Persluchttechniek - KAESER – KAESER …nl.kaeser.com/m/Images/P-2010-NL-tcm283-6752.pdf · van...

www.kaeser.com

PersluchttechniekGrondbeginselen, tips en suggesties

Inhoudsopgave

04 1. Wat is perslucht?

06 2. Perslucht rendabel behandelen

08 3. Waarom eigenlijk persluchtdroging?

10 4. Condensaat juist afvoeren

12 5. Condensaat voordelig en betrouwbaar behandelen

14 6. Efficiëntecompressorsturingen

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

18 8. Energie besparen door warmteterugwinning

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

22 10. Energieverliezen vermijden (2): Sanering persluchtnet

24 11. Compressorstations juist plannen (1): Persluchtverbruiksanalyse (ADA)

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

28 13. Compressorstations juist plannen (3): Persluchtverbruiksanalyse – Berekenen van de actuele situatie

30 14. Compressorstations juist plannen (4): Efficiëntekoelingvanhetcompressorstations:luchtkoeling

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

Indienuhiervanhetfijnewiltweten,dankuntubijonseenpersluchtverbruiks- analyse (ADA) aanvragen.

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

Weet u hoe hoog uw persluchtkosten zijn?

Meer informatie en hulpmiddelen voor de correcte planning van uw persluchtvoorzieningvindtuophetinternetop:

www.kaeser.nl > Service > Advies en analyse

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

5. EPACT – de nieuwe formule voor een energiebesparende aandrijvingPogingen van de USA om de energiebehoefte van draaistroom-asynchroonmotoren te verminderen, resulteerden in 1997 tot de in werking treding van de „Energy Policy Act“ (kortweg EPACT). Sinds 1998 biedt Kaeser ook in Europa schroefcom-pressoren aan die beantwoorden aan deze strenge norm. De EPACT-motoren bieden belangrijke voordelen:

a) lagere bedrijfstemperaturenDe door opwarming en wrijving ont-stane interne rendementsverliezen kunnen bij kleinere motoren oplopen tot 20% van het opgenomen vermogen, bij motoren vanaf 160 kW tot 4 à 5 %. EPACT-motoren daarentegen hebben een duidelijk lagere opwarming en vandaar ook minder warmteverliezen: Terwijl een conventionele motor bij normale belasting een verhoging van

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

onder gelijke omstandigheden, bij een EPACT-motor, de temperatuurverhoging slechts ca. 65 K en de temperatuurre-serve 40 K.

b) langere levensduurLagere bedrijfstemperaturen betekent voornamelijk een lagere thermische-belasting van de motor, de lagers en de aansluitdoos. Dit resulteert als tweede voordeel een langere levensduur van de motor.

1. De capaciteitDe capaciteit van een compressor is het volume lucht dat de compressor comprimeert en in de leidingen van het persluchtnet stuurt. De correcte manier om dit te meten is bepaald in DIN 1945, Deel 1 , Bijlage F en in ISO 1217, Bij-lage C. Bovendien was er vroeger nog de CAGI-Pneurop-aanbeveling NP 2 CPTC 2. Het meten van de capaciteit gaat als volgt: eerst worden temperatuur, atmosferische druk en luchtvochtigheid gemeten aan de luchtingang van de volledige installatie. Vervolgens worden de maximale bedrijfsdruk, de tempera-

Met de perslucht is het niet anders gesteld dan met alle anderedingeninhetleven:hetgevaar schuilt dikwijls in een klein hoekje en een kleine oor-zaak kan soms grote gevolgen hebben, zowel in positieve als

in negatieve zin. Ook zien de dingen er nader beschouwd soms heel anders uit dan ze op het eerste gezicht lijken. Zo kan perslucht in ongunstige omstandigheden duur en onder optimale voorwaarden daaren-tegen zeer economisch zijn. Het is goed mogelijk dat onze tips u op lange termijn meer doen besparen dan het advies van uw beleggingsadviseur. In dit hoofdstuk geven wij een uitleg over de veel gebruikte compres-sorterminologie en leggen wij u uit waar u in het bijzonder op moet letten.

1. Wat is perslucht?ϕ een optimale waarde bereiken zonder overbelasting, is het nominale motor-vermogen. Dit wordt op het typeplaatje van de elektromotor aangegeven.

Let op! Wanneer het afgegeven motorvermogen te veel afwijkt van het nominale vermogen, dan werkt de compressor niet optimaal en/of is hij onderhevig aan grotere slijtage.

3. Specifiek vermogenMen definieert als specifiek vermogen van een compressor als de verhou-ding tussen opgenomen elektrische energie en het afgegeven luchtcapaci-teit bij een bepaalde bedrijfsdruk. Het opgenomen elektrisch vermogen is de som van het elektrisch opgenomen ver-mogen van alle aandrijvingen die in een compressor aanwezig zijn, zoals hoofd-motor, ventilatormotor, oliepompmotor, stilstandverwarming enz. Wanneer een rendementsberekening nodig is, moet deze op basis van de totale compressor-installatie en de maximale bedrijfsdruk zijn. Daarbij wordt dan de waarde van het totaal elektrisch opgenomen ver-mogen bij maximum druk gedeeld door de waarde van de installatiecapaciteit bij maximale druk.

4. Elektrisch opge-nomen vermogen Het elektrisch opge-nomenvermogen is het vermogen dat de aandrijfmotor.

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

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

Let op: DIN 1945 en ISO 1217 en de vroe-gere CAGI-Pneurop-aanbeveling PN 2 CPTC 1 geven alleen de capaciteit van het compressorblok weer.

2. Afgegeven vermogen van de motorHieronder verstaan we het vermogen dat de aandrijfmotor van de compressor mechanisch afgeeft aan de motoras. De optimale waarde van het motorasver-mogen waarbij het rendement en de cos

Nominaal motorvermogen

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

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

V2 x P2 x T1

T2 x F1

V1 =

P = Un x ln x √3 x cos ϕn

Inwendige motorverliezen, inbegrepen in het motorrendement

Afgegeven persluchthoeveelheid

Teruggevoerd elek-trisch vermogen

Energieverbruik

4 5

1. Wat is olievrije perslucht?Volgens de ISO-standaard 8573-1 mag perslucht als olievrij beschouwd worden, wanneer het oliegehalte (inclu-sief olienevel) onder 0,01 mg/m³ ligt. Dat is ongeveer een vier honderste van wat er zich aan olie in de atmosfeer bevindt. Deze hoeveelheid is zo minimaal dat ze nog amper kan worden aangetoond. Hoe staat het echter met de kwaliteit van door compressoren aangezogen lucht? Deze hangt natuurlijk heel erg af van de omgevingscondities. In een omge-ving met een normale belasting door industrie en verkeer kan het gehalte aan koolwaterstof tussen 4 en 14 mg/m³ lucht bedragen. In industriële omge-vingen waar olie als smeer-, koel en procesmedium wordt gebruikt, kan het gehalte aan minerale olie in de lucht ver boven 10 mg/m³ liggen. Hier komen dan nog meer vervuilende stoffen bij zoals

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

3. Keuze van het juistecompressorsysteemAls voor bepaalde toepassingen olievrije en voor andere olie- of fluid gesmeerde compressoren worden aanbevolen, zou dat alleen vanuit het oogpunt van het rendement en niet vanuit het oog-punt van de persluchtkwaliteit, die met dat type van compressor bereikbaar is, mogen zijn. Het rendement wordt namelijk bepaald door de energie- en onderhoudskosten, die tot 90 % van de kosten voor persluchtproductie kunnen uitmaken. Het grootste gedeelte 75 tot 85 % komt voor rekening van de ener-giekosten. In het lagedrukbereik van 500 mbar (a) tot ca. 3 bar (a) zijn olievrije systemen zoals blowers [tot 2 bar (a)] qua energie zeer gunstig. In het bereik van 4 tot 16 bar (a) daarentegen zijn 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 pers-lucht capaciteit te bereiken. Het grote aantal noodzakelijke koelers, hoge toerentallen, een enorme sturingstech-nische inzet, waterkoeling en hoge aanschafkosten maken het gebruik van

koolwaterstof, zwaveldioxide, roet, metalen en stof.

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

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

b) Persluchtkwaliteit bij fluid- of oliegesmeerde compressorenBij olie- en fluidgekoelde compressoren daarentegen worden de agressieve stoffen in de lucht door de koelvloeistof (olie) geneutraliseerd en vaste stofdeel-tjes uit de lucht gewassen. Ondanks de hogere zuiverheidsgraad van de gepro-duceerde 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.

olievrij compressie in dit drukbereik eco-nomisch bedenkelijk. Hierbij komt nog, dat de perslucht uit „olievrije“ compres-soren door aangezogen zwaveldeeltjes en het condensaat dat vrijkomt, agres-sief is.

4. Behandeling met het zuivere luchtsysteem van KAESERModerne fluid- of oliegesmeerde schroefcompressoren hebben een rendement dat 10 % hoger ligt dan dat van olievrije compressoren. Het door KAESER voor fluid- of oliegesmeerde schroefcompressoren ontwikkelde sys-

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

olievrije en steriele perslucht conform de in de ISO-standaard bepaalde kwaliteitsklassen m.b.t. perslucht, betrouwbaar en voordelig verkregen worden.

5. BehandelingsschemaOp elke brochure van een schroefcom-pressor vindt de gebruiker het hierboven afgebeelde schema. Hij kan met behulp van dit schema in een oogwenk de juiste combinatie voor zijn toestel vinden.

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

ligst kan worden geproduceerd. Onafhankelijk van de uitspraken van afzonderlijke fabrikanten staatditzondertwijfelvast:Eenhoogwaardige olievrije pers-luchtkwaliteit is zowel met olievrij comprimerendealsookmetolie-of fluid gekoelde compressorenbereikbaar.

2. Perslucht rendabel behandelen

P-651/0B

FL.2/08Technischewijzigingenvoorbehouden!

melkerijen, brouwerijen

Kiesnaargelangdebehoefte/toepassingdegewenstegraadvanbehandeling:

productievanvoedings-engenotmiddelen

bijzonder zuivere transportlucht, chemie-installaties

Persluchtbehandeling met koeldroger (drukdauwpunt + 3 °C)

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

farmaceutische industrie

weefgetouwen, fotolab's

verfspuiten, poederlakken

verpakken,stuur-eninstrumentenlucht

algemene werklucht, zandstralen van hoge kwaliteit

staalstralen

staalstralen zonder kwaliteitseisen

transportlucht voor waterzuiveringsinstallaties

geen kwaliteitsvereisten

Verklaringen:THNF = stofzakluchtfiltervoor de filtratie van stoffige en sterk vervuilde aanzuigluchtZK = cycloonafscheider voor de afscheiding van condensaatECD = ECO-DRAINelektronischniveaugestuurdecondensaatafvoer-automaatFB = voorfilterFC = voorfilter FD = nafilter (slijtage)FE = microfiltervoor het afscheiden van olienevel en vaste stofdeeltjesFF = microfiltervoorhetafscheidenvanolie-aërosolenenvastestofdeeltjesFG = actiefkoolfilter voor de opname van oliedampfaseFFG = microfilter-actiefkool-combinatie T = koeldroger voor persluchtdroging drukdauwpunt tot +3 °CAT = adsorptiedroger voorpersluchtdroging,drukdauwpunttot-70°CACT = actieve-kooladsorber voor de opname van de oliedampfaseFST = steriele filter voor kiemvrije persluchtAquamat = condensaatbehandelingssysteemDHS = drukhoudsysteem

FST1

1

4

4

4

4

4

4

4

4

1

2

1

1

2

72

73

93

98

1

1

1

1

1

1

2

3

3

4

4

5

ACT FF

FF

FE

FC

FB

bijKAESER-schroefcompressoren

andere installatie(s)

FFG

FEFD

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

T ECD compressor

Aquamat

THNF

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

FST

KA

ES

ER

technische installaties voor het verkrijgen van zeer zuivere lucht en ruimtes 14

technische installaties voor het verkrijgen van zeer zuivere lucht en ruimtes 14

Toepassingsvoorbeelden:keuzebehandelingsgraadISO8573-11)

DHS

DHS

DHS

DHS

DHS

DHS

*

*

*

*

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

Filtratiegraden:

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

Vastestoffen/stof1) Vochtigheid2) Totaalolie-

gehalte2)

Max. deeltjes-grootte

µm

Max.deeltjes-dichtheid mg/m³

Drukdauwpunt (x=watergehalte

ing/m³vloeibaar) mg/m³

0 b.v. installaties voor zuivere lucht en ruimtes na overleg met KAESER

1 0,1 0,1 -70 0,012 1 1 -40 0,13 5 5 -20 14 15 8 + 3 55 40 10 +7 –6 – – +10 –7 – – x 0,5 –8 – – 0,5<x 5 –9 – – 5<x10 –

klasseISO8573-1

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

+ stof – + water/condensaat– + olie – + bacteriën–

Persluchtvreemde stoffen:

op aanvraag

op aanvraag

farmaceutische industrie, melkerijen, brouwerijen

chipproductie,optiek,voedings-engenotmiddelenproductie

lakinstallaties

fotolab's

proceslucht, farmaceutische industrie

technische installaties voor het verkrijgen van zeer zuivere lucht en ruimtes

bijzonder droge transportlucht, verfspuiten, fijndrukregelaar

11FST

Aquamat

technische installaties voor het verkrijgen van zeer zuivere lucht en ruimtes 11-3

FilterPersluchtketels AT FE ZK

21-32DHS

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

12 DHS1-3

1-3

KA

ES

ERKA

ES

ER

KA

ES

ER op aanvraag

FST11 1-3 K

AE

SE

RK

AE

SE

R

FD11

KA

ES

ER

KA

ES

ER

FG1-3 DHS

11-3 KA

ES

ER op aanvraag

AT FE ECDcompressor THNF

KA

ES

ER

KA

ES

ER

KA

ES

ER

FD ACT11 FE

KA

ES

ER

KA

ES

ERDHS1-3

KA

ES

ER

Opstelling bij sterk schommelende persluchtbehoefte

FilterPersluchtketels T ZK

KA

ES

ER

KA

ES

ERKA

ES

ER

Opstelling bij sterk schommelende persluchtbehoefte

KA

ES

ER

stof water olie kiemen

stof water olie kiemen

KA

ES

ER

opaan-vraag

opaan-vraag

opaan-vraag

opaan-vraag

1

1

6 7

een wateroverschot ontstaat van circa 70 g/min g/min, dat condenseert en afgescheiden wordt. Op een werkdag van 8 uren ontstaat dan ongeveer 35 liter condensaat.

Indien men ook een koeldroger instal-leert, dan kan men nog 6 liter extra per dag afscheiden. In deze drogers wordt de perslucht eerst afgekoeld tot +3 °C en dan later tot omgevingstempra- tuur terugverwarmd. Dat leidt tot een onderverzadiging van het vocht van circa 20 % en dus tot een betere, relatief droge persluchtkwaliteit.

2. Oorzaak luchtvochtigheidOnze omgevingslucht is min of meer vochtig, d.w.z. dat ze steeds een hoe-veelheid water bevat. Deze vochtigheid hangt af van de temperatuur. 100 % verzadigde lucht levert bijvoorbeeld bij +25 °C ongeveer 23 gram water per kubieke meter.

3. CondensaatvormingCondensaat ontstaat wanneer het volume lucht verkleint en tegelijkertijd de temperatuur van de lucht daalt. Op die manier wordt het vermogen van de lucht om water op te nemen minder. Dit is precies wat er gebeurt in het com-pressorblok en in de nakoeler van de compressor.

4. Belangrijke begrippen – kort verklaarda) Absolute luchtvochtigheidOnder absolute luchtvochtigheid ver-staan we het gehalte waterdamp van de lucht, uitgedrukt in mg/m³.

1. Een voorbeeld uit de praktijkAls een oliegesmeerde schroef-compressor 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 compres-sieverhouding 1:10 bar bij een absolute druk van 10 bar, dan verkrijgt men 1 bedrijfskubieke meter.

Bij een temperatuur van 80 °C na de compressie, kan de lucht 290 g water per kubieke meter opnemen. Daar er slechts ca. 100 g aanwezig is, is de lucht met een relatieve vochtigheid van ca. 35 % goed droog en ontstaat er geen condensaat. In de nakoeler van de compressor wordt de perslucht-temperatuur verlaagd van 80 tot 30 °C. Daarna kan de kubieke meter lucht nog ongeveer 30 g water opnemen, zodat er

b) Relatieve luchtvochtigheid (Frel)De relatieve luchtvochtigheid geeft de verzadigingsgraad aan, d.w.z. de verhouding van het werkelijke water-dampgehalte tot het verzadigingspunt van de lucht op dat ogenblik (100 % Frel). Deze is variabel naargelang de temperatuur: warme lucht kan meer waterdamp opnemen dan koude.

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

Voorbeelden van dergelijke waarden:

Dauwpunt in °C Max. watergehalte ing/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) DrukdauwpuntOnder drukdauwpunt verstaat men de temperatuur waarbij de perslucht bij haar absolute druk haar relatieve vochtigheid (100 % Frel) bereikt. Voor het bovengenoemde voorbeeld bete-

kent dit het volgende: lucht die onder een druk van 10 bar staat, heeft bij een drukdauwpunt van +3 °C een abso-lute luchtvochtigheid van 6 gram per bedrijfskubieke meter. Ter verduidelij-king: als de bedrijfskubieke meter uit het voorbeeld van 10 bar (a) ontspant tot atmosferische druk, vergroot het volume 10 maal. Het aandeel water-damp van 6 g blijft ongewijzigd maar wordt verdeeld over een volume dat 10 maal groter is en daarom bevat elke kubieke meter dan nog slechts 0,6 g waterdamp. Dit komt overeen met een atmosferischdauwpunt van -24 °C.

5. Economische enmilieuvriendelijke persluchtdroginga) Koel- of adsorptiedrogers?De nieuwe milieumaatregelen inzake koelmiddelen veranderen niets aan het feit dat adsorptiedrogers noch vanuit zuinigheid noch vanuit het milieu een alternatief zijn voor koeldrogers. Koel-drogers hebben namelijk slechts 3 % van de energie nodig die de compressor gebruikt voor de productie van pers-lucht. Adsorptiedrogers daarentegen hebben 10 tot 25 % of meer nodig. Daarom moet men in normale omstan-digheden koeldrogers gebruiken. Het inschakelen van adsorptiedrogers is alleen zinvol wanneer men extreem droge persluchtkwaliteiten moet behalen met dauwpunten tot -20, -40 of -70 °C.

b) Welk koelmiddel?CFK‘s zoals R12 en R22 mogen niet meer gebruikt worden in de nieuwe koeldrogers. De tabel (onder) geeft een

opsomming van de beschikbare koel-middelen en de invloed daarvan op het milieu.Tot het jaar 2000 gebruikten de meeste fabrikanten van koeldrogers R 22, een voor een deel gehalogenereerde CFK. In vergelijking met R 12 heeft R 22 een ozonafbraakpotentieel van slechts 5 % en ook het broeikaseffect is met 12 % beduidend lager. Sinds enige tijd is de CFK R 134a op de markt. De overheid beveelt dit aan als alternatief koel-middel voor R12 en R22 omdat R 134a geen schadelijke invloed heeft op de ozonlaag van de atmosfeer. Het grote voordeel van R 134a is, dat oudere toe-stellen die tot nu toe R12 gebruikten, zonder al te veel kosten en moeite, kunnen overschakelen op het nieuwe koelmiddel.

Verder worden naast R 134a ook nog andere CFK‘s gebruikt zoals R 404A en R 407C, die een ozonafbraakpo-tentieel van eveneens 0 % hebben. Het betreft hier de zogenaamde „blends“, mengsels van diverse koelmiddelen die echter verschillende hoge tempe-ratuur-“glides” (=afwijkingen van de verdampings- en condensatietempera-turen van hun componenten) vertonen en bovendien, vergeleken met R 134a, een hoger broeikaseffect hebben (zie tabel onderaan). R 407C komt daarom slechts voor bepaalde inzetbereiken in aanmerking R 404A is echter van-wege zijn lage temperatuur-“glides“ interessant voor hogere doorstroomca-paciteiten vanaf 24 m³/min.

Omgevingslucht: 10 m³/min bij 20 °C met 102,9 g/min Wasser,

verzadigingsgraad 60 %

Compressieverhouding 1 : 10

1 Bm3/min, bij 80 °C met 102,9 g/min Water, verzadigingsgraad 35 %

Afkoeling: 1 Bm3 bei +3 °C met 102,9 g/min watar,

verzadigingsgraad 1728 %, condensaat 96,95 g/min,

46536 g/8h Tag = ca. 47 Liter

Benaming koelmiddel

Samenstelling formule

Ozonafbraakpotentieel (Eng.:ODP=ozone depletion potential)

[R12=100 %]

Broeikaseffect (Eng.:GWP=global

warming potential)

[R12=100 %]

Temperatuur-“glide”moge-lijke afwijking van de

verdampings-/condensatie-temperatuur

[K]

CFKkoelmiddelR22 CHClF2 5 % 12 % 0

CFK R 134A CH2F-CF3 0 % 8 % 0

Koelmiddel en „blends“ R 404A R143a/125/134a 0 % 26 % 0,7

R407C R32/125/134a 0 % 11 % 7,4

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

Zo „produceert“ een 30-kW-compressor met een capaciteit van 5 m3/min bij 7,5 bar onder gemiddelde omstandigheden per ploegendienst ongeveer 20liter water. Dit moet uit het pers-luchtsysteem verwijderd worden, om bedrijfsstoringen en schade te vermijden. In dit hoofdstuk vindt u meer wetenswaardig-heden omtrent een voordelige en milieuvriendelijke droging.

3. Waarom eigenlijk persluchtdroging?

8 9

1. CondensaatafvoerIn ieder persluchtsysteem ontstaat op bepaalde plaatsen condensaat, dat op verschillende manieren verontrei-nigd is (afbeelding hierboven). Een betrouwbare condensaatafvoer is dus beslist noodzakelijk. Deze heeft wezen-lijk invloed op de persluchtkwaliteit, bedrijfszekerheid en rendabiliteit van een persluchtinstallatie.

a) Condensaatverzamel- en aftappuntenVoor het verzamelen en de afvoer van het condensaat zijn voornamelijk mechanische elementen van het pers-luchtsysteem verantwoordelijk. Daar ontstaat reeds 70 tot 80 % van het

(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 luchtuit-gang boven is. Bovenin

koelt de ketel door zijn grote warmteafgifte de perslucht tevens af en verbetert daardoor de conden-saatafvoer.

Condens- vorming in de persluchtlei-ding.

totaal aan condensaat, vooropgesteld, dat de compressoren een goede nakoe-ling hebben.

Cycloonafscheider:Het gaat hierbij om een mechani-sche afscheider, die het condensaat met behulp van de centrifugaalkracht van de lucht scheidt (zie afbeelding rechtsonder). Om optimaal te kunnen werken, moet deze altijd achter een persluchtinstallatie geplaatst worden.

Tussenkoeler:Bij tweetraps compressoren met tus-senkoeler ontstaat ook condensaat op de afscheider van de tussenkoeler.

Persluchtketel: Naast zijn hoofdfunctie als reservoir scheidt de persluchtketel door de zwaar-tekracht het condensaat van de lucht. Indien voldoende gedimensioneerd

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

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

b) PersluchtdrogerNaast de al genoemde punten, zijn er meer condensaatverzamel- en aftap-punten rondom de persluchtdroging.

Koeldroger:In de koeldroger wordt door de afkoeling en droging van de perslucht, ook condensaat afgescheiden.

Adsorptiedroger:Door afkoeling in de persluchtleiding ont-staat er al condensaat bij het voorfilter van de adsorptiedroger. In de adsorptie-droger zelf komt water, op grond van de daarin heersende partieeldrukverhou-dingen, alleen in dampvorm voor.

c) Decentrale afscheiderWanneer geen centrale persluchtdroger voorhanden is, krijgt men grote hoe-veelheden condensaat in de vlak voor de persluchtverbruikers geïnstalleerde waterafscheiders. Deze hebben zeer veel onderhoud nodig.

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

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

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

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

terventiel) door exact berekende en aangepaste ventielopeningstijden ver-meden.Andere voordelen zijn de automati-sche zelfbewaking en de mogelijke signaaldoorgave aan een centraal sturingssysteem.

d) Juiste installatieTussen het condensaatafscheidersys-teem en de condensaatafvoer moet er steeds een kort verbindingsstuk met kogelkraan ingebouwd worden (afbeel-ding 3).

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

Afbeelding 1: Waterzak met condensaataftap Afbeelding 2: vlotterafvoer Afbeelding 3: Eco Drain met kogelkraan

Condensaat is een niet te vermijden bijproduct van de persluchtproductie. Hoe het ont-staat werd reeds uitgelegd in het hoofdstuk „Waarom perslucht droging?“ op bladzijde 8.Zodoendeproduceerteen30kW

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

4. Condensaat correct afvoeren

10 11

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

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

c) Condensaat uit olievrijecompressorenHet uit olievrij comprimerende systemen stammende condensaat bevat op grond

koolwaterstoffen bedraagt de hoogst toegelaten waarde 20 mg/l, het pH-waardebereik voor geschikt condensaat is van 6 tot 9.

2. Vormen van condensaata) DispersiePersluchtcondensaat komt in verschil-lende kwaliteiten voor. Dispersies treden in de regel op bij oliegekoelde schroef-compressoren die met synthetische koelmiddelen zoals Sigma Fluid Plus S460 aangedreven worden. Dit con-densaat heeft normaal gezien een pH-waarde tussen 6 en 9. Het kan daardoor als pH-neutraal beschouwd worden. Uit de omgevingslucht afkomstige verontreini-gingen zetten zich bij dit condensaat in een drij-vende oliehoudende laag vast, die gemakkelijk van het water te scheiden is.

b) EmulsieZichtbaar teken van de aanwezigheid van een emulsie is een melk-achtige vloeistof, die ook na enkele dagen niet in twee fasen wordt gescheiden (zie afbeel-ding 1, rechts). Deze condensaatsoort treedt regelmatig op bij zuiger-, schroef- en schottencompressoren, die met traditi-onele olies aangedreven worden. Ook hier worden schadelijke stoffen met

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

3. Externe afvoerNatuurlijk is het mogelijk het condensaat te verzamelen en door een gespeci-aliseerd bedrijf te laten afvoeren. De afvoerkosten liggen echter, afhankelijk van het soort condensaat, tussen 40 en 150 €/m³. Gelet op de ontstane con-densaathoeveelheden zou daarom de behandeling van het condensaat door de gebruiker zelf het rendabelste zijn. Dat heeft als voordeel dat van de oor-spronkelijke hoeveelheid nog slechts ongeveer 0,25 % overblijft, die milieu-technisch afgevoerd moeten worden.

4. Behandelingsprocedéa) voor dispersiesVoor het behandelen van dit type condensaat is meestal een schei-

dingsapparaat met drie kamers; twee voorafscheidingskamers en een kamer met actiefkoolfilter. Het eigen-lijke scheiden gaat met behulp van de zwaartekracht. De op het vloeistofop-pervlak in de scheidingskamer van het apparaat drijvende olielaag wordt naar een opvangreservoir geleid en verwijderd als afgewerkte olie. Het ach-terblijvende water wordt vervolgens in twee fasen gefilterd en kan daarna in de riolering worden geleid. In vergelijking met verwijdering door een gespeciali-seerd bedrijf zorgt scheiden met behulp van zwaartekracht voor een kostenbe-sparing van ca. 95 %. De apparaten worden tegenwoordig aangeboden met een capaciteit van 105 m³/min com-pressordebiet. Uiteraard is het mogelijk meerdere apparaten parallel te scha-kelen indien dit nodig is.

b) voor emulsiesVoor de behandeling van stabiele emul-sies worden vandaag de dag twee soorten van installaties ingezet:Membraanscheidingssystemen werken volgens het principe van de ultrafiltratie met het zogenaamde

cross-flow-procedé. Daarbij stroomt voorgefilterd condensaat over de mem-branen. Een deel van de vloeistof doordringt de membranen en verlaat de installatie als zuiver water. Het tweede type werkt met gepulveriseerde scheidingsmiddelen. Deze kapselt oliepartikels in en vormt daarna goed fil-treerbare macrovlokken. Filters met een bepaalde poriëngrootte houden deze vlokken op een betrouwbare manier tegen. Het wegstromende water kan worden geloosd.

c) voor condensaat uit olievrije compressorenCondensaat uit olievrije compressoren moet door chemische scheidingspro-cedés behandeld worden. Daartoe behoort de pH-neutralisering door toe-voeging van basische stoffen evenals de binding en concentratie van de zware metaaldeeltjes in een filter-koek, die als speciaal afval afgevoerd moet worden. Dit procedé is veruit het duurste. Vergunningen voor het lozen hiervan dienen betrekking te hebben op geconcentreerde, uit de omgevingslucht aangezogen schadelijke stoffen en niet alleen op mogelijke olieaandelen. De schadelijke stoffen kunnen het conden-saat aanzienlijk verontreinigen.

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

Bij stabiele condensaatemulsies worden onder andere membraanscheidingssystemen gebruikt.

1 2 3

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

enkel gaat om gecondenseerde waterdamp. Iedere compressor werkt zoals een overgedimensi-oneerdestofzuiger:Hijzuigtmetgecontamineerde omgevings-lucht verontreinigingen aan en geeft deze geconcentreerd via de nog niet behandelde pers-lucht aan het condensaat af.

5. Condensaat voordelig en betrouwbaar behandelen

12 13

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

14 15

1. Interne sturinga) Vollast-nullastregelingIn de meeste compressoren worden asynchrone draaistroommotoren als aandrijving gebruikt. De toegestane schakelfrequentie van deze motoren wordt met toenemende capaci-teit steeds geringer. Deze komt niet overeen met de benodigde schakelfre-quentie die nodig is om compressoren met een klein schakelverschil overeen-komstig het werkelijke persluchtverbruik in en uit te schakelen. Dergelijke aan-uitschakelingen ontlasten alleen de drukvoerende componenten van de

b) Pieklast-luchtverbruikHet pieklast-luchtverbruik daarentegen is de hoeveelheid lucht die tijdens bepaalde verbruikspieken wordt ver-bruikt. Dit kan variëren afhankelijk van de eisen bij de gebruikers.

Om de individuele vollastfuncties zo goed mogelijk te kunnen vervullen, moeten de verschillende compressoren met een eigen sturing zijn uitgerust. Deze sturingen moeten in staat zijn om bij uitval van een overkoepelend stu-ringssysteem, het verdere functioneren van de compressor en de perslucht-voorziening gaande te houden.

3. Overkoepelende sturingOverkoepelende sturingen voor pers-luchtstations zijn systemen die de werking van de compressoren in een persluchtstation coördineren en de ver-schillende installaties, afhankelijk van het luchtverbruik, in- of uitschakelen.

a) SplittingSplitting is de opdeling van de compres-soren met dezelfde of een verschillende capaciteit en sturingswijze volgens het basis- en pieklastverbruik van lucht van het bedrijf.

b) Taken van overkoepelendesturingenDe coördinatie van het compressor-bedrijf is een veeleisende en veelomvattende taak. Vandaag de dag moeten overkoepelende sturingen niet alleen in staat zijn om compressoren van verschillende typen en met verschil-

compressor, terwijl de motor nog een tijdje naloopt. De energie die daarvoor nodig is, moet als verloren worden beschouwd. De energiebehoefte van zodanig geschakelde compressoren ligt tijdens de nullastfase altijd nog bij 20 % van de vollastcapaciteit.

b) frequentieomvormingCompressoren waarvan het toerental door een frequentieomvormer gestuurd worden, laten in hun regelbereik geen constant rendement zien. Het ver-mindert zelfs van 94 naar 86 % in het regelbereik van 30 tot 100 % bij een motor van 90 kW. Hierbij moet men dan nog het energieverbruik van de fre-quentieomvormer en het niet-lineaire vermogensverloop van de compres-soren tellen.

Deze systemen kunnen, als zij fou-tief worden ingezet, tot energievreters worden, zonder dat de exploitant van de installatie dit opmerkt. De frequentie-omvorming is dus geen wondermiddel wanneer het gaat om een zo zuinig mogelijk bedrijf van een compressor.

2. Indeling volgens het persluchtverbruikCompressoren kunnen in principe ingedeeld worden volgens hun functie als basislast-, middenlast-, pieklast- of stand-by-installaties.

a) basislast-luchtverbruikOnder basislast-luchtverbruik verstaat men de hoeveelheid lucht die een bedrijf constant nodig heeft.

lende capaciteiten op het juiste ogenblik in te schakelen. Ze moeten bovendien de installaties onderhoudstechnisch bewaken, bedrijfstijden van compres-soren op elkaar afstemmen en storingen verwerken om zo de servicekosten van een persluchtstation te verlagen en de bedrijfszekerheid te verhogen.

c) Juist afgestemdEen belangrijke voorwaarde voor een efficiënte – d.w.z. energiebesparende – overkoepelende sturing is de haarfijne afstemming van de compressoren op elkaar. De som van de capaciteit van de pieklastinstallaties moet derhalve groter zijn dan de volgende in te schakelen basislastinstallatie. Bij het gebruik van een toerentalgeregelde pieklastinstal-latie moet haar regelbereik groter zijn dan de capaciteit van de volgende in te schakelen compressor. Anders kan het rendement van de persluchtvoorziening niet gegarandeerd worden.

d) Gegarandeerde overdracht vangegevensEen andere essentiële voorwaarde voor het perfect functioneren en de efficiëntie van een overkoepelende stu-ring is de gegarandeerde overdracht van gegevens. Men moet er zeker van zijn dat niet alleen meldingen binnen de afzonderlijke compressorinstalla-ties, maar ook tussen de verschillende

compressoren en het overkoepelende sturingssysteem worden overgedragen. Bovendien moet ook de signaaldoor-gang bewaakt worden, zodat storingen, zoals een draadbreuk van een verbin-dingskabel, onmiddellijk gesignaleerd worden.

De normale wegen van overdracht:1. potentiaalvrije contacten2. analoge signalen 4 – 20 mA 3. elektronische interfaces bijv. RS 232, RS 485 of Profibus DP.

De Profibus biedt de modernste trans-missietechniek. 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

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

Dual-regelingVollast-nullast-uitschakelregeling

Dual-GD-regelingGelijkmatig verdeelde druk, continue capaciteitsregeling met proportionele regelaar

Quadro-regelingVollast-nullast-uitschakelregeling met automatische keuze van de meest optimale bedrijfswijze

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

sms via GSM

Verkoop/service

modem

modem

Behandeling

compressoren

procesProfibus–DP

Ethernet

Filtermet ECO Drain

SIGMA AIR MANAGER

Servicecenter Controlecentrum »Sigma Air Control«

Druk

Druk Druk

Druk

Tijd

Tijd

Tijd

Tijd

Volllast

NullastStilstand

Nominaal motorvermo-gen in %

Volllast

NullastStilstand


Volllast

NullastStilstand


Volllast

NullastStilstand


Ondanks alle voordelen is pers-lucht toch een relatief duur energiemedium. Het devies is dus: kosten besparen, waarook maar mogelijk. Een van de hoofdoorzaken van een hoog prijskaartje is dat de capaciteit

van de compressoren vaak niet goed aangepast werd aan het schommelende persluchtver-bruik. Compressoren worden danookvaakslechtsvoor50%belast. Veel exploitanten zijn zich hiervan niet bewust, omdat hun compressor alleen een bedrijfsurenteller maar geen vol-lasturenteller heeft. Een goed afgestemd sturingssysteem kan in dergelijke gevallen goed van pas komen, want als het de belastingsgraad van uw com-pressorentot90%kanverhogen,mag u een energiebesparing van 20%verwachten.

6. Efficiënte compressorsturingen

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

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

b) Cascadesturing metelektronische drukschakelingDoor gebruik van een elektronische drukopnemer is het mogelijk de scha-keldrukverschillen tussen maximum en minimum druk tot 0,2 bar en bovendien de afstanden tussen de schakelpunten

te verkleinen. In het meest optimale geval kan hier een schakel-drukverschil van 0,7 bar worden bereikt. Zoals gezegd, zouden niet meer dan vier compressoren met een cascadesturing verbonden mogen worden, omdat anders het gevaar bestaat, dat de energie- en lekver-liezen door de grote drukspreiding extreem hoog worden.

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

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 compres-soren (afbeelding 1). Hierdoor ontstaat een relatief ongunstige situatie: bij een laag luchtverbruik heerst er maximale druk in het persluchtsysteem en stijgen de energieverliezen door lekken, ter-wijl bij een hoog luchtverbruik de druk daalt en de drukreserve in het systeem vermindert.

a) Cascadesturingmet membraandrukschakelaarWordt de cascadesturing met een drukschakelaar of contactmanometer geschakeld, dan is in de regel een mini-maal schakeldrukverschil van 0,5 bar voor elke afzonderlijke compressor in te stellen, terwijl de afstand tussen de afzonderlijke schakelpunten minimaal

Voorwaarde is wel het gebruik van een sturing met microprocessor of beter nog een industriële pc met sturingstechni-sche intelligentie. Ook bij bandsturingen zijn er verschillende mogelijkheden.

a) Vectoriële sturingDe vectoriële sturing berekent drukstij-ging en daling tussen de vastgelegde minimum en maximumdruk en op basis daarvan het luchtverbruik. De com-pressoren worden dus op basis van al achterhaalde informatie gestuurd (afbeelding 2). Dit kan bij perslucht-systemen met wisselend luchtverbruik soms voor schommelingen in het lei-dingnet zorgen, waardoor maatregelen voor demping nodig zijn. Bijzonder

belangrijk in deze samenhang de afstemming van de compressoren. Het schakeldrukverschil kan in de regel met dit soort sturingen maar tot 0,5 bar ver-minderd worden, omdat alleen maar binnen het bereik van de minimum- en maximumdruk gemeten wordt.

b) Drukbandsturing met trendherkenningEfficiënter dan de vectoriële sturing is de drukbandsturing met trendherkenning, want dan is een schakeldrukverschil van slechts 0,2 bar mogelijk. Dit is nu het laagste in de persluchttechniek bekende schakeldrukverschil. De trend-herkenning werkt niet op basis van de gemeten drukstijging en daling binnen een bepaalde tijdspanne. Ze houdt vooral rekening met het persluchtver-bruik 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 die werkt met een precieze van 0,01 tot 0,03 bar, is dus steeds op de hoogte en stelt de sturing in staat om zelfs persluchtsystemen met sterk schommelend verbruik bij mini-

male schakeldrukverschillen optimaal te coördineren. Tegenwoordig is het mogelijk om tot 16 compres-soren binnen een drukbereik van slechts 0,2 bar sturings-technisch met elkaar te verbinden. Voor noodge-vallen beschikt de drukband over een zogenaamde noodband, zodat de pers-luchtproductie te allen tijde

gegarandeerd blijft. De drukbandstu-ring met trendherkenning kan dus in aanzienlijke mate bijdragen tot een vermindering van de energiekosten van uw persluchtsysteem. Ter verdui-delijking: een drukdaling van 0,1 bar in het systeem heeft al een besparing van één procent op het energieverbruik tot gevolg.

c) Pieklastafhankelijke sturingDrukbandsturingen met trendherken-ning delen de compressoren op basis van hun capaciteit op in groepen. 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 voorwaarde hiervoor is echter een opti-male splitting. Daaronder verstaat men de opdeling van compressoren van gelijke of verschillende capaciteit op

grond van basislast- en pieklastlucht-verbruik (zie ook hoofdstuk „Efficiënte compressorsturing“).Deze momenteel meest rendabele manier om compressoren te sturen, vereist evenwel een uitwisseling en

verwerking van grote hoe-veelheden gegevens. Alleen intelligente industriële pc‘s zoals de door KAESER aan-geboden Sigma Air Manager (SAM) zijn in staat dergelijke hoeveelheden te verwerken. verwerken. Verder kunnen deze industriële PC’s ook op sturingssystemen worden aangesloten, die naast de functie van hoogefficiënte

sturing ook die van webserver met geprogrammeerde HTML-pagina‘s vervullen.

Dus ook zonder speciale software kan de pieklastafhankelijke sturing compres-sorbedrijfsgegevens zoals de belasting en efficiëntie van heel het perslucht-station registreren, de gegevens visualiseren, evalueren en gepast rea-geren (voor „SIGMA AIR MANAGER“ zie ook blz. 27).

Afbeelding 4: betere compressorbelasting dankzij een optimale splitting en een efficiënte coördina-tie van de installaties

Afbeelding 1: verschillende drukschommelingen en drukbesparing bij cascadesturing (basislast-wisselschakelingen) en drukbandsturingen (SAM of VESIS)

Vergelijking cascade-/ drukbandsturing

Drukschommeling SAM of VESIS (drukbandsturing)

Drukschommeling gewone grondlastwisselschakeling

TijdVeiligheid

Afbeelding 2: vectoriële compressorsturing

Vector Drukdaling

over tijd

Vector Drukdaling

over tijd

Vector 1 Vector 2

Afbeelding 3: Druckbandsteuerung mit Trenderkennung (oben)

Drukbandsturing voor meerdere compressoren (SAM/VESIS)

1. schakelpunt van een compressor

2.schakelpuntvaneencompressor

Ingesteld punt

Over het algemeen bestaan-persluchtstations uit meerdere compressoren van dezelfde of verschillende grootte. Om deze afzonderlijke machines te coör-dineren is een overkoepelende sturing nodig. De taak van deze

sturing was vroeger relatief goed teoverzien:hetginger voorna-melijk om, compressoren van dezelfde grootte afwisselend als basislastcompressor te laten functioneren en zo de looptijden van de machines op elkaar af te stemmen. Vandaag de dag is deze taak heel wat uitge-breider: de persluchtproductiemoet zo optimaal mogelijk op het persluchtverbruik van de gebruiker worden afgestemd en tegelijkertijdmoetzezoenergie-efficiëntmogelijkzijn.Inprincipezijn er twee verschillende sys-temen van overkoepelende compressorsturingen.

7. Drukbandsturing – optimale afstemming van de compressoren op het verbruik

16 17

1. Compressoren producerenin eerste instantie warmteHet 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 energie-potentieel opgeladen. Deze hoeveelheid energie kan gebruikt worden door ont-spanning op omgevingsdruk, afkoeling en warmteopname uit de omgeving.

2. Tot 94 procent nuttige energieHet grootste deel van de gebruikte energie kan als warmte gerecycleerd worden: 72 % hiervan is te vinden in het koelmiddel van olie- of fluidge-smeerde compressoren, 13 % in de perslucht en 9 % wordt door de elek-tromotor als warmte afgestraald. Bij volledig ingekapselde olie- of fluidge-smeerde schroefcompressoren kan deze afstraling door de elektromotor aan de omgeving met behulp van een doelgerichte koeling als warmte-energie gerecycleerd worden. In totaal kan dus 94 % van de opgenomen energie van een compressor als warmte hergebruikt worden. Slechts 2 % gaat door warmte-afstraling verloren en 4 % warmte blijft

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

in de perslucht (zie hiervoor het warm-testroom diagram, blz. 19).

3. Mogelijkheden van dewarmteterugwinningGebruikers die geïnteresseerd zijn in een nog rendabeler persluchtgebruik, kunnen voor verschillende varianten van warmteterugwinning kiezen:

a) Verwarming met warme luchtDe eenvoudigste manier van warmteterugwinning bij lucht-, olie- of fluidge-koelde schroefcompressoren is het direct gebruik van de door de com-pressor opgewarmde lucht. Daarbij wordt de afvalwarmte via een lucht-kanaalsysteem in de te verwarmen ruimtes geleid. Natuurlijk kan deze warme lucht ook voor andere doel-

WarmwaterverwarmingDoor inbouw van een warmtewisse-laar in het fluidcircuit kan men zowel met lucht- alsook met watergekoelde schroefcompressoren warm water voor verschillende doeleinden produceren. Hiervoor worden platenwarmtewisse-laars of veiligheidswarmtewisselaars gebruikt – afhankelijk of het warme water voor verwarming of als douche- en badwater wordt gebruikt of gebruikt moet worden in productie- en reinigings-

processen. Met deze warmtewisselaars zijn watertemperaturen tot maximaal 70 °C mogelijk. De extra kosten voor deze variante zijn bij compressorinstal-laties vanaf 18,5 kW aandrijfvermogen, binnen twee jaar terugverdiend. Een correcte planning is hiervoor alleszins een voorwaarde.

4. Veiligheid in acht nemenNormaal gesproken mag het primaire koelsysteem van de compressor nooit

tegelijk als warmteterugwinningsysteem gebruikt worden. gebruikt worden. De reden: bij het uitvallen van de warmtete-terugwinning zou de compressorkoeling en daarmee de persluchtproductie in het gedrang komen. Vandaar dat het aan te bevelen is om vóór de warmteterugwin-ning altijd extra warmtewisselaars in de compressorinstallatie te monteren. De compressor kan dan in het geval van een storing zelf over zijn veiligheid waken: Als er namelijk via de fluid-warmtewisselaar van het warmteterugwinningsysteem geen warmte wordt afgevoerd, schakelt de compressor intern over op het pri-maire lucht- of waterkoelingssysteem. Hierdoor blijft de persluchtvoorziening toch gegarandeerd.

5. Besluit Warmteterugwinning is een over het algemeen zeer plausibele mogelijkheid, om het rendement van een persluchtin-stallatie te verhogen en tegelijkertijd het milieu te ontzien. De investeringskosten zijn relatief laag en ze zijn afhankelijk van de plaatselijke situatie bij de klant, het specifiek gebruik en de gekozen warmteterugwinningsvariant.

Het spaarzamer omgaan met energiebronnen is met het oog op de constante verho-ging van de energieprijzen niet alleen een ecologische maar ook steeds meer een econo-mische noodzaak. Fabrikanten

van compressoren bieden hier-voor vele mogelijkheden aan, zoals de warmteterugwinning bij schroefcompressoren.

8. Energie besparen door warmteterugwinning

18 19

Installatie van luchtafvoerkanalen Luchtafvoerkanaal voor het verwarmen van ruimtes

mogelijke besparing op energiekosten door warmteterugwinning

Energiekosten- besparing door technische optimalisatie

Investering persluchtstation

Aandeel onderhoudskosten

Aandeel energiekosten

Mogelijke besparing op energiekosten94 %

voor warmteterugwinning nuttige warmtecapaciteit

13 % door koeling van

de perslucht terug te winnen warmteca-

paciteit

4 % warmtecapaciteit, die indepersluchtachter-

blijft

2 % warmteafstraling

van de compressorinstallatie aan de omgeving

100 % totaal opgenomen

elektrisch vermogen

72 % door koeling van

defluidterugtewin-nen warmtecapaciteit

9 % afvalwarmte van de

aandrijfmotor

25 % omgevingswarmte

25 % energie-

potentieel perslucht

WarmtestroomdiagramTotale kosten persluchtsysteem en energiebesparingspotentiaal door warmteterugwinning

1. Economische persluchtproductieHoudt 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 persluchtpro-ductie. Dat is ook de verklaring voor het grote succes van olie- of fluidgekoelde schroefcompressoren: met deze com-pressoren wordt tot op 20 % van de kosten die voordien bij persluchtpro-ductie ontstonden, bespaard.

2. De behandelingbeïnvloedt het persluchtnetAl heel wat minder aandacht wordt aan een aangepaste persluchtbehandeling besteed. Dit is te betreuren, want lage onderhoudskosten voor persluchtver-bruikers en leidingnet zijn enkel mogelijk bij goed behandelde perslucht.

a) Koeldrogers doen denoodzaak aan onderhoud dalenIn ca. 80 % van alle toepassingen volstaan koeldrogers voor de behande-ling van de geproduceerde perslucht.

a) Correct dimensioneren van het netVoor de dimensionering van een net moet altijd eerst een berekening worden gemaakt. Het grondbeginsel is een maximale drukvermindering van 1 bar tussen compressor en perslucht-verbruikers, incl. schakelverschil van compressor in gebruikelijke standaard-persluchtbehandeling (koeldroging).

Meer bepaald wordt rekening gehouden met volgende drukverliezen (foto rechts):

Hoofdleiding 0,03 bar verdeelleiding 0,03 bar aansluitleiding 0,04 bar droger 0,20 bar onderhoudsunit enslang 0,50 bar

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 hoeveel-heid perslucht verbruikt. Daarbij komt, dat de kostenbesparingen dankzij lage onderhouds- en reparatiekosten van lei-dingen en persluchtverbruikers tot een 10-voud kan oplopen van wat men voor de koeldroger heeft uitgegeven.

b) Plaatsbesparende combinatietoestellenVoor kleinere bedrijven of decentrale verzorging zijn er ook plaatsbesparende combinaties van schroefcompressor, koeldroger en persluchtketel (foto rechts) of van schroefcompressor in combinatie met droger als torencon-structie verkrijgbaar.

3. Nieuwe planning en installatie van een persluchtnetVooraf dient men te beslissen of de pers-luchtvoorziening centraal of decentraal moet worden geregeld. Voor kleinere en middelgrote bedrijven heeft een gecen-traliseerde persluchtvoorziening de voorkeur: de problemen die men vaak aantreft bij grote, centrale perslucht-netten zoals hoge installatiekosten, gevaar voor bevriezen van onvoldoende geïsoleerde buitenleidingen in de winter en verhoogde drukvermindering wegens lange leidingen, komen hier gewoonlijk niet voor.

Deze voorstelling toont aan hoe belang-rijk het is de drukverliezen te berekenen voor de afzonderlijke leidingsegmenten. Daarbij dient men ook met appendages delen en afsluiteenheden rekening te houden. Het is derhalve niet voldoende het aantal rechte stukken leiding in een berekeningsformule of tabel te zetten. Met name dient de lengte van de lei-dingen 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 de leidingen kunnen dan aan de hand van gangbare nomo-grammen op eenvoudige wijze worden afgeleid (zie afbeelding rechts).

b) Pijpleidingen energiebesparend plaatsenOm energie te besparen dient het lei-dingnet 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 groot-gedimensioneerde bogen van 90° vervangen worden. De nog vaak aange-troffen waterafsluiteenheden dienen te worden vervangen door kogelkranen of klepventielen met volledige doorgang.

In de vochtige zone, bij een modern persluchtstation enkel in de compres-sorruimte, 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 condensaat-afscheidingsmogelijkheid voorzien. In het droge bereik daarentegen kunnen de leidingen horizontaal worden gelegd en de leidinguitgangen naar onder gericht zijn.

c) Welk leidingmateriaal is het meest geschikt?Met het oog op de materiaaleigen-schappen kan geen bepaald advies

worden gegeven; men dient in com-pressoren door de hoge thermische belasting altijd metalen leidingen te gebruiken. Evenmin dringen de aan-koopprijzen een bepaalde keuze op: verzinkte buizen, koperen of kunst-stofbuizen kosten ongeveer evenveel wanneer materiaal- en installatiekosten bij elkaar worden opgeteld. Rond 20 % hoger liggen de prijzen voor roestvrij stalen leidingen. Efficiënte ver-werkingsmethoden hebben ook hier tot prijsdalingen geleid.Inmiddels bieden heel wat fabri-kanten tabellen aan, die de optimale omstandigheden voor elk soort van lei-dingmateriaal vermelden. Alvorens een beslissing te nemen omtrent een inves-tering is het daarom raadzaam deze tabellen aandachtig te bestuderen, de belasting in het toekomstig bedrijfs-regime in overweging te nemen en vervolgens een eisenpakket voor de lei-dingen uit te werken. Enkel zo kan een goede beslissing worden genomen.

d) Belangrijk: die juiste verbindingstechniekDe verschillende stukken leiding kunnen door lassen of lijmen of door vastschroeven en lijmen met elkaar ver-bonden worden.Het kan zijn dat hierdoor de leidingen niet meer zo gemakke-lijk losgemaakt kunnen worden, maar dankzij dergelijke verbindingen kan men lekken wel tot een minimum beperken.

1

2

34

5

1

2

3

4

5

m³/h m³/min

leidinglengte (m) luchtverbruik nominale breedte drukverlies

Systeemdruk (bar)

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

rect zijn, ook dimensionering en installatie van het persluchtnet moeten juist zijn.

9. Energieverliezen vermijden (1) Wat mag niet uit het oog verloren worden bij de planning en de installatie van een persluchtnet

20 21

Totaal max. 0,80 bar

VK x ∑ tx T

1. Basisvoorwaarde: droge persluchtBij het plannen van een nieuw pers-luchtnet kunnen van meet af aan vele fouten en daarmee gepaard gaande toekomstige problemen vermeden worden. De modernisering van een oud net is daarentegen vaak verbonden met enkele moeilijkheden. En het wordt een hopeloze toestand wanneer vochtige perslucht in het net wordt gevoerd. Een centrale drogingseenheid dient daarom beschikbaar te zijn bij de aanvang van de modernisering.

2. Wat helpt bij een te grotedrukval in het net?Is de drukvermindering in het leidingnet ook nog zeer groot na de installatie van aangepaste behandelingscom-ponenten, dan zijn afzettingen in de buizen de oorzaak. Ze ontstaan door verontreinigingen, die met de pers-lucht meegevoerd worden en die de beschikbare doorstroomdiameter tot een minimum herleiden.

a) Omwisselen of uitblazenIndien deze afzettingen verhard zijn helpt in de meeste gevallen enkel een vervanging van de betrokken leidingen.

3. Lekken berekenen en verhelpenSaneringsmaatregelen leveren alleen dan optimaal resultaat als ook lekkages in het persluchtnet zoveel mogelijk worden verwijderd.

a) Vaststellen van de totale lekhoeveelheidAlvorens op zoek te gaan naar afzon-derlijke 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, ver-volgens wordt de inschakelduur van de compressor gedurende een bepaalde periode gemeten (afbeelding 3).Op basis van deze meting kan de lek-kage hoeveelheid met de volgende formule worden berekend:

Wanneer de afzettingen nog niet geleid hebben tot aanzienlijke vernauwingen, is evenwel vaak een vergroting van de doorstroomdiameter mogelijk door uit-blazen en opdrogen van de leidingen.

b) Parallelle leidingen installerenEen doeltreffende manier om vernauwde steekleidingen te compenseren is het trekken van een parallelleiding, die op de steekleiding wordt aangesloten. Bij te erg vernauwde ringleidingen is het trekken van een tweede leidingcircuit (afbeelding 1) een goede oplossing. Correct gedimensioneerde parallellei-dingen of tweede leidingcircuits leiden niet alleen tot de beoogde merkbare drukverliesbeperking, maar bieden daarbij ook nog het voordeel van een nog betrouwbaardere persluchtverde-ling. Een verdere saneringsmogelijkheid voor ringleidingen is het verwijden van het systeem met behulp van zoge-naamde compartimenten (afbeelding 2).

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

b) Opsporen van lekkagesbij de verbruikersOm lekken bij de gedecentraliseerde persluchtverbruikers op te sporen, worden eerst alle pneumatisch aan-gedreven werktuigen, machines en toestellen aangesloten en de som van alle lekken gemeten (afbeelding 4). Vervolgens worden de afsluitventielen vóór de aansluitingen met de verbrui-kers gesloten en worden de lekken in het leidingnet gemeten (afbeelding 5). Het verschil tussen de totale lekkage-hoeveelheid en de netlekkages geeft ten slotte de verliezen bij de de lucht-verbruikers, de appendages en fittings.

4. Waar bevinden zich demeeste lekken?De ervaring leert dat ongeveer 70 % van de lekken aangetroffen worden in de laatste meters, d.w.z. aan de eind-afnameplaatsen van het persluchtnet. Deze lekkages kunnen met behulp van een zeepoplossing of een speciale spray nauwkeurig opgespoord worden. Hoofdleidingen vertonen alleen dan talrijke en grote lekken, wanneer het oorspronkelijk om een vochtig net ging, dat met henneppakkingen is uitge-

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

Afbeelding 1: modernisering van een perslucht-leiding door het plaatsen van een tweede leiding-circuit

VL =

Afbeelding 2: Uitbreiding van de vermogenscapaciteit door middel van compartimenten

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

Afbeelding 5

Afbeelding 4: Lekkagemeting van de persluchtverbruikers

Bedr

ijfso

verd

ruk

Tijd T

t1 t2 t3 t4 t5

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

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

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

22 23

Afbeelding 3: Met verschillende

meetmethodes en apparatuur wordt het per-

sluchtverbruik van bestaande installaties en tevens de maximum- en minimumdruk vastgesteld. Op basis van deze meetresultaten kan het

compressorstation optimaal worden opgebouw

Het spectrum van de persluchtge-bruiker gaat vandaag de dag van A zoals in de autobranche tot Z zoals in zeefdruk. Een essentiële voorwaarde voor een efficiënt persluchtgebruik in de verschillende diensten vormt daarom een betrouwbare productie- en zuive-ringstechniek. Deze techniek moet het mogelijk maken perslucht economisch in de exact bepaalde hoeveelheid en kwaliteit te leveren.

1. Advies beslist over rendabiliteitEen persluchtsysteem dat beantwoordt aan deze eisen moet nauwkeurig afgestemd zijn op de toepassing(en), de opstellings- en de omgevings-voorwaarden. Dit betekent dat compressoren, luchtbehandelingsap-paratuur enleidingen beschikken over een efficiënte sturing, een geschikte ventilatie en condensaatbehandeling en indien mogelijk kan het gebruik van warmteterugwinning in overweging genomen worden. Hieraan beantwoordt

Persluchtdesign

compressoren

Nood zakelijke min. werkdruk aan de verbruikers

Drukverlies leidingen

Drukverlies actiefkoolfilter

Drukverlies min. (begin)

Drukverlies max. (wissel)

Drukverlies submikron-filter

Drukverlies min. (begin)

Drukverlies max. (wissel)

Drukverlies droger

Regelverschil compressoren

Maximale druk compressoren

Afbeelding 4: De grafiek toont de met ADA vast-gestelde specifieke vermogensbehoefte van de oude installatie (bovenste curve) en van de nieu-we installatie (onderste curve).

Afbeelding 1: Met behulp van moderne 3 D CAD-systemen kunnen compressorstations tot in detail gepland en op de behoeften van de gebrui-ker afgestemd worden.

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

a) Planning van een nieuwepersluchtvoorzieningBij het plannen van een nieuw com-pressorstation ontvangt de toekomstige exploitant een vragenlijst over de opstel-ling (foto 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 milieuvrien-delijke persluchtvoorziening.

b) Uitbreiding en modernisering In tegenstelling tot nieuwe projecten zijn er bij uitbrei-dingsplannen voldoende aanknopingspunten voorhanden voor een op de behoefte gerichte analyse.

KAESER stelt de gebruiker meetme-thodes en appara-tuur ter beschikking, waarmee in de verschil-lende afdelingen het persluchtverbruik op verschillende tijdstippen exact kan worden bepaald. Daarbij is het van groot belang niet alleen de doorsnee-waarden, maar ook de maximale en minimale waarden te berekenen (foto 3).

c) Testen van de efficiëntievan bestaande stationsOok in het geval van bestaande sta-tions is het aan te raden van tijd tot tijd met behulp van een computerge-stuurd analysesysteem vast te stellen of de compressoren (nog) correct belast worden, of sturingen niet (meer) exact geprogrammeerd zijn en of het lekkagepercentage nog binnen het tole-rantiebereik ligt. ADA moet ook gebruikt worden wanneer oude compressoren

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

breiden en moderniseren van een bestaand. Hiervoor biedt KAESER een omvangrijk dien-stenpakket aan. Deze service verbindt beproefde elementen als persluchtcomponenten, toe-passingsadvies en begeleiding met de nieuwe mogelijkheden van de informatietechnologie in de persluchttechniek.

11. Compressorstations juist plannen (1) Persluchtverbruiksanalyse (ADA)

24 25

vervangen worden door nieuwe. Daarmee wordt de kans geboden eventueel foutieve ver-mogenswaarden door correcte te vervangen, het bedrijfsgedrag van de compressoren in het deellastbereik ver-beteren en een daarbij passende overkoe-pelende sturing in te plannen (foto 4).

d) Wijziging van deperslucht-

toepassingsvoorwaardenOok bij wijziging van de gebruiksvoorwaarden dient een

vakman geraadpleegd te worden. In vele gevallen wordt namelijk een

aanzienlijke kostenbesparing bereikt door een aangepaste behandelings-techniek of drukafstemming.

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

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

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

2. Analyse persluchtbehoefteHet uitgangspunt van elk KESS-advies is een analyse van het

Het KAESER-energiespaarsysteem (KESS) omvat o.a. een computer-gestuurde optimaliseringsrekening. Daarmee wordt uit diverse varianten van persluchtvoorziening snel de voor het geïnteresseerde bedrijf meest geschikte variant bepaald. Als bereke-ningsbasis dient bij nieuwe installaties een vragenlijst die met de assistentie van een persluchtadviseur zorgvuldig wordt ingevuld en die o.a. rekening houdt met het te verwachten persluchtverbruik en de eventuele schommelingen ervan. Bij bestaande compressorstations vormt een verloop van een bedrijfsdag dat met de ADA-methode werd opgesteld, de berekeningsbasis.

1. Computer gestuurde berekeningOm een station te optimaliseren worden de technische gegevens van de bestaande compressoren en van de mogelijke nieuwe variant in een pc inge-geven. KESS berekent vervolgens de

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

optimale variant en de mogelijkheden om kosten te besparen. Daarbij wordt niet alleen het exacte energieverbruik bij een bepaalde persluchtbehoefte, met inbegrip van alle verliezen bere-kend. Het is bovendien zelfs mogelijk een nauwkeurig beeld te vormen van het specifieke prestatiegedrag van het compressorstation gedurende de totale looptijd (afbeelding 1). Zo kunnen eventuele zwakke plekken in het deellastbereik reeds op voorhand opgespoord en verholpen worden. Het totaalresultaat vormt een duidelijk beeld over zowel de haalbare kostenbespa-ring als de amortisatie.

2. Het zit ‘m in de combinatieIn de meeste gevallen blijkt een nauw-keurig afgestemde configuratie van compressoren van verschillende capa-citeit de juiste oplossing te zijn. Ze

teem en alle bedrijfsgegevens daar naartoe sturen.

3. Bouwtechnische optimalisatieBij het plannen van een nieuw of het moderniseren van een bestaand

compressorstation dienen de beschik-bare ruimte optimaal te worden benut. Moderne planningssystemen, zoals gebruikt door KAESER, bieden hier waardevolle ondersteuning. Zij betrekken niet alleen plattegronden

en P+I-diagrammen (stroom-diagrammen), maar ook computergegenereerde 3 D-voorstellingen en animaties in het planningsproces. Zo is het bijvoorbeeld, ondanks een krappe ruimte, vaak mogelijk terug te vallen op de econo-mische luchtkoeling. Hierbij kan in vergelijking met de dure waterkoeling 30 tot 40% van de kosten bespaard worden. Een ander voordeel is dat eventuele gebreken en storende factoren reeds in het planningsstadium herkend en opgelost kunnen worden, zodat de stations ook op bouwtechnisch gebied geop-timaliseerd kunnen worden (afbeelding 2 a - c).

4. Bedrijfsoptimalisatieen controllingOm het rendement van de persluchtvoorziening op lange termijn te garanderen dient niet alleen een optimale kosten-batenverhouding te bestaan, maar ook een complete transpa-rantie middels een doeltreffende controlesysteem. De basis hiervoor vormt de compressor-sturing „SIGMA CONTROL“,

een industriële pc met vijf voorgepro-grammeerde sturingswijzen en de mogelijkheid gegevens te verzamelen en door te sturen via een gegevensnet. Op het niveau van de overkoepelende sturing staat een andere industriële pc, de reeds genoemde „SIGMA AIR MANAGER“ (afbeelding 3). Behalve de regeling en bewaking van het sta-tion, moet de Sigma Air Manager erop toezien dat alle relevante gegevens verzameld en via een computernet-werk (Ethernet) doorgezonden worden. Dat kan via internet of via de software „SIGMA CONTROL CENTER“. De „SIGMA AIR MANAGER“ biedt met het visualiseringssysteem „SIGMA AIR CONTROL“ een via pc oproepbaar overzicht over alle compressoren van het station en over hun belangrijkste bedrijfsgegevens. Zo is het snel duidelijk of het station onberispelijk functioneert, of controle- en storingslampjes actief zijn en hoe hoog de bedrijfsdruk is. De informatieverfijning kan vrij worden gekozen. Zo kunnen bedrijfsgebeur-tenissen eenvoudig verklaard worden, grafische voorstellingen van energiever-bruik, persluchtverbruik en drukniveaus gemakkelijk worden geproduceerd en onderhoudsperioden vlot vastgesteld worden. Dit moderne controllinginstru-ment draagt er derhalve wezenlijk toe bij dat het compressorstation steeds de vereiste persluchthoeveelheid en -kwa-liteit levert bij geoptimaliseerde kosten.Afbeelding 1: Vergelijking van het energieverbruik van een bestaand compressorstation met dat van

nieuwe installatiealternatieven gedurende een bedrijfsdag afhankelijk van het persluchtverbruik

Afbeelding 2 a: Layout van een compressorstation in een autofabriek

Afbeelding 2 b: P+I-diagram van hetzelfde compressor-station

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

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

Raumhöhe 5 m

Kondensatleitung

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

ontstaaninEuropeseindustriëlebedrijven. Het hoofdaandeel van deze kosten vormt het energie-verbruikmetca.70tot80%.Enenergie wordt eerder duurder dan goedkoper. Voor gebruikers wordt dus het berekenen van het meest efficiënte persluchtcon-cept steeds belangrijker.

12. Compressorstations juist plannen (2) Berekenen van het rendabelste concept

26 27

De basisvoorwaarde voor de analyse en de daaropvolgende succesvolle opti-malisering is een goede, op vertrouwen gebaseerde samenwerking tussen gebruiker en persluchtadviseur. Voor de exploitant betekent dat o.a. vooraf alle benodigde informatie ter beschik-king stellen.

1. Informatie door de exploitanta) PlattegrondVoor een goed algemeen overzicht moet er een plattegrond van het bedrijf (afbeelding 1) overlegd worden. Hierop dienen de hoofdpersluchtleiding, ver-bindingsleidingen en afnamepunten van het compressorstation vermeld te worden. Bovendien is informatie over afmeting van het leidingnet en gebruikt materiaal alsmede plaatsen met hoofd-persluchtverbruik en die met afwijkend persluchtverbruik noodzakelijk.

ook de technische gegevens van de ver-schillende behandelingscomponenten vermeld worden. Een stroomdiagram kan hier uitkomst en het nodige over-zicht bieden (afbeelding 2).

e) Sturing en bewakingvan de installatie(s)Naast de eigenschappen van de ver-schillende compressoren is vooral de samenwerking van deze compressoren van groot belang voor de rendabiliteit van een persluchtstation. Een beschrij-

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

c) Geïnstalleerde compressorenNaast type moeten ook technische gegevens zoals bedrijfsdruk, capaciteit opgenomen vermogen, type koeling en eventueel gebruik van afval-warmte worden genoemd.

d) PersluchtbehandelingBelangrijk te weten i.v.m. persluchtbehandeling is of er centraal of decentraal gewerkt wordt en aan welke kwaliteitsklasse(n) de te produceren perslucht moet voldoen. Natuurlijk moeten

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

2. Gesprek exploitant/persluchtadviseurIs de genoemde informatie aanwezig, dan moet de persluchtadviseur in een voorgesprek eerst de verzamelde documentatie door-nemen en moet hem worden verteld welke problemen er met de perslucht-voorziening zijn. Dat kan een te laag of schommelend drukniveau zijn, gebrek-kige luchtkwaliteit, slechte belasting van de compressoren of problemen met de koeling.

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

a) Aansluitslangen,drukregelaars, waterafscheidersVooral de slangverbindingen met de luchtverbruikers vertonen vaak lekken. Vandaar dat ze op schade en lek-kages gecontroleerd moeten worden. Wanneer er drukregelaars geïnstal-leerd worden, moeten de inlaat- en uitlaatdruk in vollast ook gecontroleerd worden (afbeelding 4). Ook de water-afscheider die voor de drukregelaar is

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

b) AfsluitersDe toestand van de verbindingslei-dingen die van de hoofdleiding afgetakt worden, is ook van essentieel belang voor de efficiëntie van een persluchtsys-teem. Daarin worden kritieke plaatsen o.a. door o.a. afsluiters ingenomen. Men dient te controleren of het bijvoorbeeld om stromingsgunstige kogelkranen met volledige doorgang c.q. afsluitkleppen of om stromingsongunstige waterafs-sluitappendages of hoekventielen gaat.

c) HoofdleidingnetIn het hoofd-leidingnet is het vooral van belang om de vernauwingen op te sporen, die vaak verantwoor-delijk zijn voor drukvallen.

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

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

f) Het bepalen van de meetpuntenNa de ontleding van het persluchtsys-teem bepaalt de persluchtadviseur samen met de gebruiker de meetpunten

voor de verbruiksanalyse. Minimale eis is een drukmeting voor en na de behandeling en aan de uitgang van het persluchtnet.

4. Meting van druken luchtverbruik (ADA-meting)Voor de meting van de druk en pers-luchtverbruik wordt de werking van het compressorstation gedurende tenminste 10 dagen met behulp van moderne meettechnologie geanalyseerd. De relevante meetwaarden worden geregis-treerd en naar een computer gestuurd, die een gedetailleerd verbruiksdiagram opstelt. Hierop kunnen drukvallen, druk en verbruiksschommelingen, nullast-gedrag, loop en stilstandtijden van de compressoren, evenals de bijdrage van het vermogen van elke compressor aan het persluchtverbruik herkend worden. Dit gebeurt zoals we in hoofdstuk 10 (blz.22) beschreven hebben en hier-voor moeten bepaalde stukken van het net tijdens het weekend afgesloten worden.

Afbeelding 2: R&I- diagram van de persluchtpro-ductie en behandeling (schets)

Afbeelding 3: Drukdaling in een persluchtsysteem

Afbeelding 4:„Energievreters“ - decentrale druk-regelaars met waterafscheider

Afbeelding 5: Water in het systeem? (test)

Water in het systeem?

Testdooropenenvankogelkraan

Komt er water uit na het openen?

Installaties Behandeling

P+I-diagram (schets) station 2

Afbeelding 1: plattegrond van de hoofdpersluchtlei-ding in een bedrijf

Plattegrond met afzonderlijke netstromen

Compressorruimte

Compressorruimte

Perslucht : Rood = 3“ leiding Blauw = 2“ leiding Groen = leiding in vloer Bruin = ¾ leiding

Slechts weinig compressor-stations en persluchtsystemen blinken vandaag uit met geop-timaliseerde kostenstructuren. In de meeste gevallen wordt een systeemoptimalisering drin-gend aanbevolen. De basis

hiervoor is een gedetailleerde persluchtverbruiksanalyse of ADA-meting („Analyse van hetpersluchtverbruik“), waarvan we de basisprincipes al in hoofd-stuk 11 „Compressorstations juistplannen(1),blz.24hebbenbeschreven. In dit hoofdstuk daarentegen zullen we stap voor stap nagaan hoe de actuele situ-atie van een station kan worden bepaald.

13. Compressorstations juist plannen (3) De actuele situatie en persluchtverbruiksanalyse (ADA)

28 29

De door compressoren geproduceerde afvalwarmte is zeer geschikt om energie te besparen. Een goed voorbeeld hiervan zijn warmteterugwinnings- systeem, waarmee tot 94 procent van de opgenomen energie teruggewonnen en gebruikt kan worden. Ze leveren een dui-delijke bijdrage aan het verlagen van de kosten voor de persluchtproductie (zie hoofdstuk 8 „Op energie besparen door warmteterugwinning“, blz. 18). Toch wil dat niet zeggen dat persluchtinstalla-ties met warmteterugwinning zonder volwaardig koelsysteem kunnen, want met dergelijke systemen spaart men juist veel geld uit. Waarom? Omdat de kosten voor luchtkoeling ongeveer 30 procent lager liggen dan die voor water-koeling. Conclusie luchtkoeling zou vandaag de dag - indien mogelijk - de voorkeur moeten genieten.

1. De ideale omgeving van de compressoren1.1 De ruimte schoon en koel houdenHet ongevallenpreventievoorschrift VBG 16 (13.4 Compressoren, § 12, para-graaf 1) bepaalt dat compressoren zo opgesteld moeten worden, dat ze voldoende toegankelijk zijn en dat er voldoende koeling gegarandeerd is.“ Verder zeggen de uitvoeringsbesluiten

lucht die voor compressie wordt aan-gezogen mogen in geen geval zonder voorgaande, intensieve filtratie uit een met stof en roestdeeltjes belaste omge-ving aangezogen worden. Maar zelfs onder normale bedrijfsomstandigheden moeten aanzuig- en koellucht van de compressoren door ingebouwde filters gereinigd worden.

1.3 Een gematigd klimaatVerder oefenen de temperatuursver-houdingen ook een sterke invloed uit op de betrouwbaarheid van de compres-soren: aanzuig- en koellucht mogen niet te koud (onder +3 °C) noch te warm

(boven +40 °C)* zijn. Hiermee moet zowel bij de plan-ning als bij de bouw rekening gehouden worden. In de zomer kan de bui-tentemperatuur de lucht in ruimtes die

op het zuiden of zelfs het westen liggen aanzienlijk verwarmen. Dan kan het daar soms, zelfs in een gematigd klimaat, +40 of zelfs +45 °C worden. Daarom raden wij aan om de openingen voor aanzuig- en koellucht niet daar te plaatsen waar ze aan sterk zonlicht blootgesteld zijn. De grootte van de openingen is afhankelijk van het vermogen van de compressoren en de manier van ventileren.

dat de omgevingstemperatuur bij lucht- en oliegekoelde compressoren de 40 °C niet mag overschrijden. Bovendien geeft § 15 de volgende aanwijzing: “het aan-zuigbereik van compressoren mag geen gevaarlijke luchtmengsels bevatten.” De hier vermelde voorschriften zijn minimumeisen, die tot doel hebben om ongelukken zoveel mogelijk te voorkomen. Compressoren op een eco-nomische en zuinige wijze laten werken vergt echter veel meer.

1.2 De ruimte waarin compressoren staan is geen opberghokEen machinekamer is geen opberg-ruimte. 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 rei-niging met water. De koellucht en de

2. Ventilering van de compressorruimteZowel bij lucht- als watergekoelde com-pressoren is een aangepaste ventilatie van de compressorruimte noodzakelijk. In ieder geval moeten zowel de stra-lingswarmte in de compressorinstallatie, als de warmte van de elektromotor afge-voerd worden. Samen komt dat neer op ongeveer 10 procent van het vermogen van de compressor.

3. Verschillende ventilatiemethodes3.1 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 beluchtings-opening bovenaan naar buiten geleid. Deze ventilatiemethode mag slechts in uitzonderlijke gevallen en voor com-pressoren met een vermogen onder 5,5 kW gebruikt worden. Dat komt omdat de zonnestralen of de wind die op het beluchtingsrooster staat, vaak al voldoende is om deze natuurlijke be-luchting te verstoren.

3.2 Kunstmatige ventilatieDeze vaak gebruikte methode werkt met een geleide koelluchtstroom. Om te voorkomen dat de temperaturen in het winterseizoen onder +3 °C dalen, verdient het aanbeveling om een thermostaat te monteren. Te lage tem-peraturen beperken het functioneren van de compressoren, de condensaat-afvoer en -behandeling. Verder is de thermostaat ook noodzakelijk, omdat de compressorruimte bij kunstmatige ven-tilatie onderhevig is aan een bepaalde onderdruk, die moet voorkomen dat de warme lucht terug in de ruimte stroomt. Er zijn twee soorten van kunstmatige ventilatie:

3.2.1 Ventilatie met externe ventilatorEen externe ventilator met thermostaat (afbeelding 2), die in het afvoer-luchtkanaal gemonteerd is, zuigt de verwarmde lucht af. Bij dit type van ventilatie is het belangrijk om de aan-zuigluchtopening (rechts beneden op de afbeelding) niet te klein te maken,

omdat de hoge luchtsnelheden die daardoor ontstaan voor een te grote onderdruk en geluidsoverlast in de compressorruimte zouden zorgen. Bovendien zou dit de koeling van het station in het gedrang kunnen brengen. De ventilatie dient zo groot te zijn dat de temperatuurverhoging door de afval-warmte van de compressoren niet meer dan 7 K bedraagt. Anders kan dit leiden tot een warmtekortsluiting en dus het uitvallen van de compressor. Een ander aandachtspunt is dat externe ventila-toren extra energiekosten met zich mee brengen.

3.2.2 Ventilatie met ventilatiekanaal (afbeelding 3)De moderne schroefcompressoren, met volledige omkasting van vandaag maken een nagenoeg perfecte ventilatie mogelijk, omdat hier gebruik gemaakt wordt van een ventilatiekanaal. De com-pressor 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 ver-warmd mag worden, met name zelfs tot 20 K. De noodzakelijke hoeveelheid koellucht wordt hierdoor verminderd. In principe volstaan de standaardven-tilatoren 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 capaci-teit van de compressorventilatoren. Deze mag namelijk niet overschreden worden. Verder moet het afvoerluchtka-naal 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 com-pressor en droger elkaar thermisch niet beïnvloeden. Bovendien is het aan te bevelen om bij temperaturen boven +25 °C de hoeveelheid koelluchtstro-ming door een extra bij te schakelen ventilator met thermostaat te verhogen.

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

h

Afbeelding 4: een thermostaat gestuurde register-klep zorgt voor gelijkmatige temperatuur

Treklucht van buiten

Registerklep

Afbeelding 3: kunstmatige ventilatie met afvoer-kanaal – voor installaties vanaf 11 kW

Treklucht bijv. uit opslaghal

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

Compressorstation met afvoerkanaal – meest efficiënte variant van luchtkoeling

*) De vermelde temperatuurgrenzen hebben betrekking op de klimatologische omstandighe-den in Midden-Europa en op een compressor-station met standaarduitrusting

Compressoren zetten nagenoeg 100procentvandeopgenomenelektrische energie in warmte om. Zelfs een relatief kleine compressorinstallatie van 18,5 kW levert als bijproductgenoegwarmte-energievoorde

verwarming van een eengezins-woning. Een efficiënte koelingis derhalve onmisbaar voor de storingsvrije werking van een compressorstation.

14. Compressorstations juist plannen (4) Efficiënte koeling van het persluchtstation

30 31

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

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

persluchtvoorziening en dus een hogere bedrijfszekerheid van de productie.

2.2 Het gebruik van de juiste persluchtverbruikers

Het gevaar bestaat, dat men bij de persluchtsver-bruikers, net als bij de perslucht-productiemachines op de verkeerde manier wil sparen: namelijk wanneer productiemachines worden gekocht, die qua aankoop-prijs voordelig

zijn, maar hoger qua bedrijfskosten zijn. De daarmee noodzakelijke druk-verhoging en/of uitbreiding van het persluchtsysteem zal snel de extra kosten overschrijden voor de aan-schaf van een machine die met een lagere persluchtdruk van bijv. 6 bar uitkomt. Daarom zouden er voor de aankoop van machines voor de bedrijfs-productie richtlijnen moeten bestaan, die niet alleen rekening houden met de elektrische belasting van de machines, maar ook met hun capaciteit.

2.3 Nieuwe factoren in depersluchtproductie2.3.1 Wijzigingen in hetpersluchtverbruika) Aanpassing van de productieVerbruiksschommelingen die te wijten zijn aan een ploegensysteem zijn van-

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

2. In stand houden van de rentabiliteitWie geïnteresseerd is in een perslucht-voorziening die duurzaam economisch is, moet een paar belangrijke punten in acht nemen:

2.1 Bedrijfsgericht onderhoudModerne interne compressorsturingen zoals Sigma Control en perslucht-managementsystemen zoals Sigma Air Manager op basis van een indus-triële pc verschaffen nauwkeurige informatie over de onderhoudsinter-vallen voor de componenten van een persluchtstation. Zo is het mogelijk onderhoudswerkzaamheden gericht en preventief uit te voeren. Het resul-taat: lagere onderhoudskosten, hogere rentabiliteit en betrouwbaarheid van de

daag de dag in veel bedrijven aan de orde. Hier wordt echter veel te weinig rekening mee gehouden, waardoor het wel eens voorkomt dat sommige com-pressoren na een aanpassing van de productie totaal onderbelast worden tij-dens de ene ploeg, terwijl tijdens een andere ploeg zoveel perslucht verbruikt wordt, dat zelfs de veiligheidsreserves aangesproken moeten worden. De persluchtvoorziening moet derhalve altijd worden aangepast aan verande-rende productiestructuren.

b) Uitbreiding van de productieIn dit geval moeten niet alleen de com-pressorvermogens, maar ook de leidingen en de persluchtbehandeling afgestemd worden op de gewijzigde condities. Wanneer de productiecapa-citeit van een bedrijf door een tweede uitbreiding van een aanwezige installatie moet worden verhoogd, is het verstandig het persluchtverbruik van de aanwezige installatie meettechnisch vast te leggen (afbeelding 2), zodat men gedetail-leerde informatie kan verkrijgen en de persluchtvoorziening daaraan kan aanpassen.

2.3.2 Een constante persluchttoevoerBij een compressorstation is het nor-maal om van een stand-by-compressor te plaatsen. Bij persluchtbehandeling ziet men vaak af van dergelijke veilig-heidsreserves. Stijgt het luchtverbruik, dan schakelt de stand-by-com-

pressor wel in, maar door ontbrekende behandelingscapaciteit wordt de kwa-liteit van de perslucht minder. Daarom zou er voor elke stand-by-compressor ook een extra persluchtbehandelings-eenheid ingepland moeten worden (afbeelding 3).

2.3.3 Verandering van de persluchtkwaliteitAls 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 pijplei-dingen, waardoor voordien perslucht van mindere kwaliteit stroomde, moeten gereinigd of vervangen worden. In het tweede geval adviseren we een decen-trale behandeling, die de vereiste persluchtkwaliteit levert (afbeelding 4). Om dit te garanderen moet een doorstroom begrenzing worden geïnstalleerd. Anders zou de pers-luchtbehandeling door een te grote perslucht hoeveelheid door-stroomt worden, omdat deze niet op de maximum compressorcapaciteit is afgestemd.

2.4 Regelmatige controle op lekkenIn elk persluchtnetwerk, hoe goed ook onder-houden, ontstaan lekken, en jammer genoeg nemen ze eerder toe dan af. Deze lekken kunnen tot behoor-lijke energieverliezen leiden. Hoofdoorzaak is

de slijtage van werk-tuigen, slangverbindingen en machinecomponenten

Daarom is het belangrijk om op zulke fouten te letten en ze tijdig te ver-helpen. Verder is het ook nuttig om het persluchtnet geregeld op zijn totale persluchtverlies te controleren: dit kan gemakkelijk met behulp van moderne sturings- en bewakingsapparatuur, zoals bijv. met „SIGMA AIR MANAGER“. Zodra er een verhoging wordt gecon-stateerd, kunnen de lekken opgespoord en gedicht worden.

3. Kostenmanagement staat garant voor rendabiliteitDe gegevens die tijdens de planning vergaard werden – en telkens ge- actualiseerd – kunnen ook later van nut zijn. Bijkomende analyses zijn hiervoor niet nodig. Systemen zoals „SIGMA AIR MANAGER“ nemen deze taak op zich. Zij zijn de ideale basis voor online-persluchtaudits en een effectief kostenmanagement voor uw perslucht-voorziening (afbeelding 5). Hoe meer gebruikers hun perslucht-kosten transparant maken, het ener-giebesparingspotentieel gebruiken en daarom bij de aankoop van perslucht-

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

Afbeelding 1: kostenstructuur van een geoptimaliseerd persluchtsysteem

Afbeelding 3: om de juiste persluchtk-waliteit te garanderen zou elke stand-by-compressor een eigen behande-lingseenheid moeten hebben.

Afbeelding 2: toestel voor de meting van het pers-luchtverbruik. De capaciteit wordt berekend door meting van het drukverschil m.b.v. een meetbuis inde persluchtleiding.

Afbeelding 4: station met twee verschillende persluchtkwaliteiten

Afbeelding 5: met systematisch kostenma-nagement houdt de gebruiker zijn persluchtkosten altijd onder controle.

Inbe

drijf

stel

ling/

ople

idin

g

Con

dens

aatb

ehan

delin

g to

taal

I

nsta

llatie

kost

en/s

turin

gs- e

n re

gelte

chni

ek

In

vest

erin

gsko

sten

beh

ande

ling

I

nves

terin

gsko

sten

com

pres

sore

n

Ond

erho

udsk

oste

n be

hand

elin

g

Ond

erho

udsk

oste

n co

mpr

esso

ren

E

nerg

ieko

sten

beh

ande

ling

Ene

rgie

kost

en c

ompr

esso

ren

Basis: 0,08 Euro/kWh Looptijd: 5 jaar Rentevoet: 6 %.

Bedrijfsoverdruk: 7,5 bar luchtkoeling persluchtkwaliteit Öl 1 (volgens ISO 8573-1) stof 1 water 4

Energieverbruik en kosten dalen

Op pagina 20 tot 31 heeft ukunnen lezen waar u op dient te letten bij de installatie van nieuwe en sanering van bestaande pers-luchtnetten en hoe de planning van een efficiënt compressor-station eruit zou moeten zien. Energie-enkostenbewusteplan-

ning en uitvoering zijn slechts het halve werk. Wie een constanterentabiliteit van de perslucht-productie nastreeft, moet ook zorgen voor een efficiënte wer-king van het persluchtsysteem.

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

32 33

Steeds meer persluchtgebruikers kiezen voor KAESER Kompressoren

Het leveringsprogramma

Colofon

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

Schroefcompressoren met SIGMA PROFIEL Koeldrogers met energiebesparende Secotec-systeem

Energiebesparende perlucht-managementsystemen met internet technologie

Perslucht- en condensaatbehandelingssystemen (filters, condensaatafvoer, adsorptiedroger,

actief kooladsorber

Blowers met OMEGA PROFIEL Mobiele bouwcompressoren met SIGMA PROFIEL en antivriesregeling

Zuigercompressoren voor de ambachtelijke sector Booster – einddruk tot 45 bar

Als één van de grootste compressorproducenten is KAESER KOMPRESSOREN wereldwijd vertegenwoordigd: In meer dan 90 landen garanderen vestigingen en partnerondernemingen dat gebruikers van perslucht beschikken over de modernste, betrouwbaarste en meest rendabele installaties.

Ervaren vakkundige adviseurs en ingenieurs bieden uitgebreid advies en ontwikkelen individuele, energie-effi ciënte oplossingen voor alle toepassingsgebieden van perslucht. Het wereldwijd vertakte computernetwerk van de KAESER-groep stelt de volledige knowhow van het bedrijf aan alle klanten over de hele wereld ter beschikking.

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

KAESER – thuis over de hele wereld

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

-201

0NL.

1/10

Tec

hnis

che

wijz

igin

gen

voor

beho

uden

!

Persluchttechniek - KAESER – KAESER …nl.kaeser.com/m/Images/P-2010-NL-tcm283-6752.pdf · van...

Documents

Transcript of Persluchttechniek - KAESER – KAESER …nl.kaeser.com/m/Images/P-2010-NL-tcm283-6752.pdf · van...