Persluchttechniek. Grondbeginselen, tips en suggesties

Transcriptie

1 Grondbeginselen, tips en suggesties

2 Bent u op de hoogte van uw exacte persluchtkosten? Als u het fijne hiervan wil weten, vraag dan bij ons uw eigen Analyse van het persluchtverbruik (ADA-meting) aan. Meer informatie vindt u in de hoofdstukken tot 3 of in de brochure Analyse en advies. Meer informatie en hulpmiddelen voor de correcte planning van uw persluchtvoorziening vindt u op het internet op: > Diensten > Advies en analyse Naam: Firma: Straat: Plaats: Telefoon en fax: JA, JA, stuur mij de brochure Analyse en advies vrijblijvend en gratis toe. ik vraag een analyse aan. Gelieve hiervoor contact met mij op te nemen. Antwoordkaart KOMPRESSOREN Mevr. Vanderauwera Heiveldekens 7A, 2550 Kontich De portkosten betaalt in uw plaats!...of rechtstreeks per fax aan Is uw kaart zoek? Kopiëren, uitknippen en opsturen!

3 Inhoudsopgave 0. Wat is perslucht? Perslucht zuinig behandelen Waarom persluchtdroging? 0. Condensaat juist afvoeren 2 5. Condensaat goedkoop en betrouwbaar behandelen 6. Efficiënte compressorsturingen 6 7. Drukbandsturing optimale afstemming van de compressoren op het verbruik 8 8. Op energie besparen door warmterecuperatie Energieverliezen vermijden (): een nieuw persluchtnet plannen Energieverliezen vermijden (2): een bestaand persluchtnet saneren 2. Compressorstations juist plannen (): analyse van het persluchtverbruik (ADA) Compressorstations juist plannen (2): het meest rendabele concept bepalen Compressorstations juist plannen (3): persluchtverbruiksanalyse de actuele situatie 30. Compressorstations juist plannen (): een efficiënte koeling van het compressorstation: luchtkoeling Persluchtsystemen juist gebruiken: betrouwbaarheid en optimalisering van uw kosten op lange termijn

4 Met de perslucht is het niet anders gesteld dan met alle anderen dingen in het leven: het gevaar schuilt dikwijls in een klein hoekje en een kleine oorzaak kan soms grote gevolgen hebben, zowel in positieve als in. Wat is perslucht? van een compressor bij een bepaalde mechanische belasting van de motoras (motorasvermogen) aan het elektrisch net onttrekt. Het verschil tussen het opgenomen vermogen en het motorasvermogen zijn de motorverliezen. De motorverliezen bestaan uit zowel elektrische als mechanische verliezen door lagering en verluchting. Het ideale elektrisch opgenomen vermogen in het nominale punt P kan berekend worden met de formule: der warmteverliezen: terwijl een conventionele motor bij normale volledige be- c) 6 procent meer perslucht met minder energie Minder warmteverliezen leiden niet alleen tot verhoogde rentabiliteit. Zo slaagde Kaeser er in, P = U n x l n x 3 ξ χοσ ϕ n negatieve zin. Ook zien de dingen er nader beschouwd soms heel anders uit dan op het eerste zicht lijkt. Zo kan perslucht in ongunstige omstandigheden duur, in optimale voorwaarden daarentegen zeer economisch zijn. Het is goed mogelijk dat onze tips u op lange termijn meer doen besparen dan het advies van uw beleggingsadviseur. In dit hoofdstuk verklaren wij vier in de compressorterminologie veel gebruikte termen en leggen wij u uit waar u in het bijzonder op moet letten.. Debiet Het debiet van een compressor is het volume lucht dat de compressor comprimeert en in de leidingen van het persluchtnet stuurt. De correcte manier om dit te meten is bepaald in DIN 95, Deel, Bijlage F en in ISO 27, Bijlage C. Vroeger kon u hiervoor ook de CAGI-Pneurop-aanbeveling PN 2 CPTC 2 gebruiken. Om het debiet te meten gaat men als volgt te werk: Eerst worden temperatuur, atmosferische druk en luchtvochtigheid gemeten aan de luchtingang van de volledige installatie. Vervolgens worden de maximale werkdruk, de temperatuur van de perslucht en het afgegeven debiet gemeten aan de persluchtuitgang van de compressorinstallatie. Tot slot wordt het volume V 2 dat aan de persluchtuitgang gemeten werd door middel van de gasvergelijking (zie grafiek ) terugberekend op de aanzuigcondities. nominaal motorvermogen Het resultaat van deze berekening is het debiet van de compressorinstallatie. V= V2 x P2 x T T2 x P Deze mag niet verward worden met het debiet van het compressorblok. Opgelet: DIN 95 en ISO 27 en de vroegere CAGI-Pneurop-aanbeveling PN 2 CPTC geven alleen de debieten van het compressorblok weer. 2. Afgegeven vermogen van de motor Hieronder verstaan we het vermogen dat de aandrijfmotor van de compressor mechanisch afgeeft aan de motoras. De optimale waarde van het motorasvermogen waarbij het rendement en de cos ϕ een optimale waarde bereiken zonder overbelasting, is het nominale motorvermogen. Dit wordt op het typeplaatje van de elektromotor aangeduid. Opgelet! Wanneer het afgegeven motorvermogen te veel afwijkt van het nominale vermogen, dan werkt de compressor niet optimaal en/of is hij onderhevig aan grotere slijtage. 3. Specifiek vermogen Men definieert als specifiek vermogen van een compressor de verhouding tussen opgenomen elektrische energie en het afgegeven luchtdebiet bij een bepaalde werkdruk. De opgenomen energie door de compressor is de som van de opgenomen vermogens van alle aandrijvingen die in de compressor aanwezig zijn, b.v. hoofdmotor, ventilator, oliepomp, stilstandverwarming enz. Wanneer het specifieke vermogen als waarde berekend wordt, dan moet deze steeds betrekking hebben op de totale installatie en de maximale werkdruk die door de compressor bereikt wordt. Daarbij moet de waarde van de totale opname aan elektrische energie gedeeld worden door de waarde van het luchtdebiet bij maximale druk.. Elektrisch opgenomen vermogen Het elektrisch opgenomen vermogen is het vermogen dat de aandrijfmotor U n, l n, en cos ϕ n kunnen teruggevonden worden op het typeplaatje van de elektromotor. 5. EPACT de nieuwe formule voor een energiebesparende aandrijving Pogingen van de USA om de energiebehoefte van draaistroom-asynchroonmotoren te verminderen, resulteerden in de in 997 in voege getreden Energy Policy Act (kortweg EPACT). Sinds 998 biedt Kaeser ook in Europa schroefcompressoren aan, die beantwoorden aan deze strenge norm. De EPACT-motoren bieden belangrijke voordelen: a) lagere bedrijfstemperaturen De door opwarming en wrijving ontstane interne rendementsverliezen kunnen bij kleinere motoren oplopen tot 20 % van het opgenomen vermogen, bij motoren vanaf 60 kw tot à 5 %. EPACT-motoren daarentegen hebben een duidelijk lagere opwarming en vandaar ook min- Inwendige motorverliezen, inbegrepen in de rendementsgraad van de motor Afgegeven persluchthoeveelheid Opgenomen elektrisch vermogen lasting een bedrijfstemperatuurverhoging van ongeveer 80 K bij een temperatuurreserve van 20 K en isolatieklasse F heeft, bedraagt in gelijke omstandigheden de temperatuurstijging van een EPACT-motor slechts ongeveer 65 K en de temperatuurreserve 0 K. b) langere levensduur Lagere bedrijfstemperaturen betekenen in de eerste plaats een kleinere thermische belasting van de motor, de lagers en het klemmenbord. Hieruit resulteert als tweede voordeel een langere levensduur van de aandrijfmotor. Energieverbruik door een nauwkeurige afstemming van de compressoren op de EPACT-motoren, de debieten van de toestellen met ongeveer 6 % te verhogen en de specifieke vermogens met circa 5 % te verbeteren. Dit betekent: hogere transportcapaciteit, kortere compressorlooptijden en minder energiekosten per geproduceerde m³ perslucht. 5

5 Al jaren woedt er tussen de experts ter zake een strijd over het thema hoe perslucht zo rendabel mogelijk kan worden behandeld. De hamvraag in dit vraagstuk is eigenlijk, met welk compressorsysteem men zo 2. Perslucht op een economische wijze behandelen goedkoop mogelijk olievrije perslucht kan produceren. Onafgezien van wat de verschillende fabrikanten beweren, kan zonder enige twijfel worden gesteld dat hoogwaardige, olievrije perslucht evengoed met olievrije als met olie- of fluidgesmeerde compressoren kan worden bereikt. Bij de keuze voor één van de beschikbare systemen laat men zich het best door het rendement leiden.. Wat betekent olievrije perslucht? Volgens de ISO-standaard mag perslucht als olievrij beschouwd worden, wanneer haar oliegehalte (inclusief olienevel) onder 0,0 mg/m³ ligt. Dat is ongeveer vier hondersten van wat er zich aan olie in atmosferische lucht bevindt. Deze hoeveelheid is zo minimaal dat ze nog amper kan worden aangetoond. Hoe staat het echter met de kwaliteit van door compressoren geproduceerde perslucht? Deze hangt natuurlijk heel erg af van de omgevingscondities. In omgevingen met een normale belasting door industrie en verkeer kan het gehalte aan koolwaterstof tussen en mg/m³ lucht bedragen. In industriële omgevingen waar olie als smeer-, koel en procesmedium wordt gebruikt, kan het gehalte aan minerale olie in de lucht ver boven 0 mg/m³ liggen. Hier komen dan nog meer vervuilende stoffen bij zoals koolwaterstof, zwaveldioxide, roet, metalen en stof. 2. Waarom persluchtbehandeling? Elke compressor, ongeacht het type, werkt als een gigantische stofzuiger die vuile stoffen opneemt. Deze stoffen worden door compressie van de lucht geconcentreerd en bij ontbrekende behandeling aan het persluchtnet doorgegeven. a) Persluchtkwaliteit bij olievrije compressoren Het volgende geldt in het bijzonder voor compressoren met olievrije compressie. Wegens de in punt. genoemde belastende stoffen in de lucht is het niet mogelijk om met een compressor die alleen over een stoffilter van 3 micron beschikt, olievrije perslucht te produceren. Olievrije compressoren beschikken buiten dit soort stoffilters over geen overige behandelingscomponenten. b) Persluchtkwaliteit bij fluidof oliegesmeerde compressoren Bij olie- en fluidgesmeerde compressoren daarentegen worden de agressieve stoffen in de lucht door de koelvloeistof (olie) geneutraliseerd en vaste stofdeeltjes uit de lucht gewassen. Ondanks de hogere zuiverheidsgraad van de geproduceerde lucht geldt ook voor deze vorm van compressie, dat het niet kan zonder behandeling. Alleen olievrije en oliegekoelde compressie volstaan niet om persluchtkwaliteit volgens ISO te verkrijgen. c) Persluchtdroging als basis Als basis voor elke persluchtbehandeling volstaat het drogen van de perslucht. Voor de meeste toepassingen is de energiesparende koeldroging het meest economische procédé (zie hoofdstuk Waarom persluchtdroging, blz. 9). Kies naargelang van de behoefte/toepassing de gewenste graad van behandeling: persluchtbehandeling met koeldroger (drukdauwpunt +3 C) Toepassingsvoorbeelden: keuze behandelingsgraad ISO melkerijen, brouwerijen voedings- en genotmiddelenproductie bijzonder zuivere transportlucht, chemie-installaties farmaceutische industrie weefmachines, fotolabo s verfspuiten, poederlakken verpakken, stuur- en instrumentenlucht algemene werklucht, zandstralen van hoge kwaliteit kogelstralen kogelstralen transportlucht voor waterzuiveringsinstallaties geen kwaliteitsvereisten Voor niet tegen vorst beschermde persluchtnetten: persluchtbehandeling met adsorptiedroger (drukdauwpunt tot -70 C) farmaceutische industrie, melkerijen, brouwerijen chipproductie, optiek, voedings- en genotmiddelenproductie lakinstallaties proceslucht, farmaceutische industrie fotolabo s vorstonderhevige toepassingen, bijzonder droge transportlucht, verfspuiten, fijndrukregelaar A B C stof water olie kiemen 3. Keuze van het meest geschikte compressorsysteem Als voor bepaalde toepassingen olievrije en voor andere olie- of fluidgesmeerde compressoren worden aanbevolen, zou dat alleen vanuit het oogpunt van het rendement en niet vanuit het oogpunt van de persluchtkwaliteit, die met dat type van compressor bereikbaar is, mogen zijn. Het rendement wordt namelijk bepaald door de energie- en onderhoudskosten, die tot 90 % van de kosten voor persluchtproductie kunnen bedragen. Hierin wordt het leeuwendeel voor 75 tot 85% door de energiekosten uitgemaakt. In het lagedrukbereik van 500 mbar (a) tot ca. 3 bar (a) zijn olievrije systemen zoals blowers [tot 2 bar (a)] energetisch zeer gunstig. In het bereik van tot 6 bar (a) daarentegen zijn fluid- of oliegesmeerde schroefcompressoren veel rendabeler dan de zogenaamde olievrije compressoren. Want al vanaf 5 bar (a) moeten olievrije compressoren met twee compressiefasen worden uitgerust om een redelijke verhouding tussen opgenomen vermogen en persluchtdebiet te bereiken. Verder dient er een groot aantal koelers ingezet te worden, zijn er de hoge toerentallen, de enorme sturingstechnische kosten, waterkoeling en de hoge aanschafkosten van olievrije compressoren, die hun rendabiliteit op z n minst in twijfel trekken. Hierbij komt nog, dat de perslucht uit olievrije compressoren door aangezogen zwaveldeeltjes en het condensaat dat vrijkomt, agressief is. Haar ph-waarde bedraagt 3 à 6.. Persluchtbehandeling voor olievrije perslucht Moderne fluid- of oliegesmeerde schroefcompressoren hebben een rendement dat 0 % hoger ligt dan dat van olievrije compressoren. Het door voor fluid- of oliegesmeerde schroefcompressoren ontwikkelde systeem voor A B C A B D E G 2 2 G 2 7 H 3 7 I 3 9 J 8 9 A B C A F B -3 FST FE FST stof water olie kiemen -3 FST FE FST Restoliedampgehalte 0,003 mg/m 3, gezuiverd van deeltjes > 0,0 µm, steriel, geur- en reukloos Restoliedampgehalte 0,003 mg/m 3, gezuiverd van deeltjes > 0,0 µm Restoliedampgehalte 0,003 mg/m 3, gezuiverd van deeltjes > µm FD FD FFG ACT ACT FE bij -schroefcompressoren andere installatie(s) FG FD D E F G Aërosolen 0,00 mg/m 3, gezuiverd van deeltjes > 0,0 µm Aërosolen 0,0 mg/m 3, gezuiverd van deeltjes > 0,0 µm Aërosolen 0,0 mg/m 3, gezuiverd van deeltjes > µm Aërosolen mg/m 3, gezuiverd van deeltjes > µm H I J Aërosolen 5 mg/m 3, gezuiverd van deeltjes > 3 µm Aërosolen 5 mg/m 3, gezuiverd van deeltjes > µm Onbehandeld olievrije perslucht maakt de productie van olievrije perslucht nog tot 30 % goedkoper. Het restoliegehalte in perslucht die met dit systeem wordt geproduceerd, ligt onder 0,003 mg/m³, m.a.w. ver onder de door de ISO-norm vastgelegde grenswaarde. Het systeem bestaat uit alle behandelingscomponenten voor de productie van de noodzakelijke persluchtkwaliteit. Afhankelijk van de toepassing worden koel- of adsorptiedrogers (zie ook hoofdstuk Waarom persluchtdroging?, blz. 9) en verschillende filtercombinaties ingezet, zodat zowel droge als partikelvrije als FF AT FF FB FC FE T ECD compressor filter persluchtketel ECD Opstelling bij sterk schommelende persluchtbehoefte filter persluchtketel T Aquamat compressor ZK Opstelling bij sterk schommelende persluchtbehoefte AT FE ZK THNF THNF Aquamat Verklaringen: THNF=stofzakluchtfilter voor de filtratie van stoffige en sterk vervuilde aanzuiglucht ZK=cycloonafscheider voor de afscheiding van condensaat ECD=ECO Drain elektronisch niveaugestuurde condensaatafvoerautomaat FB=voorfilter 3µm voor het afscheiden van vloeistofdruppels en vaste stofdeeltjes >3 µm, restoliegehalte 5 mg/m 3 FC =voorfilter µm voor het afscheiden van oliedruppels en vaste stofdeeltjes > µm, restoliegehalte mg/m 3 FD=nafilter µm voor het afscheiden van stofdeeltjes (slijtagewrijving) > µm FE=microfilter 0,0 ppm voor het afscheiden van olienevel en vaste stofdeeltjes >0,0 µm, aërosolgehalte 0,0 mg/m 3 FF=microfilter 0,00 ppm voor het afscheiden van olie-aërosolen en vaste stofdeeltjes >0,0 µm, restolie-aërosolgehalte 0,00 mg/m 3 FG=actiefkoolfilter voor de opname van de oliedampfase, restoliedampgehalte 0,003 mg/m 3 FFG = microfilter-actiefkoolfiltercombinatie bestaande uit FF en FG T=koeldroger voor persluchtdroging, drukdauwpunt tot +3 C AT=adsorptiedroger voor persluchtdroging; serie DC, koud geregenereerd, drukdauwpunt tot -70 C; serie DW, DN, DTL, DTW, warm geregenereerd, drukdauwpunt tot -0 C ACT=actiefkooladsorber voor de opname van de oliedampfase, restoliedampgehalte 0,003 mg/m 3 FST= sterielfilter voor kiemvrije perslucht Aquamat = condensaatbehandelingssysteem Persluchtvreemde stoffen: + stof - + water/condensaat - + olie - + kiemen - Filtratiegraden: ISO Klasse Vaste stoffen/stof Max.hoeveelheid deeltjes per m 3 (Ø partikels in µm) 0, 0,d0,5 0,5d,0 Drukdauwpunt technisch olievrije en steriele perslucht in overeenstemming met de kwaliteitsklassen m.b.t. perslucht, die in de ISOstandaard bepaald zijn, op betrouwbare wijze kan verkregen worden. 5. Behandelingsschema Op elke brochure van een schroefcompressor vindt de gebruiker het hierboven afgebeelde schema. Hij kan met behulp van dit schema in een oogwenk de juiste combinatie voor zijn toestel vinden.,0d5,0 (x=watergehalte mg/m 3 in g/m 3 vloeibaar) 0 niet gedefinieerd - door klant te bepalen C 0, C 0, C +3 C +7 C,0 5, C x 0,5 8 0,5x 5,0 9 5,0x 0,0 µm mg/m3 Vochtigheid Volledig oliegehalte 6 7

6 Het probleem zit in de lucht en dat in de letterlijke zin van het woord: als atmosferische lucht afkoelt, zoals dat het geval is nadat zij gecomprimeerd werd in de compressor, dan condenseert het water tot waterdamp. 3. Waarom perslucht droging? Zo produceert een compressor van 30 kw met een debiet van 5 m 3 /min bij 7,5 bar onder normale omstandigheden 20 liter water per shift. Om storingen en schade te voorkomen, moet dit water uit het persluchtsysteem verwijderd worden. Persluchtdroging vormt dus een belangrijk onderdeel van de gepaste persluchtbehandeling. In dit hoofdstuk vindt u meer wetenswaardigheden omtrent een voordelige en milieuvriendelijke droging.. Een voorbeeld uit de praktijk Als een fluidgesmeerde schroefcompressor bij 20 C en normale omgevingsdruk per minuut 0 m³ lucht met een relatieve vochtigheid van 60 % aanzuigt, dan bevat deze lucht ca. 00 g waterdamp. Als deze lucht gecomprimeerd wordt in de compressieverhouding :0 bar bij een absolute, druk van 0 bar, dan verkrijgt men bedrijfskubieke meter. Bij een temperatuur van 80 C na de compressie, kan de lucht echter 290 g water per kubiekemeter opnemen. Daar er slechts ca. 00 g aanwezig is, is de lucht met een relatieve vochtigheid van ca. 35 % goed droog en ontstaat er geen condensaat. In de nakoeler van de compressor wordt de persluchttemperatuur verlaagd van 80 tot 30 C. Daarna kan de kubieke meter lucht nog ongeveer 30 g water opnemen, zodat een water- overschot ontstaat van circa 70 g/min, dat condenseert en afgescheiden wordt. Op een werkdag van 8 uren ontstaat dan ongeveer 35 liter condensaat. Indien men ook een koeldroger installeert, dan kan men nog 6 liter extra per dag afscheiden. In de koeldrogers wordt de lucht in de eerste plaats afgekoeld tot +3 C en later terug verwarmd tot omgevingstemperatuur. Dat leidt tot een onderverzadiging van het vocht van circa 20 % en hierdoor eveneens tot een betere, relatief droge persluchtkwaliteit. 2. Oorzaken van luchtvochtigheid Onze omgevingslucht is min of meer vochtig, d.w.z. dat ze steeds een hoeveelheid water bevat. Deze vochtigheid hangt af van de temperatuur: 00 % verzadigde lucht levert bijvoorbeeld bij +25 C ongeveer 23 gram water per kubieke meter. b) Relatieve luchtvochtigheid (F rel ) De relatieve luchtvochtigheid geeft de verzadigingsgraad aan, d.w.z. de verhouding van het werkelijke waterdampgehalte tot het verzadigingspunt van de lucht op dat ogenblik (00 % F rel ). Deze is variabel naargelang de temperatuur: warme lucht kan meer waterdamp opnemen dan koude. c) Atmosferisch dauwpunt Het atmosferische dauwpunt is de temperatuur waarbij de lucht onder atmosferische druk (omgevingsfactoren) een vochtigheidsverzadigingsgraad (F rel ) van 00 % bereikt. Voorbeelden van dergelijke waarden: Dauwpunt in C Max. watergehalte in g/m³ 50,7 30, 7, 9,,9 2,2 0,9 0,5 d) Drukdauwpunt Onder drukdauwpunt verstaat men de temperatuur waarbij de perslucht bij haar absolute druk haar relatieve vochtigheid (00 % Frel) bereikt. Voor het bovengenoemde voorbeeld betekent dit het volgende: lucht die onder een druk van 0 bar (a) staat, heeft bij een drukdauwpunt van +3 C een absolute luchtvochtigheid van 6 gram per bedrijfskubieke meter. Ter verduidelijking: als de bedrijfskubieke meter uit het voorbeeld van 0 bar (a) ontspant tot atmosferische druk, vergroot het volume 0 maal. Het aandeel waterdamp van 6 g blijft ongewijzigd maar wordt verdeeld over een volume dat 0 maal groter werd en daarom bevat elke kubieke meter dan nog slechts 0,6 g waterdamp. Dit komt overeen met een atmosferisch dauwpunt van 2 C. 5. Economische en milieuvriendelijke persluchtdroging a) Koel- of adsorptiedrogers? We kunnen niet stellen dat adsorptiedrogers een alternatief leveren voor de koeldrogers. Zelfs de nieuwe milieumaatregelen inzake koelmiddelen veranderen dit niet. Koeldrogers behoeven namelijk slechts 3 % van de energie die de compressor nodig heeft voor de productie van perslucht. Adsorptiedrogers daarentegen hebben 0 tot 25 % of meer nodig. Daarom moet men in normale omstandigheden koeldrogers gebruiken. Het inschakelen van adsorptiedrogers is slechts zinvol wanneer men extreem droge persluchtkwaliteiten moet behalen met dauwpunten tot 20, 0 of 70 C. b) Welk koelmiddel? CFK s zoals R 2 en R 22 mogen niet meer gebruikt worden in de nieuwe koeldrogers. Onderstaande tabel toont de beschikbare koelmiddelen en de invloed ervan op het milieu. Tot het jaar 2000 gebruikten de meeste fabrikanten van koeldrogers R22, een gedeeltelijk gehalogeniseerde CFK. In vergelijking met R 2 heeft R22 een ozonafbouwpotentieel van slechts 5% en ook het broeikaseffectpotentieel is met 2 % beduidend lager. Sinds enige tijd is de CFK R3a op de markt. De overheid beveelt dit aan als alternatief koelmiddel voor R2 en R22 omdat R3a geen schadelijke invloed heeft op de ozonlaag van de atmosfeer. Het grote voordeel van R 3a is, dat oudere toestellen die tot hiertoe R 2 gebruikten, zonder al te veel kosten en moeite, kunnen overschakelen op het nieuwe koelmiddel. Verder worden naast R 3a ook nog andere CFK s gebruikt zoals R 0A en R 07C, die een ozonafbouwpotentieel van eveneens 0% hebben. Het betreft hier de zogenaamde blends, mengsels van diverse koelmiddelen die nochtans verschillend hoge temperatuur- glides (=afwijkingen van de verdampings- en condensatietemperaturen van hun componenten) vertonen en bovendien, vergeleken met R3a, een hoger broeikaseffectpotentieel hebben (zie tabel onderaan). R 07C komt daarom slechts voor bepaalde inzetbereiken in aanmerking. R0A daarentegen is, wegens de lage temperatuur- glides, voor hogere doorstroomcapaciteiten vanaf 2 m³/min interessant. Omgevingslucht: 0 m³/min bij 20 C met 02,9 g/min water, verzadigingsgraad 60 % Compressieverhouding : 0 Bm 3 /min, bij 80 C met 02,9 g/min water, verzadigingsgraad 35 % Afkoeling: Bm 3 bij +3 C met 02,9 g/min water, verzadigingsgraad 728 %, condensaat 96,95 g/min, 6536 g/8h dag = ca. 7 liter 3. Ontstaan van condensaat Condensaat ontstaat wanneer het volume lucht verkleint en tegelijkertijd de temperatuur van de lucht daalt. Op die manier verkleint het vermogen van de lucht om water op te nemen. Dit is precies wat er gebeurt in het compressorblok en in de nakoeler van de compressor. Benaming koelmiddel CFK Koelmiddel R22 Samenstelling formule CHClF 2 Ozonafbouwpotentieel (engl.: ODP = ozone depletion potential) [R 2 = 00%] 5% Broeikaseffectpotentieel (engl.: GWP = global warming potential) [R 2 = 00%] 2% Temperatuur- glide Mogelijke afwijking van de verdampings-/ condensatietemperatuur [K] 0. Belangrijke begrippen kort verklaard a) Absolute luchtvochtigheid Onder absolute luchtvochtigheid verstaan we het gehalte waterdamp van de lucht, uitgedrukt in mg/m³. R 3a Koelmiddelen en blends R 0A R 07C CH 2 F-CF 3 R 3a/25/3a R 32/25/3a 0% 0% 0% 8% 26% % 0 0,7 7, 8 9

7 Condensaat is een onvermijdelijk bijproduct van persluchtproductie. Hoe het ontstaat werd reeds uitgelegd in het hoofdstuk Waarom persluchtdroging? op blz. 8. Dientengevolge produceert een 30 kw-. Condensaat juist afvoeren zogenaamde waterzakken, maken het mogelijk het condensaat uit de hoofdleiding af te voeren. Bij een luchtstroomsnelheid van 2 tot 3 m/s en een correcte constructie scheidt een waterzak condensaat af in de vochtige zone van het persluchtsysteem, en dit even effectief als een persluchtketel (afbeelding ). b) Persluchtdroger Naast de al vernoemde zijn er ook nog 2. Gangbare afvoersystemen Tegenwoordig worden er in de praktijk drie systemen gebruikt: a) Vlotter-condensaatafvoer (afbeelding 2) De vlotter-condensaatafvoer behoort tot de oudste afvoersystemen en verving de compleet oneconomische en onzekere manuele afvoer. Maar toch bleek ook de condensaatafvoer volgens het vlotter- vervuiling of mechanische slijtage uitgesloten zijn. Bovendien worden persluchtverliezen (zoals bij het vlotterventiel) door exact berekende en aangepaste ventielopeningstijden vermeden. Andere voordelen zijn de automatische zelfbewaking en de mogelijke signaaldoorgave aan een centraal sturingssysteem. compressor met een debiet van 5 m³/min reeds onder gemiddelde werkingsomstandigheden ongeveer 20 liter condensaat per shift. Het condensaat moet uit de perslucht verwijderd worden, ten einde storingen en corrosieschade te vermijden. In dit hoofdstuk komt u te weten hoe u condensaat juist kan afvoeren en op aanzienlijke kosten kan besparen.. Condensaatafvoer In ieder persluchtsysteem ontstaat op bepaalde plaatsen condensaat, dat op verschillende manieren verontreinigd is (afbeelding hierboven). Een betrouwbare condensaatafvoer is derhalve beslist vereist. Zij draagt in hoge mate bij tot de vrijwaring van de persluchtkwaliteit, en tevens tot de bedrijfszekerheid en zuinigheid van de persluchtinstallatie. a) Condensaatverzamel- en afvoerplaatsen Voor de verzameling en de afvoer van het condensaat zijn eerst en vooral mechanische elementen van het persluchtsysteem verantwoordelijk. Daar ontstaat reeds 70 tot 80 % van het totaal aan condensaat vooropgesteld, dat de compressoren een goede nakoeling hebben. Cycloonafscheider: Hierbij gaat het om een mechanische afscheider, die het condensaat met behulp van de centrifugaalkracht van de lucht scheidt (zie afbeelding beneden rechts). Om optimaal te kunnen werken, moet hij steeds na een persluchtinstallatie geplaatst worden. Tussenkoeler: Bij tweetrapscompressoren met tussenkoeling ontstaat condensaat bij de afscheider van de tussenkoelers. Persluchtketel: Naast zijn hoofdfunctie als reservoir scheidt de persluchtketel het condensaat van de lucht, en wel door de zwaartekracht. Indien voldoende gedimensioneerd (vereiste compressorcapaciteit/min: 3 = ketelinhoud in m³) is hij zelfs even effectief als een cycloonafscheider. In tegenstelling tot deze kan hij echter in de centrale persluchtverzamelleiding van het compressorstation ingezet worden, wanneer de luchtingang onderaan en de luchtuitgang boven is. Daarenboven koelt de persluchtketel door zijn grote warmteafgifte de perslucht bijkomend af en verbetert daardoor de condensaatafvoer nog verder. Waterzak in de persluchtleiding: Om een ongedefinieerde stroom condensaat te vermijden, moet de persluchtleiding in de vochtige zone zo uitgevoerd worden, dat alle toe- en uitgangen bovenaan of aan de zijkant, gesloten zijn. Naar onder toe uitgevoerde condensaatafvoeren, de Afbeelding : waterzak met condensaataftap Afbeelding 2: vlotterafvoer Afbeelding 3: ECO DRAIN met kogelkraan mogelijkheden tot verdere condensaatverzamel- en afvoerplaatsen in het domein van de persluchtdroging. Koeldroger: In de koeldroger wordt door de afkoeling en droging van de perslucht, het condensaat afgescheiden. Adsorptiedroger: Door afkoeling in de persluchtleiding ontstaat condensaat reeds bij de voorfilter van de adsorptiedroger. In de adsorptiedroger zelf treedt water, op grond van de heersende partiële drukverhouding, enkel in dampvorm op. c) Decentrale afscheider Wanneer geen centrale persluchtdroger voorhanden is, krijgt men grote hoeveelheden condensaat in de vlak voor de persluchtverbruikers geïnstalleerde waterafscheiders. Hun onderhoudsbehoefte is dan evenwel enorm. principe, door de in de perslucht aanwezige onzuiverheden, als uiterst onderhoudsintensief en gevoelig voor storingen. b) Magneetventiel Magneetventielen met tijdsturing zijn weliswaar bedrijfszekerder dan vlottersystemen, maar zij moeten regelmatig getest worden op onzuiverheden. Verkeerd afgestelde ventielopeningstijden veroorzaken bovendien drukverliezen en daardoor een verhoogd energieverbruik. c) Condensaataftap met niveausturing ( ECO DRAIN, afbeelding 3) Vandaag de dag zijn overwegend afvoersystemen met intelligente niveausturing in gebruik. Zij hebben het voordeel dat de storingsgevoelige vlotterfunctie door een elektronische sensor wordt vervangen. Dit wil zeggen, dat in tegenstelling tot het vlottersysteem, storingen door d) Juiste installatie Tussen het condensaatafscheidersysteem en de condensaatafvoer moet er steeds een kort verbindingsstuk met kogelkraan ingebouwd worden (afbeelding 3). Zo kan de afvoer bij onderhoudswerken afgesloten worden, en de werking van de persluchtinstallatie kan ongehinderd verder lopen. 0

8 5. Condensaat goedkoop en betrouwbaar behandelen Bij de productie van perslucht ontstaan onvermijdelijk aanzienlijke hoeveelheden condensaat (zie hiervoor ook hoofdstukken 3 en ). De benaming condensaat laat zich makkelijk verleiden tot de veronderstelling dat het hier enkel gaat om gecondenseerde waterdamp. Maar pas op! Iedere compressor werkt zoals een overgedimensioneerde stofzuiger: hij zuigt verontreinigingen aan uit de vervuilde omgevingslucht en geeft deze via de nog niet behandelde perslucht door aan het condensaat.. Waarom condensaatbehandeling? Persluchtgebruikers die condensaat gewoon in de rioleringen lozen, riskeren aanzienlijke straffen. De reden: het condensaat dat bij de productie van perslucht vrijkomt, is een explosief mengsel. Op grond van de groeiende milieubelasting bevat het naast vaste deeltjes ook koolwaterstof, koper, lood, ijzer en nog veel meer. Maatgevend voor het afvoeren van condensaat uit persluchtinstallaties in Duitsland is de wet op de waterhuishouding. Ze schrijft voor dat water dat schadelijke stoffen bevat volgens de algemeen erkende regels van de techniek ( 7a WHG) behandeld moet worden. Dit betreft iedere vorm van persluchtcondensaat ook datgene uit olievrije compressoren. Voor alle schadelijke stoffen en hun phwaarden bestaan er wettelijke grenswaarden. Zij zijn verschillend vastgelegd afhankelijk van branche en provincie. Voor koolwaterstoffen bedraagt de hoogst toegelaten waarde 20 mg/l, het ph-waardebereik voor geschikt condensaat van 6 tot Aard van het condensaat a) Dispersie Persluchtcondensaat komt in verscheidene kwaliteiten voor. Dispersies treden in de regel op bij oliegekoelde schroefcompressoren die met synthetische koelmiddelen zoals Sigma Fluid Plus aangedreven worden. Dit condensaat heeft normaal gezien een ph-waarde tussen 6 en 9. Het kan daardoor als ph-neutraal beschouwd worden. Uit de omgevingslucht afkomstige verontreinigingen zetten zich bij dit condensaat in een drijvende oliehoudende laag vast, die gemakkelijk van het water te scheiden is. b) Emulsie Een zichtbaar teken voor de aanwezige emulsie is een melkachtige vloeistof die zich ook na enkele dagen niet in twee fasen scheidt (zie afbeelding rechts, ). Deze condensaatsoort treedt niet enkel op bij zuiger-, schroefen schottencompressoren, die met traditionele olies aangedreven worden. Ook hier worden schadelijke stoffen met oliebestanddelen gebonden. Vanwege de sterke, stabiele dooreenmenging laten noch olie en water, noch aangezogen verontreinigingen zoals stof en zware metalen, zich scheiden door de zwaar- tekracht. Wanneer de aanwezige olie tekenen van esterdeeltjes vertoont, dan kan het condensaat uitermate agressief zijn en moet het geneutraliseerd worden. De behandeling van dergelijk condensaat is enkel mogelijk met emulgeerinstallaties. c) Condensaat uit olievrije compressoren Het uit olievrije systemen afkomstige condensaat bevat ten gevolge van de stijgende milieubelasting soms toch nog aanzienlijke oliedeeltjes. Het vertoont daarenboven dikwijls hoge concentraties aan zwaveldioxide, zware metaal- en/of andere vaste deeltjes. Dat betekent, dat dit condensaat in de regel agressief is en ph-waarden tussen 3 en 6 heeft. Condensaat van een dergelijke kwaliteit mag onbehandeld niet geloosd worden, i.t.t. wat vaak beweerd wordt. 3. Externe afvoer Natuurlijk is het mogelijk het condensaat te verzamelen en door een gespecialiseerd bedrijf te laten afvoeren. Evenwel liggen de afvoerkosten, afhankelijk van het soort condensaat, tussen 0 en 50 /m³. Gelet op de ontstane condensaathoeveelheden zou daarom de behandeling van het condensaat door de gebruiker zelf het rendabelste zijn. Dat heeft als voordeel dat van de oorspronkelijke hoeveelheid nog slechts ongeveer 0,25 overblijft, die milieutechnisch afgevoerd moeten worden.. Behandelingsprocédé a) voor dispersies Voor de behandeling van dit condensaat volstaat meestal een driekamerscheidingsinstallatie, die uit twee voorscheiderkamers en een actiefkoolfilterkamer bestaat. De eigenlijke scheiding gebeurt door middel van zwaartekracht. De op 2 3 Elke compressor zuigt samen met de omgevingslucht waterdamp en verontreinigingen aan. Het condensaat dat uit dit mengsel vrijkomt, moet van olie en andere schadelijke stoffen (afbeelding boven, 2) ontdaan worden voordat het als zuiver water (afbeelding boven, 3) mag worden geloosd de vloeistof drijvende oliehoudende laag in de scheidingsruimte Zwaartekrachtscheidingssystemen zoals deze Aquamat behandelen de condensaatdispersies op een zeer betrouwbare en zuinige manier wordt verzameld in een verzamelreservoir en verwijderd zoals afvalolie. Het achterblijvende water wordt aansluitend in twee trappen gefilterd en kan daarna naar de riolering geleid worden. Ten opzichte van de afhaling door een gespecialiseerd bedrijf, kan men met een zwaartekrachtscheidingsinstallatie tot 95 % kosten besparen. Die installaties worden tegenwoordig tot een compressordebiet van 60 m³/min aangeboden. Het is vanzelfsprekend dat bij een grotere behoefte ook meerdere installaties parallel geschakeld kunnen worden. b) voor emulsies Voor de behandeling van stabiele emulsies worden vandaag de dag twee soorten van installaties ingezet. Membraanscheidingssystemen werken volgens het principe van de ultrafiltratie met het zogenaamde cross-flow-procédé. Daarbij stroomt voorgefilterd condensaat over de membranen. Een deel van de vloeistof doordringt de membranen en verlaat de installatie als zuiver water. De tweede installatie werkt met een verpulverend middel. Dit kapselt oliedeeltjes in en vormt zo goed filterbare macrovlokken. Filters met een bepaalde poriëngrootte houden deze vlokken op een betrouwbare manier tegen. Het wegstromende water kan via de riolering weggeleid worden. c) voor condensaat uit olievrije compressoren Condensaat uit olievrije compressoren moet door chemische scheidingsprocédés behandeld worden. Daartoe behoort de ph-neutralisering door toevoeging van basische stoffen evenals de binding en concentratie van de zware metaaldeeltjes in een filterkoek, die als speciaal afval moet afgevoerd worden. Dit procédé is veruit het duurste. Speciale toelatingen voor lozingen zouden niet enkel betrekking moeten hebben op mogelijke oliedeeltjes in het condensaat, maar ook op geconcentreerde, uit de omgevingslucht aangezogen schadelijke stoffen die het condensaat aanzienlijk verontreinigen. Bij stabiele condensaatemulsies worden onder andere membraanscheidingssystemen gebruikt 2 3

9 Ondanks al haar voordelen is perslucht toch een relatief duur energiemedium. Vandaar dat de slagzin kosten besparen waar mogelijk steeds gehanteerd moet worden. Een van de hoofdoorzaken van een hoog prijs- druk Dual-regeling Vollast-nullast-uitschakelregeling druk Quadro-regeling Vollast-nullast-uitschakelregeling met automatische keuze van de meest optimale bedrijfswijze vollast vollast 6. Efficiënte compressorsturingen druk nullast stilstand nominaal motorvermogen in % Dual-GD-regeling Gelijkmatige drukverdeling, constante regeling van het debiet met proportionele regelaar tijd druk nullast stilstand nominaal motorvermogen in % SFC (FO) frequentieomvormer constante aanpassing van het debiet door wijziging motortoerental tijd kaartje is, dat het debiet van de compressoren vaak niet goed aangepast werd aan het schommelende persluchtverbruik. Compressoren worden dan ook vaak slechts voor 50 % belast. Hiervan zijn veel gebruikers zich helemaal niet bewust, omdat hun compressoren alleen maar met bedrijfsurentellers en niet met vollasturentellers zijn uitgerust. Een geschikt sturingssysteem kan in dergelijke gevallen goed van pas komen, want als het de belastingsgraad van uw compressoren tot 90 % kan verhogen, mag u een energiebesparing van 20 % verwachten.. Interne sturing a) Vollast-nullastregeling In de meeste compressoren worden asynchrone draaistroommotoren als aandrijving gebruikt. De toegelaten schakelfrequentie van dergelijke motoren neemt af naargelang de capaciteit groter wordt. Deze laatste is dus onvoldoende om compressoren met een klein schakelverschil in overeenstemming met het daadwerkelijke persluchtverbruik aan- en uit te schakelen. Dergelijke aanuitschakelingen ontlasten alleen de drukvoerende componenten van de compressor, terwijl de motor nog een tijdje naloopt. De energie die daarvoor nodig is, moet als verloren worden beschouwd. Het energieverbruik van compressoren die op deze wijze geschakeld worden, bedraagt tijdens de nullastfase nog altijd 20 % van het verbruik tijdens vollast. b) Frequentieomvormers Compressoren waarvan het toerental door een frequentieomvormer gestuurd wordt, tonen in hun regelbereik geen constant rendement aan. Bij een motor van 90 kw varieert het zelfs tussen 9 en 86 % in het regelbereik van 30 tot 00 %. Hierbij moet men dan nog het energieverbruik van de frequentieomvormer en het niet-lineaire vermogensverloop van de compressoren tellen. Slotsom: bij een foutief gebruik kunnen frequentieomvormers zich tot ware energievreters ontpoppen, zonder dat de gebruiker van de installatie het merkt. Frequentiesturing is dus niet altijd dé oplossing bij uitstek als het om een zo energiebesparend mogelijke werking van compressoren gaat. 2. Indeling volgens het persluchtverbruik Compressoren kunnen in principe ingedeeld worden volgens hun functie als basislast-, middenlast-, pieklast- of stand-by-installaties. a) basislast-luchtverbruik Onder basislast-luchtverbruik verstaat men de hoeveelheid lucht die een bedrijf constant nodig heeft. b) pieklast-luchtverbruik Het pieklast-luchtverbruik daarentegen is de hoeveelheid lucht die tijdens bepaalde verbruikspieken wordt verbruikt. Ze kan variëren afhankelijk van de eisen bij de gebruikers. Om de verschillende vollastfuncties zo goed mogelijk te kunnen vervullen, moeten de verschillende compressoren met een sturing zijn uitgerust. Deze sturingen moeten in staat zijn om de werking van de compressoren en daardoor de persluchtproductie te verzekeren zodra de externe sturing uitvalt. 3. Sturing voor persluchtstations Sturingen voor persluchtstations zijn systemen die de werking van de compressoren op het niveau van het persluchtstation coördineren en de verschillende installaties, afhankelijk van het luchtverbruik, aan- of uitschakelen. a) splitting Splitting is de opdeling van de compressoren met dezelfde of een verschillende capaciteit en sturingswijze volgens het basis- en pieklastverbruik van het bedrijf. b) taken van sturingen voor persluchtstations De coördinatie van de werking van de verschillende compressoren is zowel een veeleisende als een omvattende taak. Vandaag de dag moeten sturingen voor persluchtstations niet alleen in staat zijn om verschillende types van compressoren en compressoren met een verschillende capaciteit op het juiste ogenblik in vollast nullast stilstand nominaal motorvermogen in % In de compressorsturing Sigma Control zijn al vier sturingsconcepten vervat, die verder geconfigureerd kunnen worden. te zetten. Ze moeten bovendien de installaties onderhoudstechnisch bewaken, de bedrijfsuren van de compressoren op mekaar afstemmen en foutmeldingen registreren, zodat de servicekosten van het persluchtstation kunnen verminderd worden en de bedrijfsveiligheid verhoogd wordt. c) Juist afgestemd Een belangrijke voorwaarde voor een efficiënte d.w.z. energiesparende externe sturing (persluchtstation) is de haarfijne afstemming van de compressoren op mekaar. De som van het debiet van de verschillende pieklastinstallaties moet derhalve groter zijn dan dat van de volgende in te schakelen basislastinstallatie. Bij het gebruik van een toerentalgeregelde pieklastinstallatie moet haar regelbereik groter zijn dan het debiet van de volgende in te schakelen compressor. Anders kan het rendement van de persluchtvoorziening niet gegarandeerd worden. d) Gegarandeerde overdracht van gegevens Een andere essentiële voorwaarde voor het perfecte functioneren en de efficiëntie van de sturing voor persluchtstations is de gegarandeerde overdracht van gegevens. Hiervoor moet gegarandeerd zijn dat niet alleen meldingen binnen de afzonderlijke compressorinstallaties, tijd vollast nullast stilstand nominaal motorvermogen in % maar ook tussen de verschillende compressoren en het overkoepelende sturingssysteem worden overgedragen. Bovendien moet ook de bedrading bewaakt worden, zodat storingen onmiddellijk gesignaleerd worden, ook wanneer er zich ergens een draadbreuk heeft voorgedaan. De normale wegen van gegevensoverdracht:. potentiaalvrije contacten 2. analoge signalen 20 ma 3. elektronische interfaces b.v. RS 232, RS 85 of Profibus DP. Servicecenter Compressoren SMS jes via GSM Verkoop/service SIGMA AIR MANAGER De modernste techniek voor gegevensoverdracht wordt geboden door Profibus. Via deze weg kunnen probleemloos grote hoeveelheden aan gegevens in zeer korte tijd over grote afstanden worden overgedragen (afbeelding beneden). Overkoepelende sturingssystemen moeten derhalve niet noodzakelijk in het persluchtstation worden geïnstalleerd. De Profibus maakt de snelle overdracht van gegevens van het compressorstation naar overkoepelende sturings- en controlesystemen mogelijk Modem Ethernet Modem tijd Controlecentrum»Sigma Air Control«Proces Profibus DP Behandeling Filter met ECO- Drain 5

10 Over het algemeen bestaan persluchtstations uit meerdere compressoren van dezelfde of verschillende grootte. Om deze afzonderlijke machines te coördineren heeft men een sturing voor persluchtstations nodig. De 7. Drukbandsturing optimale afstemming van de compressoren op het verbruik taak van deze sturing was vroeger relatief goed te overzien: het ging hem er voornamelijk om, compressoren van dezelfde grootte afwisselend als basislastcompressor te laten functioneren en zo de looptijden van de machines op mekaar af te stemmen. Vandaag de dag is deze taak heel wat uitgebreider: de persluchtproductie moet zo optimaal mogelijk op het persluchtverbruik van de gebruiker worden afgestemd en tegelijkertijd moet ze zo energie-efficiënt mogelijk zijn. In principe bestaan er twee soorten van systemen voor de sturing van compressoren op het niveau van het persluchtstation: de cascade- en de drukbandsturing.. Cascadesturing De klassieke manier om compressoren sturingstechnisch te verbinden, is de cascadesturing. Hiervoor wordt aan elke compressor een onderste en een bovenste schakelpunt toegewezen. Als er meerdere compressoren gecoördineerd moeten worden verkrijgt men een trapsgewijs of cascadeachtig sturingssysteem. Terwijl bij een laag luchtverbruik maar één compressor geschakeld wordt en daardoor de druk in het bovenste bereik tussen de minimum- (p min ) en de maximumdruk (p max ) schommelt, daalt de druk bij een groot luchtverbruik en de schakeling van meerdere compressoren (afbeelding ). Hierdoor ontstaat een relatief ongunstige situatie: bij een laag luchtverbruik verhoogt de druk in het persluchtsysteem tot zijn maximum en stijgen de persluchtverliezen door lekken Vergelijking cascade-/drukbandsturing drukschommeling traditionele voorkeuzeschakelkast drukschommeling SAM of VESIS veiligheid Afbeelding : verschillende drukschommelingen en drukbesparing bij cascadesturing (voorkeuzeschakelkast) en drukbandsturingen ( SAM of VESIS ) terwijl bij een hoog luchtverbruik de druk daalt en de drukreserve in het systeem vermindert. a) Cascadesturing met membraandrukschakelaar Als de cascadesturing d.m.v. een drukschakelaar of contactmanometer wordt geschakeld, moet er in de regel een minimumdrukverschil van 0,5 bar per compressor worden voorzien, terwijl de afstand tussen de verschillende schakelpunten minimaal 0,3 bar moet bedragen. Bij vier compressoren, het maximumaantal dat voor dit soort sturingswijzen wordt aanbevolen, verkrijgt men een minimumschakelverschil van, bar. b) Cascadesturing met elektronische drukschakeling Het gebruik van elektronische druksensoren maakt het mogelijk de schakeldrukverschillen tussen maximum- en tijd minimumdruk tot 0,2 bar en de afstanden tussen de schakelpunten te verkleinen. In het beste geval kan hier een schakeldrukverschil van 0,7 bar verkregen worden. Zoals reeds gezegd werd zouden niet meer dan vier compressoren met een cascadesturing verbonden mogen worden, omdat anders het gevaar bestaat, dat de energie- en lekverliezen wegens de grote drukspreiding extreem hoog worden. (drukbandsturing) 2. Drukbandsturing Met het oog op het bereiken van de eerder genoemde, zo hoog mogelijke energie-efficiëntie is de drukbandsturing zonder twijfel de modernere wijze om compressoren te coördineren. Met behulp van de zogenaamde drukband kan men een willekeurig aantal compressoren coördineren (afbeelding ) Een absolute voorwaarde hiervoor is echter het gebruik van een microprocessorsturing (MVS) of van een industriële PC met sturingstechnische intelligentie. Ook bij bandsturingen zijn er verschillende mogelijkheden. a) Vectoriële sturing De vectoriële sturing berekent drukstijging en -daling tussen de vastgelegde minimum- en maximumdruk en op basis daarvan het luchtverbruik. De compressoren worden dus op basis van al achterhaalde informatie gestuurd (afbeelding 2). In persluchtsystemen met een schommelend persluchtverbruik kan dat tot drukschommelingen in het leidingnet voeren, waarvoor aangepaste vector vector drukstijging in de tijd vector Afbeelding 2: vectoriële compressorsturing maatregelen moeten getroffen worden. Bijzonder belangrijk in deze context is de afregeling van de compressoren. Het schakeldrukverschil kan in de regel met dit soort sturingen maar tot 0,5 bar verminderd worden, omdat alleen maar binnen het bereik van de minimum- en maximumdruk gemeten wordt. b) Drukbandsturing met trendherkenning Efficiënter dan de vectoriële sturing is de drukbandsturing met trendherkenning, want ze maakt minimale schakeldrukverschillen van slechts 0,2 bar mogelijk. Lagere schakeldrukverschillen zijn vandaag de dag niet mogelijk in de persluchttechniek. De trendherkenning werkt niet op basis van de gemeten drukstijging en -daling binnen een bepaalde tijdspanne. Ze houdt veeleer rekening met het persluchtverbruik in het net na de schakeling van een compressor om daaruit dan conclusies te trekken met het oog op de volgende te schakelen compressor (afbeelding 3). De trendherkenning werkt met een precisie van 0,0 tot 0,03 bar en is zelfs in staat om vector drukval in de tijd Drukbandsturing voor meerdere compressoren (SAM/VESIS). schakelpunt van een compressor 2. schakelpunt van een compressor Afbeelding 3: drukbandsturing met trendherkenning (boven) persluchtsystemen met sterke schommelingen in het verbruik bij minimale schakeldrukverschillen zo optimaal mogelijk te coördineren. Tot 6 compressoren kunnen hierdoor binnen een drukbereik van slechts 0,2 bar sturingstechnisch met elkaar worden verbonden. Voor noodgevallen beschikt de drukband over een zogenaamde noodband, zodat de persluchtproductie te allen tijde gegarandeerd blijft. De drukbandsturing met trendherkenning kan dus in aanzienlijke mate bijdragen tot een vermindering van de energiekosten van uw persluchtsysteem. De reden daarvoor is eenvoudig: een drukdaling van 0, bar in het systeem heeft al een besparing van een procent op het energieverbruik tot gevolg. c) Pieklastafhankelijke sturing Drukbandsturingen met trendherkenning delen de compressoren op in groepen op basis van hun capaciteit. Ze kunnen de compressoren dus niet alleen gelijkmatig belasten op basis van hun bedrijfs- en vollasturen, maar ook de juiste compressor op het juiste ogenblik inzetten (afbeelding ). Een wezenlijke voorwaarde hiervoor is echter een optimale splitting. Hieronder verstaat men het opdelen van compressoren met dezelfde of een verschillende capaciteit in groepen op basis van het basis- of pieklastverbruik (zie ook hoofdstuk Efficiënte compressorsturingen ). Dit is de actueel meest economische manier om compressoren te sturen. De uitwisseling en verwerking van grote hoeveelheden aan gege- vereist schakelpunt vens is hiervoor echter een basisvoorwaarde. Alleen intelligente industriële PC s zoals de door aangeboden Sigma Air Manager (SAM) zijn in staat dergelijke hoeveelheden aan gegevens te verwerken. Verder kunnen deze industriële Afbeelding : betere compressorbelasting dankzij een optimale splitting en een efficiënte coördinatie van de installaties PC s ook op sturingssystemen worden aangesloten, die naast de functie van hoogefficiënte sturing ook die van webserver met geprogrammeerde HTMLpagina s vervullen. Dus ook zonder speciale software kan de pieklastafhankelike sturing compressorbedrijfsgegevens zoals de belasting en efficiëntie van heel het persluchtstation registreren, de gegevens visualiseren, evalueren en gepast reageren (voor Sigma Air Manager zie ook blz. 27). 6 7

11 Het spaarzamer omgaan met energiebronnen is met het oog op de constante verhoging van de energieprijzen niet alleen een ecologische maar ook steeds meer een economische noodzaak. 8. Op energie besparen door warmterecuperatie gebruikswatercircuit platenwarmtewisselaar koelfluidcircuit van de compressor Compressorfabrikanten bieden veel mogelijke toepassingen aan om energie te recycleren bij compressoren zoals b.v. warmterecuperatie.. Compressoren produceren in eerste instantie warmte Het mag de leek vreemd in de oren klinken, maar het is een feit, dat 00 % van de door een compressor opgenomen energie in warmte wordt omgezet. Door compressie wordt de lucht in de compressor met een energiepotentieel opgeladen. Deze hoeveelheid energie kan gebruikt worden door ontspanning op omgevingsdruk, afkoeling en warmteopname uit de omgeving. 2. Tot 9 procent kan gebruikt worden Het grootste gedeelte van de gebruikte energie kan als warmte gerecycleerd worden: 72 % hiervan is te vinden in het koelmiddel van olie- of fluidgesmeerde compressoren, 3 % in de perslucht en 9 % wordt door de elektromotor als warmte afgestraald. Bij volledig ingekapselde olie- of fluidgesmeerde schroefcompressoren kan deze afstraling door de elektromotor aan de omgeving met behulp van een doelgerichte koeling als warmte-energie gerecycleerd worden. In totaal kan dus 9 % van de opgenomen energie van een compressor als warmte hergebruikt worden. Slechts 2 % gaat verloren door warmteafstraling aan de omgeving en % van de warmte blijft in de perslucht (zie hiervoor warmtestroomdiagram op blz. 9). 3. Mogelijkheden van warmterecuperatie Gebruikers die geïnteresseerd zijn in een nog rendabeler persluchtgebruik, kunnen voor verschillende varianten van warmterecuperatie kiezen: a) Warmeluchtverwarming De eenvoudigste manier van warmterecuperatie bij lucht-, olie- of fluidgekoelde schroefcompressoren is het direct gebruik van de door de compressor opgewarmde lucht. Deze lucht wordt dan via een luchtkanaalsysteem naar de te verwarmen ruimte(s) geleid (afbeelding ). Natuurlijk kan deze warme afvoerlucht zomer lucht ook voor andere doeleinden gebruikt worden, zoals bijv. bij drogingsprocessen, warmteluchtsluizen of voor het voorverwarmen van de lucht van branders. Als er geen warmte kan gebruikt worden, wordt de warmeluchtstroom manueel of automatisch via een jalouzie naar buiten geleid. Een jalouziesturing met thermostaat maakt de dosering van de warme lucht mogelijk, zodat constante temperaturen kunnen bereikt worden. Met deze variante kan tot 9 % van het elektrisch opgenomen vermogen van de schroefcompressor worden hergebruikt. Ook bij kleinere compressoren kan ze van nut zijn, want een compressor van 8,5 kw levert al genoeg warmte-energie om een huis mee te verwarmen. verwarming winter Afbeelding : warmterecuperatiesysteem voor warmeluchtverwarming met afvoerkanaal en ingebouwde jalouzieklep Afbeelding 2: warmterecuperatie-installatie voor de productie van warm water de platenwarmtewisselaar produceert warm water tot +70 C b) Warmwaterverwarming Door de montage van een warmtewisselaar (afbeelding 2) in het koelcircuit kan zowel bij lucht- als watergekoelde schroefcompressoren warm water voor verschillende doeleinden geproduceerd worden. Hiervoor worden platenwarmtewisselaars of veiligheidswarmtewisselaars gebruikt afhankelijk van het feit of het warme water moet gebruikt worden voor verwarmingsdoeleinden, voor douches of voor het wassen in productie- en Warmtestroomdiagram: afgevoerde warmte van de aandrijfmotor (wordt aan de koellucht toegevoerd) 9% door koeling van de koelfluid recupereerbare warmte (fluidkoeler) 72% door koeling van de perslucht recupereerbare warmte (nakoeler) 3% recupereerbare warmte 9% reinigingsprocessen. Met deze warmtewisselaars zijn watertemperaturen tot maximaal 70 C bereikbaar. De extra kosten voor deze variante zijn bij compressorinstallaties vanaf 8,5 kw binnen twee jaar terugverdiend. Een correcte planning is hiervoor alleszins een voorwaarde. totaal opgenomen elektrisch vermogen 00% warmtestraling van de compressorinstallatie aan de omgeving 2% warmte die in de perslucht blijft %. De veiligheid in het oog houden Normaliter mag het primaire koelsysteem van een compressor nooit tegelijkertijd als warmterecuperatiesysteem gebruikt worden. De reden: Bij het uitvallen van de warmterecuperatie zou de compressorkoeling en daarmee de persluchtproductie in het gedrang komen. Vandaar dat het aan te bevelen is om vóór de warmterecuperatie altijd extra warmtewisselaars in de compressorinstallatie te monteren. De compressor kan dan in het geval van een storing zelf over zijn veiligheid waken. Als er namelijk via de fluid-warmtewisselaar van het warmterecuperatiesysteem geen warmte wordt afgevoerd, schakelt de compressor intern over op het primaire lucht- of waterkoelingssysteem. Hierdoor blijft de persluchtvoorziening toch gegarandeerd. 5. Besluit Warmterecuperatie is een over het algemeen zeer plausibele mogelijkheid, om het rendement van een persluchtinstallatie te verhogen en tegelijkertijd het milieu te ontzien. De noodzakelijke kosten zijn relatief laag en ze zijn afhankelijk van de plaatselijke situatie bij de klant, het specifiek gebruik en de gekozen warmterecuperatievariante. 8 9