Persluchttechniek. Grondbeginselen, tips en suggesties

Persluchttechniek Grondbeginselen, tips en suggesties

Bent u op de hoogte van uw exacte persluchtkosten?

Inhoudsopgave

Als u het fijne hiervan wil weten, vraag dan bij ons uw eigen Analyse van het persluchtverbruik (ADA-meting) aan.

04 1. Wat is perslucht?

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

08 3. Waarom persluchtdroging?

06 2. Perslucht zuinig behandelen 10 4. Condensaat juist afvoeren

Meer informatie en hulpmiddelen voor de correcte planning van uw persluchtvoorziening vindt u op het internet op:

12 5. Condensaat goedkoop en betrouwbaar behandelen 14 6. Efficiënte compressorsturingen 16 7. Drukbandsturing

www.kaeser.be > Dienstten > Advies en analyse

optimale afstemming van de compressoren op het verbruik

18 8. Op energie besparen door warmterecuperatie 20 9. Energieverliezen vermijden (1): een nieuw persluchtnet plannen

Firma: Straat: Plaats: Telefoon en fax:

Antwoordkaart

JA,

stuur mij de brochure „Analyse en advies“ vrijblijvend en gratis toe.

JA,

ik vraag een analyse aan. Gelieve hiervoor contact met mij op te nemen.

KAESER KOMPRESSOREN Mevr. Vanderauwera

Heiveldekens 7A, 2550 Kontich

22 10. Energieverliezen vermijden (2): een bestaand persluchtnet saneren

...of rechtstreeks per fax aan 0 3 326 39 73

De portkosten betaalt KAESER in uw plaats!

Naam:

24 11. Compressorstations juist plannen (1): analyse van het persluchtverbruik (ADA)

26 12. Compressorstations juist plannen (2): het meest rendabele concept bepalen

28 13. Compressorstations juist plannen (3): persluchtverbruiksanalyse – de actuele situatie

30 14. Compressorstations juist plannen (4): een efficiënte koeling van het compressorstation: luchtkoeling

32 15. Persluchtsystemen juist gebruiken: betrouwbaarheid en optimalisering van uw kosten op lange termijn

Is uw kaart zoek? Kopiëren, uitknippen en opsturen!

Bent u op de hoogte van uw exacte persluchtkosten?

Inhoudsopgave

Als u het fijne hiervan wil weten, vraag dan bij ons uw eigen Analyse van het persluchtverbruik (ADA-meting) aan.

04 1. Wat is perslucht?

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

08 3. Waarom persluchtdroging?

06 2. Perslucht zuinig behandelen 10 4. Condensaat juist afvoeren

Meer informatie en hulpmiddelen voor de correcte planning van uw persluchtvoorziening vindt u op het internet op:

12 5. Condensaat goedkoop en betrouwbaar behandelen 14 6. Efficiënte compressorsturingen 16 7. Drukbandsturing

www.kaeser.be > Dienstten > Advies en analyse

optimale afstemming van de compressoren op het verbruik

18 8. Op energie besparen door warmterecuperatie 20 9. Energieverliezen vermijden (1): een nieuw persluchtnet plannen

Firma: Straat: Plaats: Telefoon en fax:

Antwoordkaart

JA,

stuur mij de brochure „Analyse en advies“ vrijblijvend en gratis toe.

JA,

ik vraag een analyse aan. Gelieve hiervoor contact met mij op te nemen.

KAESER KOMPRESSOREN Mevr. Vanderauwera

Heiveldekens 7A, 2550 Kontich

22 10. Energieverliezen vermijden (2): een bestaand persluchtnet saneren

...of rechtstreeks per fax aan 0 3 326 39 73

De portkosten betaalt KAESER in uw plaats!

Naam:

24 11. Compressorstations juist plannen (1): analyse van het persluchtverbruik (ADA)

26 12. Compressorstations juist plannen (2): het meest rendabele concept bepalen

28 13. Compressorstations juist plannen (3): persluchtverbruiksanalyse – de actuele situatie

30 14. Compressorstations juist plannen (4): een efficiënte koeling van het compressorstation: luchtkoeling

32 15. Persluchtsystemen juist gebruiken: betrouwbaarheid en optimalisering van uw kosten op lange termijn

Is uw kaart zoek? Kopiëren, uitknippen en opsturen!

Met de perslucht is het niet anders gesteld dan met alle anderen 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 in

1. Wat is

perslucht ? negatieve zin. Ook zien de dingen er nader beschouwd soms heel anders uit dan op het eerste zicht lijkt. Zo kan perslucht in ongunstige omstandigheden duur, in 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 verklaren wij vier in de compressorterminologie veel gebruikte termen en leggen wij u uit waar u in het bijzonder op moet letten.

1. Debiet Het debiet 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. Vroeger kon u hiervoor ook de CAGI-Pneurop-aanbeveling PN 2 CPTC 2 gebruiken. Om het debiet te meten gaat men als volgt te werk: Eerst worden temperatuur, atmosferische druk en luchtvochtigheid gemeten aan de luchtingang van de volledige installatie. Vervolgens worden de maximale werkdruk, de temperatuur van de perslucht en het afgegeven debiet

gemeten aan de persluchtuitgang van de compressorinstallatie. Tot slot wordt het volume V2 dat aan de persluchtuitgang gemeten werd door middel van de gasvergelijking (zie grafiek 1) terugberekend op de aanzuigcondities.

overbelasting, is het nominale motorvermogen. Dit wordt op het typeplaatje van de elektromotor aangeduid. Opgelet! 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

nominaal motorvermogen

Het resultaat van deze berekening is het debiet van de compressorinstallatie.

V1=

V2 x P 2 x T1 T2 x P1

Deze mag niet verward worden met het debiet van het compressorblok. Opgelet: DIN 1945 en ISO 1217 en de vroegere CAGI-Pneurop-aanbeveling PN 2 CPTC 1 geven alleen de debieten 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

4

Persluchttechniek

Men definieert als specifiek vermogen van een compressor de verhouding tussen opgenomen elektrische energie en het afgegeven luchtdebiet bij een bepaalde werkdruk. De opgenomen energie door de compressor is de som van de opgenomen vermogens van alle aandrijvingen die in de compressor aanwezig zijn, b.v. hoofdmotor, ventilator, oliepomp, stilstandverwarming enz. Wanneer het specifieke vermogen als waarde berekend wordt, dan moet deze steeds betrekking hebben op de totale installatie en de maximale werkdruk die door de compressor bereikt wordt. Daarbij moet de waarde van de totale opname aan elektrische energie gedeeld worden door de waarde van het luchtdebiet bij maximale druk.

4. Elektrisch opgenomen vermogen Het elektrisch opgenomen vermogen is het vermogen dat de aandrijfmotor

van een compressor bij een bepaalde mechanische belasting van de motoras (motorasvermogen) aan het elektrisch net onttrekt. Het verschil tussen het opgenomen vermogen en het motorasvermogen zijn de motorverliezen. De motorverliezen bestaan uit zowel elektrische als mechanische verliezen door lagering en verluchting. Het ideale elektrisch opgenomen vermogen in het nominale punt P kan berekend worden met de formule:

der warmteverliezen: terwijl een conventionele motor bij normale volledige be-

c) 6 procent meer perslucht met minder energie Minder warmteverliezen leiden niet alleen tot verhoogde rentabiliteit. Zo slaagde Kaeser er in,

P = Un x ln x √ 3 ξ χοσ ϕn Un, ln, en cos ϕn kunnen teruggevonden worden op het typeplaatje van de elektromotor.

Inwendige motorverliezen, inbegrepen in de rendementsgraad van de motor

Energieverbruik

5. EPACT – de nieuwe formule voor een energiebesparende aandrijving Pogingen van de USA om de energiebehoefte van draaistroom-asynchroonmotoren te verminderen, resulteerden in de in 1997 in voege getreden „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 min-

Afgegeven persluchthoeveelheid

Opgenomen elektrisch vermogen

lasting een bedrijfstemperatuurverhoging van ongeveer 80 K bij een temperatuurreserve van 20 K en isolatieklasse F heeft, bedraagt in gelijke omstandigheden de temperatuurstijging van een EPACT-motor slechts ongeveer 65 K en de temperatuurreserve 40 K. b) langere levensduur Lagere bedrijfstemperaturen betekenen in de eerste plaats een kleinere thermische belasting van de motor, de lagers en het klemmenbord. Hieruit resulteert als tweede voordeel een langere levensduur van de aandrijfmotor.

5

Persluchttechniek

door een nauwkeurige afstemming van de compressoren op de EPACT-motoren, de debieten van de toestellen met ongeveer 6 % te verhogen en de specifieke vermogens met circa 5 % te verbeteren. Dit betekent: hogere transportcapaciteit, kortere compressorlooptijden en minder energiekosten per geproduceerde m³ perslucht.

Kies naargelang van de behoefte/toepassing de gewenste graad van behandeling: persluchtbehandeling met koeldroger (drukdauwpunt +3 °C)

1. Wat betekent „olievrije perslucht“? Volgens de ISO-standaard 8573-1 mag perslucht als olievrij beschouwd worden, wanneer haar oliegehalte (inclusief olienevel) onder 0,01 mg/m³ ligt. Dat is ongeveer vier hondersten van wat er zich aan olie in atmosferische lucht bevindt. Deze hoeveelheid is zo minimaal dat ze nog amper kan worden aangetoond. Hoe staat het echter met de kwaliteit van door compressoren geproduceerde perslucht? Deze hangt natuurlijk heel erg af van de omgevingscondities. In omgevingen 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

b) Persluchtkwaliteit bij fluidof oliegesmeerde compressoren Bij olie- en fluidgesmeerde 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.

6

Persluchttechniek

D

1

4

< 1

verpakken, stuur- en instrumentenlucht

E

1

4

< 2

algemene werklucht, zandstralen van hoge kwaliteit

G

2

4

3

kogelstralen

G

2

7

3

kogelstralen

H

3

7

4

FF

FE

FC

FB

Aquamat

bij KAESER-schroefcompressoren

transportlucht voor waterzuiveringsinstallaties

I

3

9

4

geen kwaliteitsvereisten

J

8

9

5

andere installatie(s)

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

lakinstallaties

C

proceslucht, farmaceutische industrie

A

fotolabo’s vorstonderhevige toepassingen, bijzonder droge transportlucht, verfspuiten, fijndrukregelaar

B F

1

2

1

1

1-3

< 1 < 1

1-3

< 1

1-3

< 1

1-3

< 1

FST

FE

FD

filter

FST

FG

FD

AT FE

2

1-3

AT

ECD

FE ZK

compressor

THNF

Aquamat D

B

Restoliedampgehalte ≤ 0,003 mg/m3, gezuiverd van deeltjes > 0,01 µm Restoliedampgehalte ≤ 0,003 mg/m3, gezuiverd van deeltjes > 1 µm

F

dabiliteit op z’n minst in twijfel trekken. Hierbij komt nog, dat de perslucht uit ”olievrije” compressoren door aangezogen zwaveldeeltjes en het condensaat dat vrijkomt, agressief is. Haar ph-waarde bedraagt 3 à 6.

4. Persluchtbehandeling voor olievrije perslucht 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 systeem voor

E G

+

water/condensaat -

+

olie -

+

kiemen -

Aërosolen ≤ 0,001 mg/m3, gezuiverd van deeltjes > 0,01 µm Aërosolen ≤ 0,01 mg/m3, gezuiverd van deeltjes > 0,01 µm Aërosolen ≤ 0,01 mg/m3, gezuiverd van deeltjes > 1 µm Aërosolen ≤ 1 mg/m3, gezuiverd van deeltjes > 1 µm

olievrije 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 bestaat uit alle behandelingscomponenten voor de productie van de noodzakelijke persluchtkwaliteit. Afhankelijk van de toepassing worden koel- of adsorptiedrogers (zie ook hoofdstuk ”Waarom persluchtdroging?”, blz. 9) en verschillende filtercombinaties ingezet, zodat zowel droge als partikelvrije als

7

Persluchttechniek

Max.hoeveelheid deeltjes per m3 (Ø partikels in µm)

Vaste stoffen/stof

H I J

Vochtigheid

Volledig oliegehalte

Drukdauwpunt (x=watergehalte in g/m3 vloeibaar)

mg/m3

niet gedefinieerd - door klant te bepalen

0

1

Restoliedampgehalte ≤ 0,003 mg/m3, gezuiverd van deeltjes > 0,01 µm, steriel, geur- en reukloos

Persluchtvreemde stoffen: + stof -

Filtratiegraden:

ACT persluchtketel

A

C

Opstelling bij sterk schommelende persluchtbehoefte

KAESER

B

1-3

KAESER

chipproductie, optiek, voedings- en genotmiddelenproductie

1

kiemen

KAESER

A

water olie

KAESER

farmaceutische industrie, melkerijen, brouwerijen

stof

µm

verfspuiten, poederlakken

THNF

compressor

ECD

T

mg/m3

4

1,0
1

0,5
B

FFG

FST

0,1
weefmachines, fotolabo’s

< 1

ISO 8573-1

< 1

Klasse

4

KAESER

1

KAESER

A

ZK

KAESER

farmaceutische industrie

KAESER

< 1

KAESER

4

T

KAESER

2

FF

ACT

KAESER

C

FD

KAESER

bijzonder zuivere transportlucht, chemie-installaties

FE

filter persluchtketel

KAESER

< 1

KAESER

4

KAESER

1

KAESER

B

KAESER

voedings- en genotmiddelenproductie

FST

KAESER

Als voor bepaalde toepassingen olievrije en voor andere olie- of fluidgesmeerde 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 bedragen. Hierin wordt het leeuwendeel voor 75 tot 85% door de energiekosten uitgemaakt. In het lagedrukbereik van 500 mbar (a) tot ca. 3 bar (a) zijn olievrije systemen zoals blowers [tot 2 bar (a)] energetisch zeer gunstig. In het bereik van 4 tot 16 bar (a) daarentegen zijn fluid- of 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 persluchtdebiet te bereiken. Verder dient er een groot aantal koelers ingezet te worden, zijn er de hoge toerentallen, de enorme sturingstechnische kosten, waterkoeling en de hoge aanschafkosten van olievrije compressoren, die hun ren-

< 1

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 over geen overige behandelingscomponenten.

3. Keuze van het meest geschikte compressorsysteem

4

KAESER

Elke compressor, ongeacht het type, werkt als een gigantische stofzuiger die vuile stoffen opneemt. Deze stoffen worden door compressie van de lucht geconcentreerd en bij ontbrekende behandeling aan het persluchtnet doorgegeven.

1

KAESER

2. Waarom persluchtbehandeling?

c) Persluchtdroging als basis Als basis voor elke persluchtbehandeling volstaat het drogen van de perslucht. Voor de meeste toepassingen is de energiesparende koeldroging het meest economische procédé (zie hoofdstuk ”Waarom persluchtdroging”, blz. 9).

A

Opstelling bij sterk schommelende persluchtbehoefte

KAESER

goedkoop mogelijk olievrije perslucht kan produceren. Onafgezien van wat de verschillende fabrikanten beweren, kan zonder enige twijfel worden gesteld dat hoogwaardige, olievrije perslucht evengoed met olievrije als met olie- of fluidgesmeerde compressoren kan worden bereikt. Bij de keuze voor één van de beschikbare systemen laat men zich het best door het rendement leiden.

olie in de lucht ver boven 10 mg/m³ liggen. Hier komen dan nog meer vervuilende stoffen bij zoals koolwaterstof, zwaveldioxide, roet, metalen en stof.

melkerijen, brouwerijen

kiemen

KAESER

op een economische wijze behandelen

water olie

KAESER

2. Perslucht

stof

KAESER

Toepassingsvoorbeelden: keuze behandelingsgraad ISO 8573-1

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 3 µm voor het afscheiden van vloeistofdruppels en vaste stofdeeltjes >3 µm, restoliegehalte ≤5 mg/m3 FC = voorfilter 1 µm voor het afscheiden van oliedruppels en vaste stofdeeltjes >1 µm, restoliegehalte ≤1 mg/m3 FD = nafilter 1 µm voor het afscheiden van stofdeeltjes (slijtagewrijving) >1 µm FE = microfilter 0,01 ppm voor het afscheiden van olienevel en vaste stofdeeltjes >0,01 µm, aërosolgehalte ≤0,01 mg/m3 FF = microfilter 0,001 ppm voor het afscheiden van olie-aërosolen en vaste stofdeeltjes >0,01 µm, restolie-aërosolgehalte ≤0,001 mg/m3 FG = actiefkoolfilter voor de opname van de oliedampfase, restoliedampgehalte ≤0,003 mg/m3 FFG = microfilter-actiefkoolfiltercombinatie bestaande uit FF en FG T= koeldroger voor persluchtdroging, drukdauwpunt tot +3 °C AT= adsorptiedroger voor persluchtdroging; serie DC, koud geregenereerd, drukdauwpunt tot - 70 °C; serie DW, DN, DTL, DTW, warm geregenereerd, drukdauwpunt tot -40 °C ACT = actiefkooladsorber voor de opname van de oliedampfase, restoliedampgehalte ≤0,003 mg/m3 FST = sterielfilter voor kiemvrije perslucht Aquamat = condensaatbehandelingssysteem

<0,1

Al jaren woedt er tussen de experts ter zake een strijd over het thema hoe perslucht zo rendabel mogelijk kan worden behandeld. De hamvraag in dit vraagstuk is eigenlijk, met welk compressorsysteem men zo

1

–

2

– 100000 1000

3

–

–

4

–

–

5

–

–

100

0

–

–

<- 70 °C

<0,01

10

–

–

<- 40 °C

<0,1

10000

500

–

–

<- 20 °C

<1,0

–

1000

–

–

< + 3 °C

<5,0

–

20000

–

–

< + 7 °C

–

1

6

–

< 5 < 5

< + 10 °C

–

7

–

< 40 < 10

x <0,5

–

8

–

–

–

0,5<x < 5,0

–

9

–

–

–

5,0<x <10,0

–

Aërosolen ≤ 5 mg/m3, gezuiverd van deeltjes > 3 µm Aërosolen ≤ 5 mg/m3, gezuiverd van deeltjes > 1 µm Onbehandeld

technisch olievrije en steriele perslucht in overeenstemming met de kwaliteitsklassen m.b.t. perslucht, die in de ISOstandaard bepaald zijn, op betrouwbare wijze kan 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.

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

perslucht droging? Zo „produceert“ een compressor van 30 kW met een debiet van 5 m3/min bij 7,5 bar onder normale omstandigheden 20 liter water per shift. Om storingen en schade te voorkomen, moet dit water uit het persluchtsysteem verwijderd worden. Persluchtdroging vormt dus een belangrijk onderdeel van de gepaste persluchtbehandeling. In dit hoofdstuk vindt u meer wetenswaardigheden omtrent een voordelige en milieuvriendelijke droging.

Omgevingslucht: 10 m³/min bij 20 °C met 102,9 g/min water, verzadigingsgraad 60 %

1. Een voorbeeld uit de praktijk Als een fluidgesmeerde 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 echter 290 g water per kubiekemeter 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 een water-

Compressieverhouding 1 : 10 1 Bm3/min, bij 80 °C met 102,9 g/min water, verzadigingsgraad 35 %

Afkoeling: 1 Bm3 bij +3 °C met 102,9 g/min water, verzadigingsgraad 1728 %, condensaat 96,95 g/min, 46536 g/8h dag = ca. 47 liter

overschot ontstaat van circa 70 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 de koeldrogers wordt de lucht in de eerste plaats afgekoeld tot +3 °C en later terug verwarmd tot omgevingstemperatuur. Dat leidt tot een onderverzadiging van het vocht van circa 20 % en hierdoor eveneens tot een betere, relatief droge persluchtkwaliteit.

2. Oorzaken van 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.

Condensaat ontstaat wanneer het volume lucht verkleint en tegelijkertijd de temperatuur van de lucht daalt. Op die manier verkleint het vermogen van de lucht om water op te nemen. Dit is precies wat er gebeurt in het compressorblok en in de nakoeler van de compressor.

a) Absolute luchtvochtigheid Onder absolute luchtvochtigheid verstaan we het gehalte waterdamp van de lucht, uitgedrukt in mg/m³.

8

c) Atmosferisch dauwpunt Het atmosferische dauwpunt is de temperatuur waarbij de lucht onder atmosferische druk (omgevingsfactoren) een vochtigheidsverzadigingsgraad (Frel) van 100 % bereikt.

dauwpunt 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 werd en daarom bevat elke kubieke meter dan nog slechts 0,6 g waterdamp. Dit komt overeen met een atmosferisch dauwpunt van –24 °C. 5. Economische en milieuvriendelijke persluchtdroging

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 (00 % Frel) bereikt. Voor het bovengenoemde voorbeeld betekent dit het volgende: lucht die onder een druk van 10 bar (a) staat, heeft bij een druk-

a) Koel- of adsorptiedrogers? We kunnen niet stellen dat adsorptiedrogers een alternatief leveren voor de koeldrogers. Zelfs de nieuwe milieumaatregelen inzake koelmiddelen veranderen dit niet. Koeldrogers behoeven namelijk slechts 3 % van de energie die de compressor nodig heeft 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 slechts zinvol wanneer men extreem droge persluchtkwaliteiten moet behalen met dauwpunten tot –20, –40 of –70 °C. b) Welk koelmiddel? CFK’s zoals R 12 en R 22 mogen niet meer gebruikt worden in de nieuwe

3. Ontstaan van condensaat

4. Belangrijke begrippen – kort verklaard

Persluchttechniek

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.

Ozonafbouwpotentieel (engl.: ODP = ozone depletion potential) [R 12 = 100%]

koeldrogers. Onderstaande tabel toont de beschikbare koelmiddelen en de invloed ervan op het milieu. Tot het jaar 2000 gebruikten de meeste fabrikanten van koeldrogers R22, een gedeeltelijk gehalogeniseerde CFK. In vergelijking met R 12 heeft R22 een ozonafbouwpotentieel van slechts 5% en ook het broeikaseffectpotentieel is met 12 % beduidend lager. Sinds enige tijd is de CFK R134a op de markt. De overheid beveelt dit aan als alternatief koelmiddel voor R12 en R22 omdat R134a geen schadelijke invloed heeft op de ozonlaag van de atmosfeer. Het grote voordeel van R 134a is, dat oudere toestellen die tot hiertoe R 12 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 ozonafbouwpotentieel van eveneens 0% hebben. Het betreft hier de zogenaamde ”blends”, mengsels van diverse koelmiddelen die nochtans verschillend hoge temperatuur-”glides” (=afwijkingen van de verdampings- en condensatietemperaturen van hun componenten) vertonen en bovendien, vergeleken met R134a, een hoger broeikaseffectpotentieel hebben (zie tabel onderaan). R 407C komt daarom slechts voor bepaalde inzetbereiken in aanmerking. R404A daarentegen is, wegens de lage temperatuur-”glides”, voor hogere doorstroomcapaciteiten vanaf 24 m³/min interessant.

Temperatuur-„glide“ Broeikaseffectpotentieel Mogelijke afwijking van (engl.: GWP = global de verdampings-/ warming potential) condensatie[R 12 = 100%] temperatuur [K]

Benaming koelmiddel

Samenstelling formule

CFK Koelmiddel R22

CHClF2

5%

12%

0

R 134a

CH2F-CF3

0%

8%

0

Koelmiddelen en „blends“ R 404A

R 143a/125/134a

0%

26%

0,7

R 407C

R 32/125/134a

0%

11%

7,4

9

Persluchttechniek

Condensaat is een onvermijdelijk bijproduct van persluchtproductie. Hoe het ontstaat werd reeds uitgelegd in het hoofdstuk ”Waarom persluchtdroging?” op blz. 8. Dientengevolge produceert een 30 kW-

4. Condensaat juist afvoeren compressor met een debiet van 5 m³/min reeds onder gemiddelde werkingsomstandigheden ongeveer 20 liter condensaat per shift. Het condensaat moet uit de perslucht verwijderd worden, ten einde storingen en corrosieschade te vermijden. In dit hoofdstuk komt u te weten hoe u condensaat juist kan afvoeren en op aanzienlijke kosten kan besparen.

1. Condensaatafvoer In ieder persluchtsysteem ontstaat op bepaalde plaatsen condensaat, dat op verschillende manieren verontreinigd is (afbeelding hierboven). Een betrouwbare condensaatafvoer is derhalve beslist vereist. Zij draagt in hoge mate bij tot de vrijwaring van de persluchtkwaliteit, en tevens tot de bedrijfszekerheid en zuinigheid van de persluchtinstallatie. a) Condensaatverzamel- en afvoerplaatsen Voor de verzameling en de afvoer van het condensaat zijn eerst en vooral mechanische elementen van het persluchtsysteem verantwoordelijk. Daar ontstaat reeds 70 tot 80 % van het totaal aan condensaat – vooropgesteld, dat de compressoren een goede nakoeling hebben.

Cycloonafscheider: Hierbij gaat het om een mechanische afscheider, die het condensaat met behulp van de centrifugaalkracht van de lucht scheidt (zie afbeelding beneden rechts). Om optimaal te kunnen werken, moet hij steeds na een persluchtinstallatie geplaatst worden. Tussenkoeler: Bij tweetrapscompressoren met tussenkoeling ontstaat condensaat bij de afscheider van de tussenkoelers. Persluchtketel: Naast zijn hoofdfunctie als reservoir scheidt de persluchtketel het condensaat van de lucht, en wel door de zwaartekracht. 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.

10

Persluchttechniek

Daarenboven koelt de persluchtketel door zijn grote warmteafgifte de perslucht bijkomend af en verbetert daardoor de condensaatafvoer nog verder. Waterzak in de persluchtleiding: Om een ongedefinieerde stroom condensaat te vermijden, moet de pers-

luchtleiding in de vochtige zone zo uitgevoerd worden, dat alle toe- en uitgangen bovenaan 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 constructie scheidt een waterzak condensaat af in de vochtige zone van het persluchtsysteem, en dit even effectief als een persluchtketel (afbeelding 1).

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

vervuiling of mechanische slijtage uitgesloten zijn. Bovendien worden persluchtverliezen (zoals bij het vlotterventiel) door exact berekende en aangepaste ventielopeningstijden vermeden.

b) Persluchtdroger Naast de al vernoemde zijn er ook nog

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 vlotter-

Afbeelding 1: waterzak met condensaataftap

Afbeelding 2: vlotterafvoer

Afbeelding 3: „ECO DRAIN“ met kogelkraan

mogelijkheden tot verdere condensaatverzamel- en afvoerplaatsen in het domein van de persluchtdroging.

principe, door de in de perslucht aanwezige onzuiverheden, als uiterst onderhoudsintensief en gevoelig voor storingen.

d) Juiste installatie Tussen het condensaatafscheidersysteem en de condensaatafvoer moet er steeds een kort verbindingsstuk met kogelkraan ingebouwd worden (afbeelding 3).

Koeldroger: In de koeldroger wordt door de afkoeling en droging van de perslucht, het condensaat afgescheiden. Adsorptiedroger: Door afkoeling in de persluchtleiding ontstaat condensaat reeds bij de voorfilter van de adsorptiedroger. In de adsorptiedroger zelf treedt water, op grond van de heersende partiële drukverhouding, enkel in dampvorm op. c) Decentrale afscheider Wanneer geen centrale persluchtdroger voorhanden is, krijgt men grote hoeveelheden condensaat in de vlak voor de persluchtverbruikers geïnstalleerde waterafscheiders. Hun onderhoudsbehoefte is dan evenwel enorm.

b) Magneetventiel Magneetventielen met tijdsturing zijn weliswaar bedrijfszekerder dan vlottersystemen, maar zij moeten regelmatig getest worden op onzuiverheden. Verkeerd afgestelde ventielopeningstijden veroorzaken bovendien drukverliezen en daardoor een verhoogd energieverbruik. c) Condensaataftap met niveausturing (”ECO DRAIN”, afbeelding 3) Vandaag de dag zijn overwegend afvoersystemen met intelligente niveausturing in gebruik. Zij hebben het voordeel dat de storingsgevoelige vlotterfunctie door een elektronische sensor wordt vervangen. Dit wil zeggen, dat in tegenstelling tot het vlottersysteem, storingen door

11

Persluchttechniek

Andere voordelen zijn de automatische zelfbewaking en de mogelijke signaaldoorgave aan een centraal sturingssysteem.

Zo kan de afvoer bij onderhoudswerken afgesloten worden, en de werking van de persluchtinstallatie kan ongehinderd verder lopen.

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 veronder-

Condensaat van een dergelijke kwaliteit mag onbehandeld niet geloosd worden, i.t.t. wat vaak beweerd wordt.

5. Condensaat

3. Externe afvoer Natuurlijk is het mogelijk het condensaat te verzamelen en door een gespecialiseerd bedrijf te laten afvoeren. Evenwel liggen de afvoerkosten, 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.

goedkoop en betrouwbaar behandelen stelling dat het hier enkel gaat om gecondenseerde waterdamp. Maar pas op! Iedere compressor werkt zoals een overgedimensioneerde stofzuiger: hij zuigt verontreinigingen aan uit de vervuilde omgevingslucht en geeft deze via de nog niet behandelde perslucht door aan het condensaat.

1. Waarom condensaatbehandeling? Persluchtgebruikers die condensaat gewoon in de rioleringen lozen, riskeren aanzienlijke straffen. De reden: het condensaat dat bij de productie van perslucht vrijkomt, is een explosief mengsel. Op grond van de groeiende milieubelasting bevat het naast vaste deeltjes ook koolwaterstof, koper, lood, ijzer en nog veel meer. Maatgevend voor het afvoeren van condensaat uit persluchtinstallaties in Duitsland is de wet op de waterhuishouding. Ze 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 pHwaarden bestaan er wettelijke grenswaarden. Zij zijn verschillend vastgelegd afhankelijk van branche en provincie. Voor koolwaterstoffen bedraagt de

hoogst toegelaten waarde 20 mg/l, het ph-waardebereik voor geschikt condensaat van 6 tot 9.

2. Aard van het condensaat a) Dispersie Persluchtcondensaat komt in verscheidene kwaliteiten voor. Dispersies treden in de regel op bij oliegekoelde schroefcompressoren die met synthetische koelmiddelen zoals ”Sigma Fluid Plus” 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 Een zichtbaar teken voor de aanwezige emulsie is een melkachtige vloeistof die zich ook na enkele dagen niet in twee fasen scheidt (zie afbeelding rechts, 1). Deze condensaatsoort treedt niet enkel op bij zuiger-, schroefen schottencompressoren, die met traditionele olies aangedreven worden. Ook hier worden schadelijke stoffen met oliebestanddelen gebonden. Vanwege de sterke, stabiele dooreenmenging laten noch olie en water, noch aangezogen verontreinigingen zoals stof en zware metalen, zich scheiden door de zwaar-

12

Persluchttechniek

tekracht. Wanneer de aanwezige olie tekenen van esterdeeltjes vertoont, dan kan het condensaat uitermate agressief zijn en moet het geneutraliseerd worden. De behandeling van dergelijk condensaat is enkel mogelijk met emulgeerinstallaties.

Zwaartekrachtscheidingssystemen zoals deze „Aquamat“ behandelen de condensaatdispersies op een zeer betrouwbare en zuinige manier

4. Behandelingsprocédé a) voor dispersies Voor de behandeling van dit condensaat volstaat meestal een driekamerscheidingsinstallatie, die uit twee voorscheiderkamers en een actiefkoolfilterkamer bestaat. De eigenlijke scheiding gebeurt door middel van zwaartekracht. De op

c) Condensaat uit olievrije compressoren Het uit olievrije systemen afkomstige condensaat bevat ten gevolge van de stijgende milieubelasting soms toch nog aanzienlijke oliedeeltjes. Het vertoont

1

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.

de vloeistof drijvende oliehoudende laag in de scheidingsruimte

2

3

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

oliedeeltjes in en vormt zo goed filterbare macrovlokken. Filters met een bepaalde poriëngrootte houden deze vlokken op een betrouwbare manier tegen. Het wegstromende water kan via de riolering weggeleid worden. c) voor condensaat uit olievrije compressoren Condensaat uit olievrije compressoren moet door chemische scheidingsprocédés 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 moet afgevoerd worden. Dit procédé is veruit het duurste. Speciale toelatingen voor lozingen zouden niet enkel betrekking moeten hebben op mogelijke oliedeeltjes in het condensaat, maar ook op geconcentreerde, uit de omgevingslucht aangezogen schadelijke stoffen die het condensaat aanzienlijk verontreinigen.

wordt verzameld in een verzamelreservoir en verwijderd zoals afvalolie. Het achterblijvende water wordt aansluitend in twee trappen gefilterd en kan daarna naar de riolering geleid worden. Ten opzichte van de afhaling door een gespecialiseerd bedrijf, kan men met een zwaartekrachtscheidingsinstallatie tot 95 % kosten besparen. Die installaties worden tegenwoordig tot een compressordebiet van 160 m³/min aangeboden. Het is vanzelfsprekend dat bij een grotere behoefte ook meerdere installaties parallel geschakeld kunnen worden. 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-procédé. Daarbij stroomt voorgefilterd condensaat over de membranen. Een deel van de vloeistof doordringt de membranen en verlaat de installatie als zuiver water. De tweede installatie werkt met een verpulverend middel. Dit kapselt

13

Persluchttechniek

Bij stabiele condensaatemulsies worden onder andere membraanscheidingssystemen gebruikt

Ondanks al haar voordelen is perslucht toch een relatief duur energiemedium. Vandaar dat de slagzin kosten besparen waar mogelijk steeds gehanteerd moet worden. Een van de hoofdoorzaken van een hoog prijs-

Quadro-regeling

Dual-regeling druk

Vollast-nullast-uitschakelregeling

druk

vollast

vollast

6. Efficiënte compressorsturingen kaartje is, dat het debiet van de compressoren vaak niet goed aangepast werd aan het schommelende persluchtverbruik. Compressoren worden dan ook vaak slechts voor 50 % belast. Hiervan zijn veel gebruikers zich helemaal niet bewust, omdat hun compressoren alleen maar met bedrijfsurentellers en niet met vollasturentellers zijn uitgerust. Een geschikt 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. 1. Interne sturing a) Vollast-nullastregeling In de meeste compressoren worden asynchrone draaistroommotoren als aandrijving gebruikt. De toegelaten schakelfrequentie van dergelijke motoren neemt af naargelang de capaciteit groter wordt. Deze laatste is dus onvoldoende om compressoren met een klein schakelverschil in overeenstemming met het daadwerkelijke persluchtverbruik aan- en uit te schakelen. Dergelijke aanuitschakelingen ontlasten alleen de

drukvoerende componenten van de compressor, terwijl de motor nog een tijdje naloopt. De energie die daarvoor nodig is, moet als verloren worden beschouwd. Het energieverbruik van compressoren die op deze wijze geschakeld worden, bedraagt tijdens de nullastfase nog altijd 20 % van het verbruik tijdens vollast. b) Frequentieomvormers Compressoren waarvan het toerental door een frequentieomvormer gestuurd wordt, tonen in hun regelbereik geen constant rendement aan. Bij een motor van 90 kW varieert het zelfs tussen 94 en 86 % in het regelbereik van 30 tot 100 %. Hierbij moet men dan nog het energieverbruik van de frequentieomvormer en het niet-lineaire vermogensverloop van de compressoren tellen. Slotsom: bij een foutief gebruik kunnen frequentieomvormers zich tot ware energievreters ontpoppen, zonder dat de gebruiker van de installatie het merkt. Frequentiesturing is dus niet altijd dé oplossing bij uitstek als het om een zo energiebesparend mogelijke werking van compressoren gaat.

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.

14

Persluchttechniek

b) pieklast-luchtverbruik Het pieklast-luchtverbruik daarentegen is de hoeveelheid lucht die tijdens bepaalde verbruikspieken wordt verbruikt. Ze kan variëren afhankelijk van de eisen bij de gebruikers. Om de verschillende vollastfuncties zo goed mogelijk te kunnen vervullen, moeten de verschillende compressoren met een sturing zijn uitgerust. Deze sturingen moeten in staat zijn om de werking van de compressoren en daardoor de persluchtproductie te verzekeren zodra de externe sturing uitvalt.

3. Sturing voor persluchtstations Sturingen voor persluchtstations zijn systemen die de werking van de compressoren op het niveau van het persluchtstation coördineren en de verschillende installaties, afhankelijk van het luchtverbruik, aan- 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 het bedrijf. b) taken van sturingen voor persluchtstations De coördinatie van de werking van de verschillende compressoren is zowel een veeleisende als een omvattende taak. Vandaag de dag moeten sturingen voor persluchtstations niet alleen in staat zijn om verschillende types van compressoren en compressoren met een verschillende capaciteit op het juiste ogenblik in

nullast

nullast

stilstand

stilstand nominaal motorvermogen in %

nominaal motorvermogen in %

tijd

Gelijkmatige drukverdeling, constante regeling van het debiet met proportionele regelaar

druk

frequentieomvormer – constante aanpassing van het debiet door wijziging motortoerental

vollast

vollast

nullast

nullast

stilstand nominaal motorvermogen in %

tijd

SFC (FO)

Dual-GD-regeling druk

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

stilstand tijd

tijd

nominaal motorvermogen in %

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

te zetten. Ze moeten bovendien de installaties onderhoudstechnisch bewaken, de bedrijfsuren van de compressoren op mekaar afstemmen en foutmeldingen registreren, zodat de servicekosten van het persluchtstation kunnen verminderd worden en de bedrijfsveiligheid verhoogd wordt.

maar ook tussen de verschillende compressoren en het overkoepelende sturingssysteem worden overgedragen. Bovendien moet ook de bedrading bewaakt worden, zodat storingen onmiddellijk gesignaleerd worden, ook wanneer er zich ergens een draadbreuk heeft voorgedaan.

c) Juist afgestemd Een belangrijke voorwaarde voor een efficiënte – d.w.z. energiesparende – externe sturing (persluchtstation) is de haarfijne afstemming van de compressoren op mekaar. De som van het debiet van de verschillende pieklastinstallaties moet derhalve groter zijn dan dat van de volgende in te schakelen basislastinstallatie. Bij het gebruik van een toerentalgeregelde pieklastinstallatie moet haar regelbereik groter zijn dan het debiet van de volgende in te schakelen compressor. Anders kan het rendement van de persluchtvoorziening niet gegarandeerd worden.

De normale wegen van gegevensoverdracht: 1. potentiaalvrije contacten 2. analoge signalen 4 – 20 mA 3. elektronische interfaces b.v. RS 232, RS 485 of Profibus DP.

d) Gegarandeerde overdracht van gegevens Een andere essentiële voorwaarde voor het perfecte functioneren en de efficiëntie van de sturing voor persluchtstations is de gegarandeerde overdracht van gegevens. Hiervoor moet gegarandeerd zijn dat niet alleen meldingen binnen de afzonderlijke compressorinstallaties,

De modernste techniek voor gegevensoverdracht wordt geboden door Profibus. 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’’jes via GSM

Servicecenter

Controlecentrum »Sigma Air Control« Modem

Verkoop/ service Modem

SIGMA AIR MANAGER

Ethernet Proces Profibus – DP

Compressoren

Filter met ECO- Drain

Behandeling

15

Persluchttechniek

Over het algemeen bestaan persluchtstations uit meerdere compressoren van dezelfde of verschillende grootte. Om deze afzonderlijke machines te coördineren heeft men een sturing voor persluchtstations nodig. De

Een absolute voorwaarde hiervoor is echter het gebruik van een microprocessorsturing (MVS) of van een industriële PC met sturingstechnische intelligentie. Ook bij bandsturingen zijn er verschillende mogelijkheden.

7. Drukbandsturing – optimale afstemming van de compressoren op het verbruik taak van deze sturing was vroeger relatief goed te overzien: het ging hem er voornamelijk om, compressoren van dezelfde grootte afwisselend als basislastcompressor te laten functioneren en zo de looptijden van de machines op mekaar 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 energie-efficiënt mogelijk zijn. In principe bestaan er twee soorten van systemen voor de sturing van compressoren op het niveau van het persluchtstation: de cascade- en de drukbandsturing.

teem. Terwijl bij een laag luchtverbruik maar één compressor geschakeld wordt 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 verhoogt de druk in het persluchtsysteem tot zijn maximum en stijgen de persluchtverliezen door lekken

de afstand tussen de verschillende schakelpunten minimaal 0,3 bar moet bedragen. Bij vier compressoren, het maximumaantal dat voor dit soort sturingswijzen wordt aanbevolen, verkrijgt men een minimumschakelverschil van 1,4 bar.

b) Cascadesturing met elektronische drukschakeling Het gebruik van elektronische druksensoren maakt het mogelijk de schakeldrukverschillen tussen maximum- en Vergelijking minimumdruk tot 0,2 bar cascade-//drukbandsturing en de afstanden tussen de schakelpunten te verkleinen. In het beste drukschommeling traditionele voorkeuzeschakelkast geval kan hier een schakeldrukverschil van 0,7 bar verkregen worden. veiligheid drukschommeling SAM of VESIS

tijd

Afbeelding 1: verschillende drukschommelingen en drukbesparing bij cascadesturing (voorkeuzeschakelkast) en drukbandsturingen (”SAM” of ”VESIS”)

1. Cascadesturing

terwijl bij een hoog luchtverbruik de druk daalt en de drukreserve in het systeem vermindert.

De klassieke manier om compressoren sturingstechnisch te verbinden, is de cascadesturing. Hiervoor wordt aan elke compressor een onderste en een bovenste schakelpunt toegewezen. Als er meerdere compressoren gecoördineerd moeten worden verkrijgt men een trapsgewijs of cascadeachtig sturingssys-

a) Cascadesturing met membraandrukschakelaar Als de cascadesturing d.m.v. een drukschakelaar of contactmanometer wordt geschakeld, moet er in de regel een minimumdrukverschil van 0,5 bar per compressor worden voorzien, terwijl

16

Persluchttechniek

Zoals reeds gezegd werd zouden niet meer dan vier compressoren met een cascadesturing verbonden mogen worden, omdat anders het gevaar bestaat, dat de energie- en lekverliezen wegens de grote drukspreiding extreem hoog worden.

(drukbandsturing)

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. Met behulp van de zogenaamde drukband kan men een willekeurig aantal compressoren coördineren (afbeelding 1)

met het persluchtverbruik in het net na de schakeling van een compressor om daaruit dan conclusies te trekken met het oog op de volgende te schakelen compressor (afbeelding 3). De trendherkenning werkt met een precisie van 0,01 tot 0,03 bar en is zelfs in staat om

a) Vectoriële sturing De vectoriële sturing berekent drukstijging en -daling tussen de vastgelegde minimum- en maximumdruk en op basis daarvan het luchtverbruik. De compressoren worden dus op basis van al achterhaalde informatie gestuurd (afbeelding 2). In persluchtsystemen met een schommelend persluchtverbruik kan dat tot drukschommelingen in het leidingnet voeren, waarvoor aangepaste

vector1

Drukbandsturing voor meerdere compressoren (SAM / VESIS)

1. schakelpunt van een compressor

2. schakelpunt van een compressor

vector

vector

drukstijging in de tijd

drukval in de tijd

vector1

Afbeelding 2: vectoriële compressorsturing

maatregelen moeten getroffen worden. Bijzonder belangrijk in deze context is de afregeling van de compressoren. Het schakeldrukverschil kan in de regel met dit soort sturingen maar tot 0,5 bar verminderd worden, omdat alleen maar binnen het bereik van de minimum- en maximumdruk gemeten wordt. b) Drukbandsturing met trendherkenning Efficiënter dan de vectoriële sturing is de drukbandsturing met trendherkenning, want ze maakt minimale schakeldrukverschillen van slechts 0,2 bar mogelijk. Lagere schakeldrukverschillen zijn vandaag de dag niet mogelijk in de persluchttechniek. De trendherkenning werkt niet op basis van de gemeten drukstijging en -daling binnen een bepaalde tijdspanne. Ze houdt veeleer rekening

Afbeelding 3: drukbandsturing met trendherkenning (boven)

persluchtsystemen met sterke schommelingen in het verbruik bij minimale schakeldrukverschillen zo optimaal mogelijk te coördineren. Tot 16 compressoren kunnen hierdoor binnen een drukbereik van slechts 0,2 bar sturingstechnisch met elkaar worden verbonden. Voor noodgevallen beschikt de drukband over een zogenaamde noodband, zodat de persluchtproductie te allen tijde gegarandeerd blijft. De drukbandsturing met trendherkenning kan dus in aanzienlijke mate bijdragen tot een vermindering van de energiekosten van uw persluchtsysteem. De reden daarvoor is eenvoudig: een drukdaling van 0,1 bar in het systeem heeft al een besparing van een procent op het energieverbruik tot gevolg. c) Pieklastafhankelijke sturing Drukbandsturingen met trendherkenning delen de compressoren op in groepen op basis van hun capaciteit. Ze kunnen de compressoren dus niet alleen gelijkmatig belasten op basis van hun bedrijfs- en vollasturen, maar ook de juiste compressor op het juiste ogenblik inzetten (afbeelding 4). Een wezenlijke voor-

17

Persluchttechniek

waarde hiervoor is echter een optimale splitting. Hieronder verstaat men het opdelen van compressoren met dezelfde of een verschillende capaciteit in groepen op basis van het basis- of pieklastverbruik (zie ook hoofdstuk ”Efficiënte compressorsturingen”). Dit is de actueel meest economische manier om compressoren te sturen. De uitwisseling en verwerking van grote hoeveelheden aan gegevereist schakelpunt vens is hiervoor echter een basisvoorwaarde. Alleen intelligente industriële PC’s zoals de door KAESER aangeboden ”Sigma Air Manager” (SAM) zijn in staat dergelijke hoeveelheden aan gegevens te verwerken. Verder kunnen deze industriële

Afbeelding 4: betere compressorbelasting dankzij een optimale splitting en een efficiënte coördinatie van de installaties

PC’s ook op sturingssystemen worden aangesloten, die naast de functie van hoogefficiënte sturing ook die van webserver met geprogrammeerde HTMLpagina’s vervullen. Dus ook zonder speciale software kan de pieklastafhankelike sturing compressorbedrijfsgegevens zoals de belasting en efficiëntie van heel het persluchtstation registreren, de gegevens visualiseren, evalueren en gepast reageren (voor ”Sigma Air Manager” zie ook blz. 27).

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. koelfluidcircuit van de compressor

8. Op energie

gebruikswatercircuit

platenwarmtewisselaar

besparen door warmterecuperatie Compressorfabrikanten bieden veel mogelijke toepassingen aan om energie te recycleren bij compressoren zoals b.v. warmterecuperatie.

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.

de perslucht (zie hiervoor warmtestroomdiagram op blz. 19).

3. Mogelijkheden van warmterecuperatie Gebruikers die geïnteresseerd zijn in een nog rendabeler persluchtgebruik, kunnen voor verschillende varianten van warmterecuperatie kiezen: a) Warmeluchtverwarming De eenvoudigste manier van warmterecuperatie bij lucht-, olie- of fluidgekoelde schroefcompressoren is het direct gebruik van de door de compressor opgewarmde lucht. Deze lucht wordt dan via een luchtkanaalsysteem naar de te verwarmen ruimte(s) geleid (afbeelding 1). Natuurlijk kan deze warme

lucht ook voor andere doeleinden gebruikt worden, zoals bijv. bij drogingsprocessen, warmteluchtsluizen of voor het voorverwarmen van de lucht van branders. Als er geen warmte kan gebruikt worden, wordt de warmeluchtstroom manueel of automatisch via een jalouzie naar buiten geleid. Een jalouziesturing met thermostaat maakt de dosering van de warme lucht mogelijk, zodat constante temperaturen kunnen bereikt worden. Met deze variante kan tot 94 % van het elektrisch opgenomen vermogen van de schroefcompressor worden hergebruikt. Ook bij kleinere compressoren kan ze van nut zijn, want een compressor van 18,5 kW levert al genoeg warmte-energie om een huis mee te verwarmen.

Afbeelding 2: warmterecuperatie-iinstallatie voor de productie van warm water – de platenwarmtewisselaar produceert warm water tot +70 °C

b) Warmwaterverwarming Door de montage van een warmtewisselaar (afbeelding 2) in het koelcircuit kan zowel bij lucht- als watergekoelde schroefcompressoren warm water voor verschillende doeleinden geproduceerd worden. Hiervoor worden platenwarmtewisselaars of veiligheidswarmtewisselaars gebruikt afhankelijk van het feit of het warme water moet gebruikt worden voor verwarmingsdoeleinden, voor douches of voor het wassen in productie- en

Warmtestroomdiagram:

reinigingsprocessen. Met deze warmtewisselaars zijn watertemperaturen tot maximaal 70 °C bereikbaar. De extra kosten voor deze variante zijn bij compressorinstallaties vanaf 18,5 kW binnen twee jaar terugverdiend. Een correcte planning is hiervoor alleszins een voorwaarde.

4. De veiligheid in het oog houden Normaliter mag het primaire koelsysteem van een compressor nooit tegetotaal opgenomen elektrisch vermogen 100 %

lijkertijd als warmterecuperatiesysteem gebruikt worden. De reden: Bij het uitvallen van de warmterecuperatie zou de compressorkoeling en daarmee de persluchtproductie in het gedrang komen. Vandaar dat het aan te bevelen is om vóór de warmterecuperatie 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 warmterecuperatiesysteem geen warmte wordt afgevoerd, schakelt de compressor intern over op het primaire lucht- of waterkoelingssysteem. Hierdoor blijft de persluchtvoorziening toch gegarandeerd.

5. Besluit 2. Tot 94 procent kan gebruikt worden Het grootste gedeelte 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 verloren door warmteafstraling aan de omgeving en 4 % van de warmte blijft in

afvoerlucht zomer verwarming winter

afgevoerde warmte van de aandrijfmotor (wordt aan de koellucht toegevoerd) 9 %

warmtestraling van de compressorinstallatie aan de omgeving 2 %

door koeling van de koelfluid recupereerbare warmte (fluidkoeler) 72 % door koeling van de perslucht recupereerbare warmte (nakoeler) 13 %

Afbeelding 1: warmterecuperatiesysteem voor warmeluchtverwarming met afvoerkanaal en ingebouwde jalouzieklep

18

Persluchttechniek

warmte die in de perslucht blijft 4 %

recupereerbare warmte 94 %

19

Persluchttechniek

Warmterecuperatie is een over het algemeen zeer plausibele mogelijkheid, om het rendement van een persluchtinstallatie te verhogen en tegelijkertijd het milieu te ontzien. De noodzakelijke kosten zijn relatief laag en ze zijn afhankelijk van de plaatselijke situatie bij de klant, het specifiek gebruik en de gekozen warmterecuperatievariante.

Perslucht is weliswaar een veelzijdige, maar niet bepaald een goedkope energiedrager, waarvan het gebruik pas rendabel wordt wanneer persluchtproductie, -behandeling en -verdeling zo goed mogelijk op

9. Energieverliezen vermijden (1) Wat mag niet uit het oog verloren worden bij de planning en de installatie van een persluchtnet? elkaar zijn afgestemd. Daarbij moeten niet alleen planning en uitvoering van het compressorstation correct 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 vol-

staan koeldrogers voor de behandeling van de geproduceerde perslucht. 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 veroorzaakt. 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 een gedecentraliseerde persluchtvoorziening kunnen ook plaatsbesparende combinaties van schroefcompressor, koeldroger en persluchtketel (afbeelding links) of van schroefcompressor en droger als torenmodel aangeschaft worden.

3. Herschikking en installatie van een persluchtnet Vooraf dient bepaald te worden of de persluchtvoorziening gecentraliseerd of gedecentraliseerd moet worden geplaatst. 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.

20

Persluchttechniek

a) Correct dimensioneren van het net Dimensionering van een leidingnet dient in ieder geval te gebeuren aan de hand van een berekening. Het grondbeginsel is een maximale drukvermindering van 1 bar tussen compressor en persluchtverbruikers, incl. schakelverschil van compressor in gebruikelijke standaardpersluchtbehandeling (koeldroging). Meer bepaald wordt rekening gehouden met volgende drukverliezen (afbeelding rechts): Hoofdleiding 1 0,03 bar Verdeelleiding 2 0,03 bar Aansluitleiding 3 0,04 bar Droger 4 0,20 bar Onderhoudseenheid en slang 5 0,50 bar Totaal (maximum) 0,80 bar

Deze voorstelling toont aan hoe belangrijk het is de drukverliezen te berekenen voor de afzonderlijke leidingsegmenten. Hierbij dient ook rekening gehouden te worden met appendages en afsluiteenheden. Het is derhalve niet voldoende het aantal rechte stukken leiding in een berekeningsformule of -tabel te zetten. Veeleer 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 de factor 1,6 te vermenigvuldigen. De diameters van

gen door kogelkranen of klepventielen met volledige doorgang. 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. c) Welk leidingmateriaal is het juiste? Wat de materiaaleigenschappen betreft

2 3 5

1

4

de leidingen kunnen dan aan de hand van gangbare nomogrammen op eenvoudige wijze worden afgeleid (zie afbeelding rechts).

Leidinglengte (m)

Luchtverbruik

m3/h

is er geen bepaalde voorkeur. Evenmin dringen de aankoopprijzen een bepaalde keuze op: verzinkte buizen, koperen of kunststofbuizen kosten ongeveer evenveel wanneer materiaal- en installatiekosten bij mekaar worden geteld. Roestvrijstalen leidingen daarentegen zijn 20 % duurder, maar dankzij de verbeterde verwerkingsmethodes heeft men de prijs naar beneden kunnen schroeven. 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: de juiste verbindingstechniek De verschillende stukken leiding kunnen door lassen of lijmen of door vastschroeven en lijmen met elkaar verbonden worden. Het kan dat hierdoor de leidingen niet meer zo gemakkelijk kunnen losgemaakt worden, maar dankzij dergelijke verbindingen kan men lekken wel tot een minimum herleiden.

Nomin nale breedte (mm)

Drrukverrlies [barr]

m3/min n

b) Pijpleidingen energiezuinig leggen 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 vervan-

Systeemdruk (bar)

21

Persluchttechniek

Jaarlijks gaan in vele bedrijven duizenden Euro’s verloren. De reden: een verouderd of slecht onderhouden leidingnet drijft het energieverbruik van een persluchtsysteem in de hoogte. Wie dit euvel wil verhelpen moet

10. Energieverliezen vermijden (2) Wat mag niet uit het oog verloren worden bij de sanering 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 latere problemen vermeden worden. De sanering van een bestaand net daarentegen kent vaak specifieke problemen en wordt een hopeloze onderneming wanneer vochtige lucht in het net wordt geblazen. Een centrale drogingseenheid dient daarom beschikbaar te zijn van bij de aanvang van de sanering.

helpt in de meeste gevallen enkel een omwisseling van de betrokken leidingen. 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

2. Wat helpt bij een te grote drukvermindering 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 Ingeval deze afzettingen verhard zijn

Afbeelding 1: Sanering van een persluchtleiding door het plaatsen 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 betrouw-

22

Persluchttechniek

baardere persluchtverdeling. Een verdere saneringsmogelijkheid voor ringleidingen is het verwijden van het systeem met behulp van zogenaamde compartimenten (afbeelding 2).

VL =

VK x Σ tx T

b) opsporen van lekkages bij de verbruikers Om lekken bij de gedecentraliseerde persluchtverbruikers op te sporen, wor-

meplaatsen van het persluchtnet. Deze lekkages kunnen met behulp van een zeepoplossing of van 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 uitgerust. Deze pakkingen drogen op door de droge lucht, die door het net wordt gestuwd. Voor de precieze locatie van lekken in een dergelijk net bevelen wij het gebruik van een toestel met ultrasone golven aan. Na de lokalisering van alle lekken, het dichten van de lekken 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

Lekkages opsporen en verwijderen Saneringsmaatregelen leveren alleen dan optimaal resultaat als ook lekkages in het persluchtnet zoveel mogelijk worden verwijderd. a) vaststellen van alle lekkages 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 lekkagehoeveelheid met volgende formule worden berekend:

Afbeelding 5

Afbeelding 2: Uitbreiding van de vermogenscapaciteit door middel van compartimenten

den 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 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 eindafna-

t2

t1

Werkdruk

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

Legende: VL = lekkagehoeveelheid (m³/min) VK = volumestroom van de compressor (m³/min) Σx = t1 + t2 + t3 + t4 + t5 tijd, terwijl de compressor belast werd (min) T = totaaltijd (min)

Tijd

t3

t4

T

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

23

Persluchttechniek

t5

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 uitbreiden en

te houden met verschillende randvoorwaarden:

70

60

Het spectrum van de persluchtgebruiker gaat vandaag de dag van A zoals in automobielfabrikant 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 bepaalt de rentabiliteit Een persluchtsysteem dat beantwoordt aan deze eisen moet nauwkeurig afgestemd zijn op de toepassing(en), de opstellings- en de omgevingsvoorwaarden. Meer bepaald moet het over correct gedimensioneerde compressoren, behandelingstoestellen en leidingen beschikken, over een efficiënte sturing, een geschikte verluchtingstechniek en condensaatbehandeling alsook, indien mogelijk, warmterecuperatie in overweging nemen. Hieraan beantwoordt de

KAESER-energiespaarsysteemservice (KESS). Hij omvat persluchtverbruiksanalyse, planning (afbeelding 1), realisatie, bijscholing en klantendienst. Doorslaggevend hierbij zijn de kwaliteit van het ad-

advies is een analyse van het actueel en eventueel van het toekomstig persluchtverbruik. Dit ADA-onderzoek (Analyse van het persluchtverbruik) dient afhankelijk van de toepassing, rekening

vies en de keuze van de juiste techniek: het grootste potentieel aan ren resso comp kostenbesparingen ligt namelijk sign chtde Perslu op het vlak van energieverbruik en onderhoud, niet bij de aankoopprijs. ak

Drukv

werkd min. elijke

erlies

Dru

leidin

Het uitgangspunt van elk KESS-

Drukv

fkoolfi

erlies

Drukv

24

Persluchttechniek

rbru de ve

ikers

erlies

Drukv Re

(begin

max.

subm

Drukv

lter

min.

erlies

erlies

(begin

max.

)

(wisse

l)

droger

sc gelver

Max

l)

filter

min.

erlies

)

(wisse

icro

erlies

Drukv

Afbeelding 2: Een specifieke vragenlijst vormt een leidraad voor de toekomstige uitbater. Hij kan rechtstreeks van de KAESERwebsite www.kaeser.be (rubriek „Diensten“ „Analyse en advies“) gedownload worden

n ruk aa

gnet

s actie kverlie Drukv

2. Persluchtverbruiksanalyse

950705 950706 950707 950708 950709 950710

30

950711 950712 950713 20

10

mpr hil co

dr imum

essore

mpr uk co

c) testen van de efficiëntie van bestaande stations Ook in het geval van bestaande stations is het aangeraden van tijd tot tijd met behulp van een computergesteund analysesysteem vast te stellen of de compressoren (nog) correct belast worden, of sturingen niet (meer) exact geprogrammeerd zijn en of het lekkagepercentage nog bin-

n

23:15

Afbeelding 3: Met verschillende meetmethodes en -ttoestellen wordt het persluchtverbruik van bestaande installaties alsook de maximum- en de minimumdruk vastgesteld. Op basis van deze meetresultaten kan dan het compressorstation optimaal opgebouwd worden

door de juiste te vervangen, het werkingsgedrag van de compressoren in het deellastbereik te verbeteren en een passende overkoepelende sturing in te plannen (afbeelding 4). nen het tolerantiebereik ligt. ADA moet ook aangewend worden wanneer oude compressoren vervangen worden door nieuwe. Hierbij wordt de mogelijkheid geboden compressoren met een fout gekozen capaciteit

d) wijziging van de perslucht-gebruiksvoorwaarden 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.

spez. Leistung Neuanlage

12

spez. Leistung Altanlage

10

8

6

4

2

0

n

essore

22:30

21:45

21:00

20:15

19:30

18:45

18:00

17:15

16:30

15:45

15:00

14:15

13:30

12:45

12:00

11:15

10:30

09:45

09:00

08:15

07:30

06:45

06:00

05:15

04:30

03:45

03:00

02:15

01:30

0

verschillende afdelingen het persluchtverbruik op verschillende tijdstippen exact kan worden bepaald. Hierbij is het zeer belangrijk niet alleen gemiddelde waarden, maar ook maximum- en minimumwaarden te bepalen (afbeelding 3).

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

Noodz

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

950704

40

kW min/m³

moderniseren van een bestaand. Hiervoor biedt KAESER een omvangrijk dienstenpakket aan. Deze service koppelt beproefde elementen als persluchtcomponenten, gebruikersadvies en -begeleiding aan de nieuwe mogelijkheden van de informatietechnologie in de persluchttechniek.

950703

00:45

Persluchtverbruiksanalyse (ADA)

50

00:00

11. Compressorstations juist plannen (1)

a) planning van een nieuwe persluchtvoorziening Bij het plannen van een nieuw compressorstation ontvangt de toekomstige gebruiker een specifieke vragenlijst (afbeelding 2). 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.

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

Zeit & Lastmaschinen

25

Persluchttechniek

Bodemloos vat of spaarvarken? Persluchtproductie kan zowel het ene als het andere zijn. Het toverwoord luidt ”systeemoptimalisering”. Hiermee kon al op meer dan 30% van de gemiddelde persluchtkosten in Euro-

3. Bouwtechnische optimalisering

12. Compressorstations juist plannen (2) Bepalen van het rendabelste concept stand-by-machines die met kleinere pieklastmachines gecombineerd worden. De opdracht van de compressorstationsturing bestaat erin te zorgen voor een zo evenwichtig mogelijke, 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 condensaataftappen, drogers, enz. Bovendien kunnen zij aangesloten worden op een centraal sturingssysteem en alle bedrijfsgegevens daar naartoe sturen.

2. De combinatie doet het 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 70

50

300 30 200 20

Leistungsaufnahme kW

400 40

100

0

0

00 :3 0 01 :1 5 02 :0 0 02 :4 5 03 :3 0 04 :1 5 05 :0 0 05 :4 5 06 :3 0 07 :1 5 08 :0 0 08 :4 5 09 :3 0 10 :1 5 11 :0 0 11 :4 5 12 :3 0 13 :1 5 14 :0 0 14 :4 5 15 :3 0 16 :1 5 17 :0 0 17 :4 5 18 :3 0 19 :1 5 20 :0 0 20 :4 5 21 :3 0 22 :1 5 23 :0 0 23 :4 5

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 optimale variant en de kostenbesparingsmoge-

Om het rendement van de persluchtvoorziening te garanderen op lange termijn, dient niet alleen een optimale kosten-batenverhouding te bestaan, maar ook de voor een doeltreffende controlling nodige transparantie. De basis hiervoor vormt de compressorsturing ”Sigma Control”, een indu-

500

10

1. Computergesteunde bepaling

Condensaatleiding

Afbeelding 2 b: P&I-d diagram van hetzelfde compressorstation

600

60

4. Bedrijfsoptimalisering en controlling

Opgenomen vermogen [kW]

De KAESER-energiespaarsysteemservice (KESS) omvat o.a. een computergesteunde 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 werd ingevuld en die o.a. rekening houdt met het te verwachten persluchtverbruik en de eventuele schommelingen ervan. Bij bestaande compressorstations vormt een bedrijfsdagverloop dat met de ADAmethode werd opgesteld, de berekeningsbasis.

lijkheden. Daarbij wordt niet alleen het punctuele energieverbruik bij een bepaalde persluchtbehoefte, met inbegrip van alle verliezen berekend. Het is bovendien zelfs mogelijk zich 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.

benötigte Liefermenge m³/min Noodzakelijk debiet m³/min

pese bedrijven bespaard worden. Het hoofdaandeel van deze kosten vormt het energieverbruik met ca. 70 tot 80 %. En energie wordt eerder duurder dan goedkoper. Voor de gebruiker wordt bijgevolg het bepalen van het meest doeltreffende persluchtconcept steeds belangrijker.

gebruikt door KAESER, bieden hier waardevolle ondersteuning. Zij betrekBij het plannen van een nieuw of het ken niet alleen plattegrondschema’s en moderniseren van een bestaand comP&I-diagrammen (stroomdiagrammen), pressorstation dienen de ruimtelijke maar ook computergegenereerde 3 Dgegevens optimaal te worden benut. voorstellingen en -animaties in het planModerne planningssystemen, zoals ningsproces. Zo is het bijvoorbeeld, ondanks een krappe ruimte, vaak mogelijk terug te vallen op de economische luchtkoeling. Hierbij kan in vergelijking met de dure waterkoeling op 30 tot 40 % van de kosten Hoogte van de ruimte 5 m bespaard worden. Een verder voordeel is dat eventuele gebreken en storende factoren reeds in het planningsstadium herkend en opgelost kunnen worden, zodat de stations ook op Afbeelding 2 a: Grondplan van een compressorstation in bouwtechnisch gebied geeen autofabriek optimaliseerd kunnen worden (afbeelding 2 a - c).

Zeit Tijd benötigte Liefermenge Noodzakelijk debiet

Energieverbrauch bestehende Anlage Energieverbruik bestaande installatie

Energieverbrauch Neuanlage Energieverbruik nieuwe installatie11

Fi t t

3 BS61

Energieverbrauch Neuanlage Energieverbruik nieuwe installatie22

S

d t

4 DSD171

Afbeelding 1: Vergelijking van het energieverbruik van een bestaand compressorstation met dat van nieuwe installatie-a alternatieven gedurende een bedrijfsdag afhankelijk van het persluchtverbruik

26

Persluchttechniek

Afbeelding 2 c: Computergegenereerde 3 D-a animaties maken het mogelijk zich in het planningsstadium virtueel in het compressorstation te bewegen en tonen haast willekeurige beelden van het toekomstige station

27

Persluchttechniek

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

striële PC met vijf voorgeprogrammeerde sturingswijzen en de mogelijkheid gegevens te verzamelen en door te sturen via een gegevensnet. Op het niveau van de sturing voor persluchtstations staat een andere industriële PC, de reeds vernoemde ”Sigma Air Manager” (afbeelding 3). Behalve de sturing 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 werkingsgegevens. Zo is het vlug duidelijk of het station onberispelijk functioneert, of controle- en storingslampjes actief zijn en hoe hoog de werkingsdruk is. De informatieverfijning kan vrij worden gekozen. Zo kunnen werkingsresultaten eenvoudig verklaard, grafische voorstellingen van energieverbruik, persluchtverbruik en drukniveaus gemakkelijk voorgesteld 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.

Slechts weinig compressorstations en persluchtsystemen kunnen vandaag uitblinken met geoptimaliseerde kostenstructuren. In de meeste gevallen valt een systeemoptimalisering dringend aan te bevelen. De

Naast de eigenschappen van de verschillende compressoren is vooral de samenwerking van deze compressoren van groot belang voor de rendabiliteit van een persluchtstation. Een beschrijving van de sturings- en bewakingstechnologie mag dus niet ontbreken.

13. Compressorstations juist plannen (3) De actuele situatie en persluchtverbruiksanalyse (ADA) basis 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 f 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 persluchtvakman. Voor de gebruiker houdt dat o.a. in dat hij alle noodzakelijke informatie op voorhand ter beschikking stelt.

1. Door de gebruiker te verstrekken informatie a) Grondplan Voor een goed algemeen overzicht moet er een grondplan van het bedrijf (afbeelding 1) voorgelegd worden. Hierop dienen de hoofdpersluchtleiding, verbindingsleidingen en afnamepunten van het compressorstation vermeld te worden. Ook gegevens zoals de afmetingen van het leidingnet, de gebruikte materialen en de plaatsen met het hoofdpersluchtverbruik en die met een

afwijkend persluchtverbruik moeten vermeld worden. b) Toepassingsgebieden van de perslucht Perslucht is een zeer veelzijdig medium. Daarom is het noodzakelijk om aan te geven waarvoor de perslucht gebruikt wordt: stuurlucht voor oppervlaktebehandeling, perslucht voor draaiende werktuigen of reinigingswerkzaamheden of enkel proceslucht. c) De compressoren Naast het type moeten ook technische gegevens zoals werkdruk, debiet, opgenomen vermogen, koelingswijze en bijzondere toepassingen zoals warmterecuperatie opgegeven worden.

centraal of decentraal gewerkt wordt en aan welke kwaliteitsklasse(n) de te produceren perslucht moet voldoen. Natuurlijk moeten 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) Afbeelding 2: P&I-d diagram van de persluchtproductie en -b behandeling (schets)

P&I-diagram (schets) Installaties

station 2

2. Gesprek persluchtgebruiker persluchtadviseur Zodra voldoende informatie beschikbaar is, moet deze met de persluchtadviseur besproken worden, en dienen de problemen van het persluchtstation besproken te worden. Een te lage druk of een schommelend drukverloop, een gebrekkige persluchtkwaliteit of een slechte belasting van de compressoren en problemen met de koeling zijn frequent voorkomende problemen.

3. Ontleding van het volledige persluchtsysteem Om een goed inzicht in uw persluchtsysteem te krijgen is het zeer leerrijk 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 pers-

behandeling 6,0 bar

6,8 bar P max 7,0 bar

d) Persluchtbehandeling Belangrijk om weten i.v.m. persluchtbehandeling is of er Plattegrond met afzonderlijke netstromen perslucht: rood = 3”-leiding blauw = 2”-leiding groen = leiding in de grond bruin = ¾ -leiding

Afbeelding 1: plattegrond (grondplan) van de hoofdpersluchtleiding in een bedrijf

compressorruimte

compressorruimte

28

Persluchttechniek

Afbeelding 3: Drukdaling in een persluchtsysteem

Afbeelding 4: ”Energievreters” - decentrale drukregelaars met waterafscheider

moeten de inlaat- en uitlaatdruk in vollast getest worden (afbeelding 4). Ook bij waterafscheiders die voor de drukregelaar gemonteerd worden, moet gecontroleerd worden of er vloeistof in zit en of ze vervuild zijn. Hetzelfde geldt voor verticaal naar beneden aflopende afvoerleidingen (afbeelding 5).

e) compressorstation Natuurlijk kan het compressorstation zelf verschillende gebreken vertonen: voornamelijk de opstelling van de machines, het ventilatiesysteem, de koeling en de leidingen dienen gecontroleerd te worden. Bovendien moeten het totale drukverschil van de compressoren, de grootte van de persluchtketels en het meetpunt van waaruit de compressoren gestuurd worden, vastgesteld worden.

Water in het systeem? Test door openen van kogelkraan Komt er water uit na het openen?

Afbeelding 5: Water in het systeem? (test)

b) afsluiters De toestand van de verbindingsleidingen die van de hoofdleiding afgetakt werden, is ook van essentieel belang voor de efficiëntie van een persluchtsysteem Daarin worden kritieke plaatsen o.a. door afsluiters ingenomen. Zo moet er gecontroleerd worden of het over stromingsongunstige kogelkranen met volledige doorgang of afsluitkleppen gaat of het over stromingsongun6,1 bar stige waterafsluitappendages of hoekventielen gaat.

luchtkwaliteit kan verwachten. De ervaring leert dat zoiets meestal aan de eindafnameplaatsen voorkomt. Wij bevelen u aan als volgt te werk te gaan:

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

a) aansluitslangen, drukregelaars, waterafscheiders Vooral de slangverbindingen met de luchtverbruikers vertonen vaak lekken. Vandaar dat ze op schade en lekken gecontroleerd moeten worden. Wanneer er drukregelaars geïnstalleerd werden,

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

29

Persluchttechniek

f) het bepalen van de meetpunten Na de ontleding van het persluchtsysteem bepaalt de persluchtadviseur samen met de gebruiker de meetpunten voor de verbruiksanalyse. Er moet minstens één punt voor en na de persluchtbehandelingsapparatuur en één aan de uitgang van het persluchtnet vastgelegd worden.

4. Bepaling van druk en luchtverbruik (ADA-meting) Voor de meting van het druk- en persluchtverbruik wordt de werking van het compressorstation gedurende minstens 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, druken verbruiksschommelingen, nullastverloop, vollast- en stilstandtijden van de compressoren evenals de bijdrage van het vermogen van elke compressor aan het persluchtverbruik herkend worden. Om het beeld te vervolledigen moeten tijdens de meting ook de lekken vastgesteld 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.

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 ver-

afhankelijk van het vermogen van de compressoren en de gekozen ventilatiemethode.

14. Compressorstations juist plannen (4) Luchtkoeling: de efficiënte koeling voor persluchtstations warming van een eengezinswoning. Een efficiënte koeling is derhalve onmisbaar voor de storingsvrije werking van een compressorstation. De warmte die door compressoren afgestraald wordt, kan goed gebruikt worden om op energie te besparen. Een goed voorbeeld hiervan zijn warmterecuperatiesystemen, waarmee tot 94 procent van de opgenomen energie gerecupereerd en gebruikt kan worden. Ze leveren een duidelijke bijdrage tot het verlagen van de kosten voor de persluchtproductie (zie hoofdstuk 8 ”Op energie besparen door warmterecuperatie”, blz. 18). Toch wil dat niet zeggen dat persluchtinstallaties met warmterecuperatie 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. Besluit: 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 moet gegarandeerd zijn.“ Verder zeggen de

uitvoeringsbesluiten dat de omgevingstemperatuur bij lucht- en oliegekoelde compressoren 40 °C niet mag overschrijden. Bovendien geeft § 15 volgende aanwijzing: „... het aanzuigbereik van compressoren mag geen gevaarlijke luchtmengsels bevatten.“ De hier vermelde voorschriften zijn minimumeisen, die de bedoeling hebben om ongelukken zoveel mogelijk te voorkomen. Compressoren op een economische en

Compressorstation met afvoerluchtkanaal – meest efficiënte variante van luchtkoeling

zuinige wijze laten werken vergt echter veel meer. 1.2 De compressorruimte is geen opbergruimte 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.

30

Persluchttechniek

De koellucht en de lucht die voor compressie wordt aangezogen mogen in geen geval zonder voorgaande, intensieve filtratie uit een met stof en roetpartikels belaste omgeving aangezogen worden. Trouwens, zelfs in 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 en op de frequentie van de onderhoudsbeurten 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 uitvoeringswerken rekening gehouden worden. In de zomer kunnen de temperaturen in lokalen die naar het zuiden of zelfs het westen liggen, zelfs in de gematigde klimaatzones, oplopen tot + 40° of zelfs tot + 45 °C. Daarom raden wij aan om de verluchtingsopeningen niet daar te voorzien waar ze aan sterk zonlicht blootgesteld zijn. De grootte van de openingen is *) De vermelde temperatuurgrenzen hebben betrekking op de klimatologische omstandigheden in Midden-Europa en op compressorstations met standaarduitrusting.

2. Verluchting 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 komen ze neer op ongeveer 10 procent van het vermogen van de compressor. 3. Verschillende ventilatiemethoden 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 verluchtingsopening 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 verluchtingsrooster drukt, vaak al voldoende is om deze natuurlijke verluchting 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. Zoniet wordt de werking van compressoren, de afvoer en behandeling van condensaat nadelig beïnvloed. Verder is de thermostaat ook noodzakelijk, omdat de compressorruimte onderhevig is aan een bepaalde onderdruk, die ervoor zorgt, dat de warme lucht terug in de ruimte stroomt. Er zijn twee soorten van kunstmatige ventilatie: 3.2.1 Ventilatie met een 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. Verder dient de capaciteit van de ventilatie zo groot te zijn dat de temperatuurverhoging die door de werking van de compressoren in de ruimte wordt bewerkstelligd niet meer dan 7 K bedraagt. Zoniet kan het tot overtemperaturen in de ruimte en tot de uitschakeling van de compressoren komen. Een ander aandachtspunt is het feit dat externe ventilatoren bijkomende energiekosten veroorzaken. 3.2.2 Ventilatie d.m.v. een verluchtingskanaal 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 mekaar thermisch niet beïnvloeden. Bovendien is het aan te bevelen om bij temperaturen boven + 25 °C de koelluchtstroming door een bijkomende ventilator met thermostaat te verhogen.

31

Persluchttechniek

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

Lucht b. v. uit magazijn

Afbeelding 3: kunstmatige ventilatie met afvoerluchtkanaal – voor installaties vanaf 11 kW

Registerklep

Lucht van buiten

Afbeelding 4: een thermostatisch geregelde registerklep zorgt voor compensatie van de temperatuur

Op de blz. 20 tot 31 kon u lezen waarop u moet letten bij de installatie van nieuwe en de sanering van bestaande persluchtnetten, en hoe de planning van een

Afbeelding 4: station met behandeling voor twee verschillende persluchtkwaliteiten

15. Persluchtsystemen juist gebruiken Betrouwbaarheid en optimalisering van uw kosten op lange termijn

1. Wat is een optimaal rendement? Het rendement van een persluchtsysteem vindt zijn neerslag in de bijhorende kostenstructuur. Hoe hoog dat rendement kan zijn zal van bedrijf tot bedrijf verschillen, omwille van de afwijkende productieomstandigheden. Beslissende factoren voor de bepaling van het optimale rendement zijn de looptijden van de compressoren en diverse commerciële parameters. Hier halen we als voorbeeld een geoptimaliseerd pers-

onderhoudsbeurten tijdig gecoördineerd en desgevallend preventief uitgevoerd worden. Het resultaat: lagere onderhoudskosten, een hoger rendement en een betere betrouwbaarheid van het persluchtsysteem en daardoor ook een verhoging van de betrouwbaarheid van de bedrijfsproductie.

(volgens ISO 8573-1)

32

Persluchttechniek

olie stof water

Energiekosten c ompressoren

Energiekosten b ehandeling

Onderhoudskosten c ompressoren

Onderhoudskosten b ehandeling

Investeringskosten c ompressoren

Investeringskosten b ehandeling

Installatiekosten/sturings- e n r egeltechniek

2.2 Het gebruik van de juiste persluchtverbruikers Het gevaar bestaat, dat men bij de persluchtverbruikers, net zoals bij de persluchtproductiemachines op de verkeerde manier wil sparen: door b.v. een nietgeschikte machine te kopen, die weliswaar gunstig is wat de aanschafprijs betreft, maar gemaakt is Basis: 0,08 Euro/kWh Werkdruk: 7,5 bar Luchtkoeling Looptijd: 5 jaar voor een hogere werkdruk. Persluchtkwaliteit: Rentevoet: 6 % Dat maakt dat het persluchtsysteem aan deze Afbeelding 1: kostenstructuur van een geoptimaliseerd drukverhoging aangepast persluchtsysteem en/of uitgebreid moet worden. De kosten hiervoor overstijgen 2. Rendement verkrijgen al snel de meerkosten voor de aanschaf Elke onderneming die een constant hoog van een machine die met een lagere rendement van haar persluchtvoorpersluchtdruk toekomt. Daarom zouden ziening wil verkrijgen, moet een paar er voor de aankoop van machines voor belangrijke punten in acht nemen: de bedrijfsproductie richtlijnen moeten bestaan, die niet alleen rekening houden 2.1 Onderhouden plannen met de elektrische belasting van de Moderne interne compressorsturingen machines, maar ook met hun capaciteit. zoals ”Sigma Control” en persluchtmanagementsystemen zoals ”Sigma Air 2.3 Nieuwe factoren in de Manager” verschaffen precieze inforpersluchtproductie matie over de onderhoudsintervallen 2.3.1 Wijzigingen in het voor de verschillende componenten van persluchtverbruik een persluchtstation. Hierdoor kunnen a) Aanpassing van de productie Condensaatbehandeling t otaal

Het nastreven van een zo hoog mogelijke persluchtefficiëntie uit zich op drie vlakken: de betrouwbaarheid van de persluchtproductie verhoogt, terwijl persluchtkosten en energieverbruik voelbaar dalen. En het potentieel is hoog: volgens een studie van de EU „SAVE II“ verbruikten de Europese persluchtcompressoren in het jaar 2000 80 miljard kWh, waarvan op minstens 30 procent had kunnen bespaard worden.

luchtsysteem met luchtgekoelde compressoren aan – looptijd 5 jaar, energieprijs 8 cent/kWh, rentevoet 6 %, 7 bar werkdruk, persluchtkwaliteit volgens ISO 8573-1: restolie klasse 1, reststof klasse 1, restwater klasse 4 (afbeelding 1). Het voorbeeld toont o.a. aan, dat het leeuwendeel van de totale persluchtkosten onder optimale voorwaarden ingenomen wordt door het energieverbruik (70 %).

Inbedrijfstelling/opleiding

efficiënt compressorstation er moet uitzien. Energie- en kostenbewust te werk gaan bij de planning en uitvoering zijn slechts het halve werk. Wie een rendabele persluchtproductie op lange termijn wil, moet zijn persluchtsysteem zo efficiënt mogelijk inzetten.

1 1 4

Afbeelding 2: toestel voor de meting van het persluchtverbruik. De verschildruk van het debiet wordt m.b.v. een meetbuis in de persluchtleiding gemeten

Verbruiksschommelingen die te wijten zijn aan een ploegensysteem zijn vandaag 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 moeten aangesproken worden. De persluchtvoorziening moet daarom aan de steeds wisselende productiecapaciteit aangepast worden. b) Uitbreiding van de productie Bij een uitbreiding van de productie moet niet alleen de capaciteit van de compressor(en) aangepast worden, maar ook de leidingen en de persluchtbehandelingscomponenten. Als de productiecapaciteit moet uitgebreid worden is het belangrijk om de machine die in aanmerking komt voor de uitbreiding eerst aan een nauwkeurige meting te onderwerpen (afbeelding 2). Daarna kan men aan de hand van de verkregen informatie de persluchtvoorziening aanpassen. 2.3.2 Een constante persluchttoevoer In een compressorstation wordt gewoonlijk een standby-compressor

voorzien. Jammer genoeg geldt dit principe niet voor de persluchtbehandelingscompenent(en). Dit houdt in dat, wanneer het persluchtverbruik stijgt, wel de stand-by-compressor aanspringt, maar er geen bijkomende behandelingscomponent voorzien is voor het behandelen van de extra geproduceerde lucht. Daarom zou er voor elke stand-by-compressor ook een bijkomende persluchtbehandelingseenheid moeten voorzien worden (afbeelding 3).

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 totaal persluchtverlies te controleren: dit kan gemakkelijk met behulp van moderne sturings- en bewakingsapparatuur, zoals b.v. met ”Sigma Air Manager”. Zodra er een verhoging is, kunnen de lekken opgespoord en gedicht worden.

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 bevelen we een decentrale behandeling aan, die de vereiste persluchtkwaliteit levert (afbeelding 4). Om ze te beveiligen moet een doorstroombegrenzing worden geïnstalleerd. Zoniet zouden de persluchtbehandelingscomponenten door een te grote persluchthoeveelheid doorstroomt worden, want ze zijn niet op de maximumcompressorcapaciteit voorzien.

3. Kostenmanagement staat garant voor rentabiliteit De gegevens die tijdens de planning vergaard werden kunnen – als ze geactualiseerd worden – ook later van nut zijn. Bijkomende analyses zijn hiervoor niet nodig. Systemen zoals ”Sigma Air Manager” nemen deze taak op zich. Zij zorgen voor de ideale basis voor online-persluchtaudits en een effectief kostenmanagement voor uw persluchtvoorziening (afbeelding 5).

2.4 Regelmatige controle op lekken In elk persluchtnetwerk, hoe goed het ook onderhouden wordt, ontstaan lekken, en jammer genoeg nemen ze eerder toe dan af. Deze lekken kunnen tot behoorlijke energieverliezen leiden. De hoofdoorzaak ligt in de Afbeelding 3: om de juiste persluchtkwaliteit te allen tijde te garanderen zou elke stand-b by-ccompressor van een behandelingseenheid moeten voorzien worden

33

Persluchttechniek

Hoe meer gebruikers hun persluchtkosten doorzichtig maken, het energiebesparingspotentieel gebruiken en bijgevolg bij de aankoop van persluchtcomponenten de energie-efficiëntie van deze laatste op de eerste plaats zetten, hoe meer zal het einddoel, nl. het ener-

energieverbruik en kosten

doen dalen

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

gieverbruik van persluchtproductie met 30 procent en meer verminderen, gehaald worden.

Steeds meer persluchtgebruikers kiezen voor KAESER Kompressoren

Het leveringsprogramma

Schroefcompressoren met SIGMA-PROFIEL

Koeldrogers met het energiebesparende SECOTEC-systeem

Compressorsturingen met internettechnologie

Persluchtbehandeling (filters, condensaatafvoer

Blowers met OMEGA-PROFIEL

Mobiele bouwcompressoren met SIGMA-PROFIEL

Zuigercompressoren voor ambachtslieden en garagepersoneel

Persluchttoebehoren / persluchtwerktuigen

en -behandeling, adsorptiedrogers, actiefkooladsorbers)

Colofon Uitgever: KAESER KOMPRESSOREN GmbH, Carl-Kaeser-Str. 26, 96450 Coburg, Duitsland, Telefoon: 09561 640-0; Telefax: 09561 640-130 E-mail: [email protected]. Internet: www.kaeser.com Redactie: Michael Bahr (verantw., Erwin Ruppelt) Layout/grafisch gedeelte: Philipp Schlosser, Ralf Günther Fotografie: Marcel Hunger Druk: Schneider Printmedien GmbH, Reußenberg 22b, 96279 Weidhausen Reproductie van deze brochure, ook deels, is alleen mits de schriftelijke toestemming van de uitgever mogelijk.

Steeds meer persluchtgebruikers kiezen voor KAESER Kompressoren

Het leveringsprogramma

Schroefcompressoren met SIGMA-PROFIEL

Koeldrogers met het energiebesparende SECOTEC-systeem

Compressorsturingen met internettechnologie

Persluchtbehandeling (filters, condensaatafvoer

Blowers met OMEGA-PROFIEL

Mobiele bouwcompressoren met SIGMA-PROFIEL

Zuigercompressoren voor ambachtslieden en garagepersoneel

Persluchttoebehoren / persluchtwerktuigen

en -behandeling, adsorptiedrogers, actiefkooladsorbers)

Colofon Uitgever: KAESER KOMPRESSOREN GmbH, Carl-Kaeser-Str. 26, 96450 Coburg, Duitsland, Telefoon: 09561 640-0; Telefax: 09561 640-130 E-mail: [email protected]. Internet: www.kaeser.com Redactie: Michael Bahr (verantw., Erwin Ruppelt) Layout/grafisch gedeelte: Philipp Schlosser, Ralf Günther Fotografie: Marcel Hunger Druk: Schneider Printmedien GmbH, Reußenberg 22b, 96279 Weidhausen Reproductie van deze brochure, ook deels, is alleen mits de schriftelijke toestemming van de uitgever mogelijk.

www.kaeser.com

www.kaeser.com

www.kaeser.com

Meer informatie en hulpmiddelen voor de juiste planning van uw persluchtvoorziening vindt u op het internet op:

KAESER KOMPRESSOREN Heiveldekens 7A – B-2550 Kontich – Tel.: 03/326 39 62 – Fax: 03/326 39 73 www.kaeser.com – E-mail: [email protected]

P-2010BFL/06 Technische wijzigingen voorbehouden!

www.kaeser.be > Dienstten > Advies en analyse