel de haalbare kostenbesparing als de amortisatie. 2. Het zit ‘m in de combinatie In de meeste gevallen blijkt een nauwkeurig afgestemde configuratie van compressoren van verschillende capaciteit de juiste oplossing te zijn. Ze

bestaat voornamelijk uit grote basislast- en stand-by-machines die met kleinere pieklastmachines gecombineerd worden. De opdracht van de overkoepelende sturing is te zorgen voor een zo evenwichtig mogelijk, specifieke spreiding van de capaciteit. Daarvoor moet zij automatisch de op dat moment gunstigste combinatie van basis- en pieklastcompressoren kunnen uitkiezen – voor tot 16 compressoren met een drukschommelingsbereik van slechts 0,2 bar. Aan deze eisen voldoen intelligente sturingssystemen zoals Vesis en sinds kort ook Sigma Air Manager van KAESER. De genoemde sturingen kunnen via een bussysteem gegevens uitwisselen met de compressoren en de andere componenten zoals condensaat aftappen, drogers, enz. Bovendien kunnen zij aangesloten worden op een centraal sturingssys-

Afbeelding 1: Vergelijking van het energieverbruik van een bestaand compressorstation met dat van nieuwe installatiealternatieven gedurende een bedrijfsdag afhankelijk van het persluchtverbruik

Kondensatleitung

Afbeelding 2 b: P+I-diagram van hetzelfde compressorstation

4. Bedrijfsoptimalisatie en controlling Om het rendement van de persluchtvoorziening op lange termijn te garanderen dient niet alleen een optimale kostenbatenverhouding te bestaan, maar ook een complete transparantie middels een doeltreffende controlesysteem. De basis hiervoor vormt de compressorsturing „Sigma Control“,

Afbeelding 2 c: Met computergegenereerde 3-D-animaties kan men al in het planningsstadium virtueel rondkijken in het toekomstige persluchtstation

Afbeelding 3: „Sigma Air Manager“ maakt het mogelijk om naast een optimaal samengaan van alle componenten, ook over een verhoogde beschikbaarheid en een controle op de persluchtvoorziening te beschikken.

een industriële pc met vijf voorgeprogrammeerde sturingswijzen en de mogelijkheid gegevens te verzamelen en door te sturen via een gegevensnet. Op het niveau van de overkoepelende sturing staat een andere industriële pc, de reeds genoemde „Sigma Air Manager“ (afbeelding 3). Behalve de regeling en bewaking van het station, moet de Sigma Air Manager erop toezien dat alle relevante gegevens verzameld en via een computernetwerk (Ethernet) doorgezonden worden. Dat kan via internet of via de software „Sigma Control Center“. De „Sigma Air Manager“ biedt met het visualiseringssysteem „Sigma Air Control“ een via pc oproepbaar overzicht over alle compressoren van het station en over hun belangrijkste bedrijfsgegevens. Zo is het snel duidelijk of het station onberispelijk functioneert, of controle- en storingslampjes actief zijn en hoe hoog de bedrijfsdruk is. De informatieverfijning kan vrij worden gekozen. Zo kunnen bedrijfsgebeurtenissen eenvoudig verklaard worden, grafische voorstellingen van energieverbruik, persluchtverbruik en drukniveaus gemakkelijk worden geproduceerd en onderhoudsperioden vlot vastgesteld worden. Dit moderne controllinginstrument draagt er derhalve wezenlijk toe bij dat het compressorstation steeds de vereiste persluchthoeveelheid en -kwaliteit levert bij geoptimaliseerde kosten.

27

Slechts weinig compressorstations en persluchtsystemen blinken vandaag uit met geoptimaliseerde kostenstructuren. In de meeste gevallen wordt een systeemoptimalisering dringend aanbevolen. De basis

ving van de sturings- en bewakingstechnologie mag dus niet ontbreken.

13. Compressorstations juist plannen (3) De actuele situatie en persluchtverbruiksanalyse (ADA) hiervoor is een gedetailleerde persluchtverbruiksanalyse of ADA-meting („Analyse van het persluchtverbruik“), waarvan we de basisprincipes al in hoofdstuk 11 „Compressorstations juist plannen (1), blz. 24 hebben beschreven. In dit hoofdstuk daarentegen zullen we stap voor stap nagaan hoe de actuele situatie van een station kan worden bepaald. De basisvoorwaarde voor de analyse en de daaropvolgende succesvolle optimalisering is een goede, op vertrouwen gebaseerde samenwerking tussen gebruiker en persluchtadviseur. Voor de exploitant betekent dat o.a. vooraf alle benodigde informatie ter beschikking stellen. 1. Informatie door de exploitant a) Plattegrond Voor een goed algemeen overzicht moet er een plattegrond van het bedrijf (afbeelding 1) overlegd worden. Hierop dienen de hoofdpersluchtleiding, verbindingsleidingen en afnamepunten van het compressorstation vermeld te worden. Bovendien is informatie over afmeting van het leidingnet en gebruikt materiaal alsmede plaatsen met hoofdpersluchtverbruik en die met afwijkend persluchtverbruik noodzakelijk.

b) Toepassingsgebieden van de perslucht Perslucht is een zeer veelzijdig medium. Daarom is het noodzakelijk om aan te geven waarvoor de perslucht gebruikt wordt: wordt de perslucht bijvoorbeeld gebruikt als stuurlucht, bij oppervlaktebehandeling, voor draaiend gereedschap, voor reinigingsdoeleinden, als proceslucht, enz.

ook de technische gegevens van de verschillende behandelingscomponenten vermeld worden. Een stroomdiagram kan hier uitkomst en het nodige overzicht bieden (afbeelding 2). e) Sturing en bewaking van de installatie(s) Naast de eigenschappen van de verschillende compressoren is vooral de samenwerking van deze compressoren van groot belang voor de rendabiliteit van een persluchtstation. Een beschrij-

c) Geïnstalleerde compressoren Naast type moeten ook technische gegevens zoals bedrijfsdruk, capaciteit Afbeelding 2: R&I- diagram van de persluchtproopgenomen vermogen, type koeling en ductie en behandeling (schets) eventueel gebruik van afvalwarmte worden genoemd. P+I-diagram (schets) station 2 d) Persluchtbehandeling Belangrijk te weten i.v.m. persluchtbehandeling is of er centraal of decentraal gewerkt wordt en aan welke kwaliteitsklasse(n) de te produceren perslucht moet voldoen. Natuurlijk moeten

Installaties

Plattegrond met afzonderlijke netstromen Perslucht : Rood = 3“ leiding Blauw = 2“ leiding Groen = leiding in vloer Bruin = ¾ leiding

geïnstalleerd, moet worden onderzocht op aanwezige vloeistoffen en verontreinigingen. Dat zelfde geldt voor verticale en omlaag lopende afvoerleidingen (afbeelding 5).

3. Controle van het persluchtsysteem Om een goed inzicht in uw persluchtsysteem te krijgen is het raadzaam om het systeem stapsgewijs te ontleden. Het beste begint men bij de kritieke plekken, d.w.z. daar waar men sterke drukvallen (afbeelding 3) of een slechte persluchtkwaliteit kan verwachten. Op grond van ervaring zijn meestal de eindafnamepunten de schuldigen. Wij adviseren u als volgt te werk te gaan:

b) Afsluiters De toestand van de verbindingsleidingen die van de hoofdleiding afgetakt worden, is ook van essentieel belang voor de efficiëntie van een persluchtsysteem. Daarin worden kritieke plaatsen o.a. door o.a. afsluiters ingenomen. Men dient te controleren of het bijvoorbeeld om stromingsgunstige kogelkranen met volledige doorgang c.q. afsluitkleppen of om stromingsongunstige waterafssluitappendages of hoekventielen gaat.

Afbeelding 1: plattegrond van de hoofdpersluchtleiding in een bedrijf

Compressorruimte

Afbeelding 4:„Energievreters“ - decentrale drukregelaars met waterafscheider

f) Het bepalen van de meetpunten Na de ontleding van het persluchtsysteem bepaalt de persluchtadviseur samen met de gebruiker de meetpunten Water in het systeem?

c) Hoofdleidingnet In het hoofdleidingnet is het vooral van belang om de vernauwingen op te sporen, die vaak verantwoordelijk zijn voor drukvallen.

Behandeling

Compressorruimte

28

2. Gesprek exploitant/ persluchtadviseur Is de genoemde informatie aanwezig, dan moet de persluchtadviseur in een voorgesprek eerst de verzamelde documentatie doornemen en moet hem worden verteld welke problemen er met de persluchtvoorziening zijn. Dat kan een te laag of schommelend drukniveau zijn, gebrekkige luchtkwaliteit, slechte belasting van de compressoren of problemen met de koeling.

e) Compressorstation Het compressorstation zelf kan ook aanzienlijke fouten vertonen. Men dient dus de opstelling van de machine, het ventilatiesysteem, de koeling en het buiswerk te controleren. Bovendien moeten het totale drukverschil van de compressoren, de grootte van de persluchtketels en het meetpunt van waaruit de compressoren gestuurd worden, vastgesteld worden.

Afbeelding 3: Drukdaling in een persluchtsysteem

a) Aansluitslangen, drukregelaars, waterafscheiders Vooral de slangverbindingen met de luchtverbruikers vertonen vaak lekken. Vandaar dat ze op schade en lekkages gecontroleerd moeten worden. Wanneer er drukregelaars geïnstalleerd worden, moeten de inlaat- en uitlaatdruk in vollast ook gecontroleerd worden (afbeelding 4). Ook de waterafscheider die voor de drukregelaar is

d) Persluchtbehandelingssysteem De belangrijkste testcriteria zijn hier voornamelijk het bereikte dauwpunt (droogheidsgraad van de lucht) en het veroorzaakte drukverschil. Afhankelijk van de toepassing kunnen nog meer kwaliteitstesten nodig zijn.

Test door openen van kogelkraan

Komt er water uit na het openen?

Afbeelding 5: Water in het systeem? (test)

voor de verbruiksanalyse. Minimale eis is een drukmeting voor en na de behandeling en aan de uitgang van het persluchtnet. 4. Meting van druk en luchtverbruik (ADA-meting) Voor de meting van de druk en persluchtverbruik wordt de werking van het compressorstation gedurende tenminste 10 dagen met behulp van moderne meettechnologie geanalyseerd. De relevante meetwaarden worden geregistreerd en naar een computer gestuurd, die een gedetailleerd verbruiksdiagram opstelt. Hierop kunnen drukvallen, druk en verbruiksschommelingen, nullastgedrag, loop en stilstandtijden van de compressoren, evenals de bijdrage van het vermogen van elke compressor aan het persluchtverbruik herkend worden. Dit gebeurt zoals we in hoofdstuk 10 (blz.22) beschreven hebben en hiervoor moeten bepaalde stukken van het net tijdens het weekend afgesloten worden.

29

Compressoren zetten nagenoeg 100 procent van de opgenomen elektrische energie in warmte om. Zelfs een relatief kleine compressorinstallatie van 18,5 kW levert als bijproduct genoeg warmte-energie voor de

14. Compressorstations juist plannen (4) Efficiënte koeling van het persluchtstation verwarming van een eengezinswoning. Een efficiënte koeling is derhalve onmisbaar voor de storingsvrije werking van een compressorstation. De door compressoren geproduceerde afvalwarmte is zeer geschikt om energie te besparen. Een goed voorbeeld hiervan zijn warmteterugwinningssysteem, waarmee tot 94 procent van de opgenomen energie teruggewonnen en gebruikt kan worden. Ze leveren een duidelijke bijdrage aan het verlagen van de kosten voor de persluchtproductie (zie hoofdstuk 8 „Op energie besparen door warmteterugwinning“, blz. 18). Toch wil dat niet zeggen dat persluchtinstallaties met warmteterugwinning zonder volwaardig koelsysteem kunnen, want met dergelijke systemen spaart men juist veel geld uit. Waarom? Omdat de kosten voor luchtkoeling ongeveer 30 procent lager liggen dan die voor waterkoeling. Conclusie luchtkoeling zou vandaag de dag - indien mogelijk - de voorkeur moeten genieten. 1. De ideale omgeving van de compressoren 1.1 De ruimte schoon en koel houden Het ongevallenpreventievoorschrift VBG 16 (13.4 Compressoren, § 12, paragraaf 1) bepaalt dat compressoren zo opgesteld moeten worden, dat ze voldoende toegankelijk zijn en dat er voldoende koeling gegarandeerd is.“ Verder zeggen de uitvoeringsbesluiten

30

dat de omgevingstemperatuur bij luchten oliegekoelde compressoren de 40 °C niet mag overschrijden. Bovendien geeft § 15 de volgende aanwijzing: “het aanzuigbereik van compressoren mag geen gevaarlijke luchtmengsels bevatten.” De hier vermelde voorschriften zijn minimumeisen, die tot doel hebben om ongelukken zoveel mogelijk te voorkomen. Compressoren op een economische en zuinige wijze laten werken vergt echter veel meer. Compressorstation met afvoerkanaal – meest efficiënte variant van luchtkoeling

1.2 De ruimte waarin compressoren staan is geen opberghok Een machinekamer is geen opbergruimte. Dat wil zeggen, dat er geen gereedschappen in thuishoren, die niet voor het bedrijf of onderhoud van de compressor noodzakelijk zijn en dat de ruimte zo stofvrij en verder zo schoon mogelijk moet gehouden worden; tevens zou de bodem slijtbestendig moeten zijn. De ideale oplossing voor een schone compressorruimte is reiniging met water. De koellucht en de

lucht die voor compressie wordt aangezogen mogen in geen geval zonder voorgaande, intensieve filtratie uit een met stof en roestdeeltjes belaste omgeving aangezogen worden. Maar zelfs onder normale bedrijfsomstandigheden moeten aanzuig- en koellucht van de compressoren door ingebouwde filters gereinigd worden. 1.3 Een gematigd klimaat Verder oefenen de temperatuursverhoudingen ook een sterke invloed uit op de betrouwbaarheid van de compressoren: aanzuig- en koellucht mogen niet te koud (onder +3 °C) noch te warm (boven +40 °C)* zijn. Hiermee moet zowel bij de planning als bij de bouw rekening gehouden worden. In de zomer kan de buitentemperatuur de lucht in ruimtes die op het zuiden of zelfs het westen liggen aanzienlijk verwarmen. Dan kan het daar soms, zelfs in een gematigd klimaat, +40 of zelfs +45 °C worden. Daarom raden wij aan om de openingen voor aanzuig- en koellucht niet daar te plaatsen waar ze aan sterk zonlicht blootgesteld zijn. De grootte van de openingen is afhankelijk van het vermogen van de compressoren en de manier van ventileren. *) De vermelde temperatuurgrenzen hebben betrekking op de klimatologische omstandigheden in Midden-Europa en op een compressorstation met standaarduitrusting

2. Ventilering van de compressorruimte Zowel bij lucht- als watergekoelde compressoren is een aangepaste ventilatie van de compressorruimte noodzakelijk. In ieder geval moeten zowel de stralingswarmte in de compressorinstallatie, als de warmte van de elektromotor afgevoerd worden. Samen komt dat neer op ongeveer 10 procent van het vermogen van de compressor. 3. Verschillende ventilatiemethodes 3.1 Natuurlijke ventilatie (afbeelding 1) De koellucht wordt door de compressor aangezogen en verwarmd, daardoor stijgt ze en door de atmosferische druk wordt ze via een beluchtingsopening bovenaan naar buiten geleid. Deze ventilatiemethode mag slechts in uitzonderlijke gevallen en voor compressoren met een vermogen onder 5,5 kW gebruikt worden. Dat komt omdat de zonnestralen of de wind die op het beluchtingsrooster staat, vaak al voldoende is om deze natuurlijke beluchting te verstoren. 3.2 Kunstmatige ventilatie Deze vaak gebruikte methode werkt met een geleide koelluchtstroom. Om te voorkomen dat de temperaturen in het winterseizoen onder +3 °C dalen, verdient het aanbeveling om een thermostaat te monteren. Te lage temperaturen beperken het functioneren van de compressoren, de condensaatafvoer en -behandeling. Verder is de thermostaat ook noodzakelijk, omdat de compressorruimte bij kunstmatige ventilatie onderhevig is aan een bepaalde onderdruk, die moet voorkomen dat de warme lucht terug in de ruimte stroomt. Er zijn twee soorten van kunstmatige ventilatie: 3.2.1 Ventilatie met externe ventilator Een externe ventilator met thermostaat (afbeelding 2), die in het afvoerluchtkanaal gemonteerd is, zuigt de verwarmde lucht af. Bij dit type van ventilatie is het belangrijk om de aanzuigluchtopening (rechts beneden op de afbeelding) niet te klein te maken,

omdat de hoge luchtsnelheden die daardoor ontstaan voor een te grote onderdruk en geluidsoverlast in de compressorruimte zouden zorgen. Bovendien zou dit de koeling van het station in het gedrang kunnen brengen. De ventilatie dient zo groot te zijn dat de temperatuurverhoging door de afvalwarmte van de compressoren niet meer dan 7 K bedraagt. Anders kan dit leiden tot een warmtekortsluiting en dus het uitvallen van de compressor. Een ander aandachtspunt is dat externe ventilatoren extra energiekosten met zich mee brengen. 3.2.2 Ventilatie met ventilatiekanaal (afbeelding 3) De moderne schroefcompressoren, met volledige omkasting van vandaag maken een nagenoeg perfecte ventilatie mogelijk, omdat hier gebruik gemaakt wordt van een ventilatiekanaal. De compressor zuigt lucht aan via een opening en geeft de opgewarmde lucht af aan een kanaal, dat deze lucht rechtstreeks naar buiten leidt. Het doorslaggevende voordeel van deze methode bestaat erin dat de afvoerlucht sterker verwarmd mag worden, met name zelfs tot 20 K. De noodzakelijke hoeveelheid koellucht wordt hierdoor verminderd. In principe volstaan de standaardventilatoren in de compressoren voor de afvoer van de warme lucht. Er gaat dus geen extra energie verloren zoals dat het geval is bij de ventilatie met externe ventilator. Hierbij dient wel rekening gehouden te worden met de capaciteit van de compressorventilatoren. Deze mag namelijk niet overschreden worden. Verder moet het afvoerluchtkanaal over een thermostatisch geregelde registerklep (afbeelding 4) beschikken, zodat de compressorruimte in de winter niet overmatig afkoelt. Als er in de compressorruimte ook luchtgekoelde drogers zijn opgesteld, mogen compressor en droger elkaar thermisch niet beïnvloeden. Bovendien is het aan te bevelen om bij temperaturen boven +25 °C de hoeveelheid koelluchtstroming door een extra bij te schakelen ventilator met thermostaat te verhogen.

h

Afbeelding 1: compressorruimte met natuurlijke ventilatie – voor installaties onder 5,5 kW

Afbeelding 2: kunstmatige ventilatie met externe ventilator – voor installaties tussen 5,5 kW en 11 kW

Treklucht bijv. uit opslaghal Afbeelding 3: kunstmatige ventilatie met afvoerkanaal – voor installaties vanaf 11 kW

Registerklep

Treklucht van buiten

Afbeelding 4: een thermostaat gestuurde registerklep zorgt voor gelijkmatige temperatuur

31

Op pagina 20 tot 31 heeft u kunnen lezen waar u op dient te letten bij de installatie van nieuwe en sanering van bestaande persluchtnetten en hoe de planning van een efficiënt compressorstation eruit zou moeten zien. Energie- en kostenbewuste plan-

Afbeelding 4: station met twee verschillende persluchtkwaliteiten Afbeelding 2: toestel voor de meting van het persluchtverbruik. De capaciteit wordt berekend door meting van het drukverschil m.b.v. een meetbuis inde persluchtleiding.

15. Persluchtsystemen correct gebruiken Betrouwbaarheid en optimalisering van de kosten op lange termijn

1. Wat betekent optimale rentabiliteit? De rentabiliteit van een persluchtsysteem wordt weerspiegeld in de kostenstructuur ervan. Het bereikbare optimum zal er afhankelijk van bedrijf en productie verschillend uitzien. Doorslaggevend zijn de looptijden van de compressoren en diverse commerciële parameters. Hier als voorbeeld een geoptimaliseerd systeem met luchtgekoeld compressorstation – looptijd 5 jaar, stroomprijs 8 cent/kWh, rentevoet 6 %, 7 bar bedrijfsoverdruk, persluchtkwaliteit volgens ISO 8573-1: restolie klasse 1, reststof klasse 1, restwater klasse 4 (afbeelding 1). Het voorbeeld toont o.a. dat, ook onder optimale omstandigheden, het energieverbruik

32

persluchtvoorziening en dus een hogere bedrijfszekerheid van de productie.

Energiekosten compressoren

Energiekosten behandeling

Onderhoudskosten compressoren

Onderhoudskosten behandeling

Investeringskosten compressoren

Investeringskosten behandeling

Installatiekosten/sturings- en regeltechniek

2.2 Het gebruik van de juiste persluchtverbruikers Het gevaar bestaat, dat men bij de persluchtsverbruikers, net als bij de persluchtproductiemachines op de verkeerde manier wil sparen: namelijk wanneer Bedrijfsoverdruk: 7,5 bar Basis: 0,08 Euro/kWh productiemachines luchtkoeling persluchtkwaliteit Öl 1 Looptijd: 5 jaar (volgens ISO 8573-1) stof 1 worden gekocht, Rentevoet: 6 %. water 4 die qua aankoopAfbeelding 1: kostenstructuur van een geoptimaliseerd persluchtsysteem prijs voordelig zijn, maar hoger qua bedrijfskosten 2. In stand houden van de zijn. De daarmee noodzakelijke drukrentabiliteit verhoging en/of uitbreiding van het Wie geïnteresseerd is in een perslucht- persluchtsysteem zal snel de extra voorziening die duurzaam economisch kosten overschrijden voor de aanis, moet een paar belangrijke punten in schaf van een machine die met een acht nemen: lagere persluchtdruk van bijv. 6 bar uitkomt. Daarom zouden er voor de 2.1 Bedrijfsgericht onderhoud aankoop van machines voor de bedrijfsModerne interne compressorsturingen productie richtlijnen moeten bestaan, zoals Sigma Control en perslucht- die niet alleen rekening houden met de managementsystemen zoals Sigma elektrische belasting van de machines, Air Manager op basis van een indus- maar ook met hun capaciteit. triële pc verschaffen nauwkeurige informatie over de onderhoudsinter- 2.3 Nieuwe factoren in de vallen voor de componenten van een persluchtproductie persluchtstation. Zo is het mogelijk 2.3.1 Wijzigingen in het onderhoudswerkzaamheden gericht persluchtverbruik en preventief uit te voeren. Het resul- a) Aanpassing van de productie taat: lagere onderhoudskosten, hogere Verbruiksschommelingen die te wijten rentabiliteit en betrouwbaarheid van de zijn aan een ploegensysteem zijn vanCondensaatbehandeling totaal

Het is de moeite waard voor gebruikers om een zo groot mogelijke persluchtefficiëntie na te streven: de zekerheid van toevoer wordt groter, persluchtkosten en energieverbruik zullen merkbaar dalen. volgens het EU-onderzoek SAVE II verbruikten persluchtcompressoren in het jaar 2000 80 miljard kW; minstens 30 procent daarvan kon worden bespaard.

met rond 70 % het grootste deel van de totale persluchtkosten uitmaakt.

Inbedrijfstelling/opleiding

ning en uitvoering zijn slechts het halve werk. Wie een constante rentabiliteit van de persluchtproductie nastreeft, moet ook zorgen voor een efficiënte werking van het persluchtsysteem.

daag de dag in veel bedrijven aan de orde. Hier wordt echter veel te weinig rekening mee gehouden, waardoor het wel eens voorkomt dat sommige compressoren na een aanpassing van de productie totaal onderbelast worden tijdens de ene ploeg, terwijl tijdens een andere ploeg zoveel perslucht verbruikt wordt, dat zelfs de veiligheidsreserves aangesproken moeten worden. De persluchtvoorziening moet derhalve altijd worden aangepast aan veranderende productiestructuren. b) Uitbreiding van de productie In dit geval moeten niet alleen de compressorvermogens, maar ook de leidingen en de persluchtbehandeling afgestemd worden op de gewijzigde condities. Wanneer de productiecapaciteit van een bedrijf door een tweede uitbreiding van een aanwezige installatie moet worden verhoogd, is het verstandig het persluchtverbruik van de aanwezige installatie meettechnisch vast te leggen (afbeelding 2), zodat men gedetailleerde informatie kan verkrijgen en de persluchtvoorziening daaraan kan aanpassen. 2.3.2 Een constante persluchttoevoer Bij een compressorstation is het normaal om van een stand-by-compressor te plaatsen. Bij persluchtbehandeling ziet men vaak af van dergelijke veiligheidsreserves. Stijgt het luchtverbruik, dan schakelt de stand-by-com-

pressor wel in, maar door ontbrekende behandelingscapaciteit wordt de kwaliteit van de perslucht minder. Daarom zou er voor elke stand-by-compressor ook een extra persluchtbehandelingseenheid ingepland moeten worden (afbeelding 3). 2.3.3 Verandering van de persluchtkwaliteit Als men in een bedrijf perslucht van een hogere kwaliteit nodig heeft, dan is de eerste vraag of die kwaliteit in het hele persluchtnet of slechts in een gedeelte van het net nodig is. In het eerste geval is het niet voldoende om de nieuwe persluchtbehandelingscomponent (en) centraal te plaatsen. Ook de pijpleidingen, waardoor voordien perslucht van mindere kwaliteit stroomde, moeten gereinigd of vervangen worden. In het tweede geval adviseren we een decentrale behandeling, die de vereiste persluchtkwaliteit levert (afbeelding 4). Om dit te garanderen moet een doorstroom begrenzing worden geïnstalleerd. Anders zou de persluchtbehandeling door een te grote perslucht hoeveelheid doorstroomt worden, omdat deze niet op de maximum compressorcapaciteit is afgestemd. 2.4 Regelmatige controle op lekken In elk persluchtnetwerk, hoe goed ook onderhouden, ontstaan lekken, en jammer genoeg nemen ze eerder toe dan af. Deze lekken kunnen tot behoorlijke energieverliezen leiden. Hoofdoorzaak is de slijtage van werktuigen, slangverbindingen en machinecomponenten

Daarom is het belangrijk om op zulke fouten te letten en ze tijdig te verhelpen. Verder is het ook nuttig om het persluchtnet geregeld op zijn totale persluchtverlies te controleren: dit kan gemakkelijk met behulp van moderne sturings- en bewakingsapparatuur, zoals bijv. met „Sigma Air Manager“. Zodra er een verhoging wordt geconstateerd, kunnen de lekken opgespoord en gedicht worden. 3. Kostenmanagement staat garant voor rendabiliteit De gegevens die tijdens de planning vergaard werden – en telkens geactualiseerd – kunnen ook later van nut zijn. Bijkomende analyses zijn hiervoor niet nodig. Systemen zoals „Sigma Air Manager“ nemen deze taak op zich. Zij zijn de ideale basis voor online-persluchtaudits en een effectief kostenmanagement voor uw persluchtvoorziening (afbeelding 5). Hoe meer gebruikers hun persluchtkosten transparant maken, het energiebesparingspotentieel gebruiken en daarom bij de aankoop van perslucht-

Energieverbruik en kosten

dalen

Afbeelding 5: met systematisch kostenmanagement houdt de gebruiker zijn persluchtkosten altijd onder controle.

componenten de energie-efficiëntie op de eerste plaats zetten, des te meer zal het einddoel, nl. het energieverbruik van persluchtproductie met 30 procent of meer verminderen, behaald worden.

Afbeelding 3: om de juiste persluchtkwaliteit te garanderen zou elke standby-compressor een eigen behandelingseenheid moeten hebben.

33

Steeds meer persluchtgebruikers kiezen voor KAESER Kompressoren

Het leveringsprogramma

Schroefcompressoren met Sigma Profiel

Koeldrogers met energiebesparende Secotec-systeem

Energiebesparende perlucht-managementsystemen met internet technologie

Perslucht- en condensaatbehandelingssystemen (filters, condensaatafvoer, adsorptiedroger, actief kooladsorber

Blowers met OMEGA PROFIEL

Mobiele bouwcompressoren met SIGMA PROFIEL en antivriesregeling

Zuigercompressoren voor de ambachtelijke sector

Booster – einddruk tot 45 bar

Colofon Uitgever: KAESER Compressoren B.V. Postbus 85 7550 AB HENGELO – Tel.: 074-2452900 – Fax: 074-2452905 www.kaeser.com – E-mail [email protected] Reproductie van deze brochure, ook deels, is uitsluitend met schriftelijke toestemming van de uitgever mogelijk.

Steeds meer persluchtgebruikers kiezen voor KAESER Kompressoren

Het leveringsprogramma

Schroefcompressoren met Sigma Profiel

Koeldrogers met energiebesparende Secotec-systeem

Energiebesparende perlucht-managementsystemen met internet technologie

Perslucht- en condensaatbehandelingssystemen (filters, condensaatafvoer, adsorptiedroger, actief kooladsorber

Blowers met OMEGA PROFIEL

Mobiele bouwcompressoren met SIGMA PROFIEL en antivriesregeling

Zuigercompressoren voor de ambachtelijke sector

Booster – einddruk tot 45 bar

Colofon Uitgever: KAESER Compressoren B.V. Postbus 85 7550 AB HENGELO – Tel.: 074-2452900 – Fax: 074-2452905 www.kaeser.com – E-mail [email protected] Reproductie van deze brochure, ook deels, is uitsluitend met schriftelijke toestemming van de uitgever mogelijk.

KAESER

– thuis over de hele wereld

Als één van de grootste compressorproducenten is KAESER KOMPRESSOREN wereldwijd vertegenwoordigd: In meer dan 90 landen garanderen vestigingen en partnerondernemingen dat gebruikers van perslucht beschikken over de modernste, betrouwbaarste en meest rendabele installaties. Ervaren vakkundige adviseurs en ingenieurs bieden uitgebreid advies en ontwikkelen individuele, energie-efficiënte oplossingen voor alle toepassingsgebieden van perslucht. Het wereldwijd vertakte computernetwerk van de KAESER-groep stelt de volledige knowhow van het bedrijf aan alle klanten over de hele wereld ter beschikking.

KAESER Compressoren B.V. Postbus 85 – 7550 AB HENGELO – Tel.: 074-2452900 – Fax: 074-2452905 www.kaeser.com – E-mail: [email protected]

P-2010NL.1/10 Technische wijzigingen voorbehouden!

Bovendien zorgt het eveneens wereldwijd vertakte servicenet voor de hoogst mogelijke beschikbaarheid van alle KAESER producten over de hele wereld.