Ratgeber Drucklufttechnik

1. Was ist Druckluft?
Mit der Druckluft verhält es
sich so wie auch sonst im
Leben: Der Teufel steckt oft
im Detail, und kleine
Ursachen rufen nicht selten
große Wirkungen hervor – im
positiven wie im negativen
Sinne. Auch sieht manches
bei näherer Betrachtung
anders aus, als es auf den
ersten Blick scheinen mag.
So kann Druckluft unter
ungünstigen Bedingungen
teuer, unter den richtigen
Rahmenbedingungen
hingegen sehr wirtschaftlich
sein. Möglicherweise rechnen
sich daher unsere Tipps für
Sie auf Dauer mehr als ein
kluger Ratschlag Ihres
Anlageberaters.
In diesem ersten Kapitel geht
es zunächst um die Klärung
von vier Begriffen der
Drucklufttechnik und darum,
was Sie in diesem Zusammenhang
beachten sollten.
4
1. Liefermenge
Die Liefermenge eines Kompressors
ist die entspannte Luftmenge, die
der Kompressor komprimiert in das
Druckluftleitungsnetz schickt. Die
Normen DIN 1945, Teil 1 , Anhang
F und ISO 1217, Anhang C legen
die korrekte Messung dieser Menge
fest. Darüber hinaus gab es früher
Motornennleistung
auch noch die CAGI-Pneurop-Empfehlung
PN 2 CPTC 2.
Bei der Liefermengenmessung geht
man so vor: Zunächst werden am
Lufteintritt der Gesamtanlage Temperatur,
atmosphärischer Luftdruck
und Luftfeuchte gemessen. Dem
folgt die Messung des maximalen
Betriebsdrucks, der Drucklufttemperatur
und des geförderten Luftvolumens
am Druckluftaustritt der
Kompressoranlage. Schließlich wird
das am Druckluftaustritt gemessene
Volumen V 2 mit Hilfe der Gasgleichung
(siehe Grafik oben) auf
die Ansaugbedingungen zurückgerechnet.
Das Resultat dieser
Berechnung ist die Liefermenge der
Kompressoranlage. Sie ist nicht zu
verwechseln mit der Liefermenge
des Kompressorblocks
(Blockliefermenge).
Bitte beachten Sie:
V 1 =
V 2 x P 2 x T 1
T 2 x P 1
DIN 1945 und ISO 1217 allein
geben nur die Blockliefermenge
wieder. Das gilt ebenfalls für die
frühere CAGI-Pneurop-Empfehlung
PN 2 CPTC 1.
2. Motorabgabeleistung
Unter der Motorabgabeleistung versteht
man die Leistung, die der
Antriebsmotor des Kompressors
mechanisch an der Motorwelle
abgibt. Der Optimalwert der Motorabgabeleistung,
bei dem ohne
Motorüberlastung die optimale Ausschöpfung
des elektrischen Wirkungsgrades
und des Leistungsfaktors
cos ϕ erreicht wird, liegt im
Bereich der Motornennleistung. Sie
ist auf dem Typenschild des Elektromotors
eingetragen.
Achtung! Wenn die Motorabgabeleistung
zu weit von der Motornennleistung
abweicht, dann
arbeitet der Kompressor unwirtschaftlich
und/oder ist einem
erhöhten Verschleiß ausgesetzt.
abgegebene
Druckluftmenge zugeführte
elektrische Leistung
3. Spezifische Leistung
Als spezifische Leistung eines Kompressors
bezeichnet man das Verhältnis
zwischen der zugeführten
elektrischen Aufnahmeleistung und
der abgegebenen Luftmenge bei
einem entsprechenden Betriebsdruck.
Die einem Kompressor zugeführte
elektrische Aufnahmeleistung
ist die Summe der elektrischen
Aufnahmeleistungen aller
Antriebe, die in einem Kompressor
vorhanden sind, z. B. Hauptmotor,
Lüftermotor, Ölpumpenmotor, Stillstandsheizung
usw. Wenn die spezifische
Leistung für eine
Wirtschaftlichkeitsberechnung
benötigt wird, sollte sie auf die
gesamte Kompressoranlage und
den maximalen Betriebsdruck bezogen
werden. Dabei wird dann der
Wert der elektrischen Gesamtaufnahmeleistung
bei Maximaldruck
durch den Wert der Anlagenliefermenge
bei Maximaldruck dividiert.
4. Elektrische Aufnahmeleistung
Die elektrische Aufnahmeleistung
ist diejenige Leistung, die der
Antriebsmotor des Kompressors bei
einer bestimmten mechanischen
Belastung der Motorwelle (Motorabgabeleistung)
aus dem elektrischen
Netz aufnimmt. Sie ist um
die Motorverluste höher als die
Motorabgabeleistung. Zu den
Motorverlusten gehören sowohl
elektrische als auch mechanische
Verluste durch Motorlagerung und
-belüftung. Die ideale elektrische
Aufnahmeleistung im Nennpunkt P
lässt sich durch die Formel
P = U n x l n x √ 3 x cos ϕ n
errechnen.
U n , l n , und cos ϕ n stehen auf dem
Typenschild des Elektromotors.
5. „EPACT (EFF1)” – die neue
Formel für Energie sparenden
Antrieb
Bestrebungen der USA, den Energiebedarf
von Drehstrom-Asynchronmotoren
zu senken, mündeten
in dem 1997 in Kraft getrete-
nen „Energy Policy and Conser-
vation Act“ (kurz EPACT).
In Europa werden diese Motoren
als EFF1-Motoren bezeichnet.
Seit 1998 werden Schrauben-
0175 kWh
Energieverbrauch
kompressoren mit Motoren, die
dieser strengen Norm entsprechen,
von KAESER auch in Europa angeboten.
Diese „EPACT“- bzw.
„EFF1“-Motoren bieten wesentliche
Vorteile:
a) Niedrigere
Betriebstemperaturen
Die durch Erwärmung und Reibung
auftretenden internen Wirkungsgradverluste
können bei kleineren
Motoren bis zu 20 % der Leistungsaufnahme
ausmachen, bei Motoren
ab 160 kW 4 bis 5 %.
EPACT/EFF1-Motoren kommen
dagegen mit einer deutlich geringe-
ren Erwärmung und damit weniger
Wärmeverlusten aus: Während ein
konventioneller Motor bei normaler
Auslastung eine Betriebstemperaturerhöhung
von ca. 80 K bei
einer Temperaturreserve von 20 K
gegenüber Isolationsklasse F hat,
betragen unter gleichen Bedingungen
bei einem EPACT/EFF1-Motor
die Temperaturerhöhung nur ca. 65
K und die Temperaturreserve 40 K.
b) Längere Lebensdauer
Niedrigere Betriebstemperaturen
bedeuten zunächst eine geringere
thermische Belastung des Motors,
der Lager und des Klemmkastens.
Daraus ergibt sich als zweiter Vorteil
eine verlängerte Lebensdauer
des Antriebsmotors.
Innere Motorverluste,
enthalten im
Motorwirkungsgrad
c) 6 % mehr Druckluft mit
weniger Energie
Weniger Wärmeverluste führen
nicht zuletzt zu erhöhter Wirt-
schaftlichkeit. So konnte KAESER
durch genaue Abstimmung der
Kompressoren auf die Möglichkeiten
der EPACT/EFF1-Motoren die
Liefermengen der Anlagen um bis
zu 6 % erhöhen und die spezifischen
Leistungen um bis zu 5 %
verbessern. Das heißt: höhere Förderleistung,
kürzere Kompressorlaufzeiten
und weniger Energieaufwand
pro erzeugtem Kubikmeter
Druckluft.
5