Trykkluftteknikk - KAESER Kompressorer

Trykkluftstasjoner består som
regel av flere kompressorer
med samme eller forskjellig
størrelse. For å kunne
koordinere de forskjellige enkeltmaskinene,
er det nødvendig
med en overordnet styring.
7. Trykkbåndstyring –
Optimal forbruksorientert avstemming
av kompressorer
Tidligere var denne oppgaven
relativt overskuelig: Det dreide
seg først og fremst om la like
store kompressorer skiftevis ta
seg av hovedlastfunksjonen,
slik at driftstiden for maskinene
jevnet seg ut. I dag er oppgaven
betydelig mer krevende: Trykkluftproduksjonen
må tilpasses
optimalt til brukerbedriftens
behov, og samtidig ha en
høyest mulig energieffektivitet.
Generelt finnes det to ulike
systemer for overordnet
kompressorstyring: kaskade- og
trykkbåndstyring.
1. Kaskadestyring
Den klassiske måten å koble kompressorer
styringsteknisk sammen, er den
såkalte kaskadestyringen. Hver kompressor
blir tildelt et nedre og øvre
koplingspunkt. Dersom flere kompressorer
skal koordineres, får man et
trappe- eller kaskadelignende styringssystem.
Når det ved lavt luftbehov kun
kobles inn en kompressor og trykket
i det øvre området svinger mellom
minimums- (p min ) og maksimumstrykket
(p max ) for denne kompressoren,
vil trykket falle ved økt luftbehov og flere
kompressorer tilkobles (bilde 1). Dette
gir en relativt ugunstig konstellasjon:
Ved lavt luftforbruk er det et maksimalt
trykk i systemet som øker energitapet
på grunn av lekkasjer. Ved et høyere
forbruk synker derimot trykket og
trykkreservene i systemet reduseres.
a) Kaskadestyring
med membrantrykkbryter
Hvis kaskadestyringen kobles med
en trykkbryter eller et kontaktmanometer,
kan man som regel anslå en
Sammenligning kaskade-/
trykkbåndstyring
Trykkvariasjon tradisjonell
hovedlastvekselkobling
Sikkerhet
Trykkvariasjon SAM eller VESIS (trykkbåndstyring)
Bilde 1: Forskjellige trykkvariasjoner og trykkinnsparing
ved kaskadestyringer (hovedlastvekselkoblinger)
og trykkbåndstyringer ("SAM" eller
"VESIS")
minimums koblingstrykkdifferanse på
0,5 bar for hver enkelt kompressor,
mens avstanden mellom de enkelte
koblingspunktene må ligge på minst
0,3 bar. Ved fire kompressorer, som er
det høyest anbefalte antallet, vil man
vanligvis kunne se en minimums koblingstrykkdifferanse
på 1,4 bar.
b) Kaskadestyring med
elektronisk trykkbryter
Bruken av elektronisk trykksensor
gjør det mulig å redusere koblingstrykkdifferansene
mellom minimums- og
maksimumstrykk til 0,2 bar, og i tillegg
blir avstanden mellom koblingspunktene
mindre. Det optimale er å oppnå
en koblingstrykkdifferanse på 0,7 bar.
Som allerede nevnt, bør det ikke
kobles flere enn fire kompressorer
til en kaskadestyring. Faren med et
for høyt antall er at energi- og lekkasjetapene
blir ekstremt høye
på grunn av den store
trykkspredningen.
2. Trykkbåndstyring
En mer moderne
koordinering av flere
kompressorer, særlig
Tid
med tanke på kravene
til kostnadseffektivitet,
er uten tvil trykkbåndstyringen.
Ved hjelp av
det såkalte trykkbåndet
i bedriften kan et
ønsket antall kompressorer koordineres
(bilde 1). En ufravikelig forutsetning er
tilgangen til en overordnet styring med
mikroprosessor, eller enda bedre, en
industri-PC med styringsteknisk intelligens.
Det finnes flere muligheter også
ved båndstyringen.
a) Vektorstyring
Vektorstyringen finner trykkøkningen
eller -reduksjonen mellom det fastlagte
minimums- og maksimumstrykket og
regner ut luftforbruket basert på dette.
Kompressoren blir på en måte styrt
retrospektivt på basis av tidligere forbruk
(bilde 2). For trykkluftsystemer
med variabelt luftforbruk kan dette føre
til vibrasjoner i rørledningsnettet, som
krever dempningstiltak. Særlig viktig
i denne sammenhengen er avstemmingen
av kompressorene. Som regel
er det ikke mulig å redusere koblingstrykkdifferansen
til mindre enn 0,5 bar
med denne styringsmetoden, fordi
målingen skjer innenfor området mellom
minimums- og maksimumstrykket.
b) Trykkbåndstyring
med trendgjenkjenning
Mer effektiv enn vektorstyringen er trykkbåndstyring
med trendgjenkjenning,
fordi denne tillater koblingstrykkdif-
Vektor
trykkøkning
over tid
Vektor 1 Vektor 2
Bilde 2: Vektorkompressorstyring
feranser på bare 0,2 bar. Dette er den
til nå lavest mulig kjente koblingstrykkdifferansen
i trykkluftteknikken.
Trendgjenkjenningen er ikke basert på
påvisning av den umiddelbare trykkøkningen
og -reduksjonen i et bestemt
tidsrom. Snarere observerer styringen
forbruket i trykkluftsystemet etter at den
er koblet om, og trekker deretter slutninger
for de neste koblingshendelsene
(bilde 3). Trendgjenkjenningen som
arbeider med en nøyaktighet fra 0,01 til
0,03 bar er derfor alltid oppdatert og gjør
styringen i stand til å koordinere selv
trykkluftsystemer med store forbrukssvingninger
optimalt, med minimale
koblingstrykkdifferanser. På den måten
kan man i dag koble opp til 16 kompressorer
styringsteknisk sammen i
et trykkområde på kun 0,2 bar. Trykkbåndet
er sikret med et såkalt nødbånd,
slik at en sikker trykkluftforsyning
alltid kan garanteres. Disse styringene
Vektor
trykkreduksjon
over tid
kan bidra til betydelige energibesparelser
i trykkluftsystemer. For å gjøre
det enda tydeligere: Selv en system
trykkreduksjon på 0,1 bar, har en energiinnsparingseffekt
på en prosent.
Trykkbåndsstyring for flere kompressorer
(SAM/VESIS)
1. Koblingspunkt for en kompressor
2. Koblingspunkt for en kompressor
Bilde 3: Trykkbåndstyring med trendgjenkjenning
(over)
c) Topplastavhenging
styring
Trykkbåndstyringer med
trendgjenkjenning deler kompressorene
inn i grupper etter
kapasitet. De er dermed ikke
bare i stand til å utnytte kompressorene
likt med tanke
på drifts- og belastningstimer,
men kan også velge
den riktige kompressoren til
det eksakt riktige tidspunktet
(bilde 4). En vesentlig forutsetning
for dette er imidlertid en
optimert splitting. Det vil si en inndeling
av kompressorer med lik eller forskjellig
kapasitet avhengig av hovedlast- og
topplastluftforbruk (se også kapittelet
"Effektiv kompressorstyring").
Den mest kostnadseffektive måten å
styre kompressorer som er tilgjengelig
i dag, krever imidlertid utveksling og
bearbeiding av store datamengder. Kun
intelligente industri-PC-er som "SIGMA
AIR MANAGER" (SAM) fra KAESER er i
stand til å bearbeide slike datamengder.
Industri-PC-en kan tilkobles prosesstyringssystemer,
og i tillegg til å være en
høyeffektiv styring fungerer den også
som en nettserver med programmerte
HTML-sider.
Dermed er det mulig uten særlig
programvare å registrere både driftsdataene
for de enkelte kompressorene,
og utnyttelsen og effektiviteten for hele
trykkluftstasjonen, visualisere dataene
på en lettfattelig måte, vurdere dem, og
reagere i samsvar med disse vurderingene
(se også s. 27 for mer om "SIGMA
AIR MANAGER").
Nominelt
punkt
Bilde 4: Bedre kompressorutnyttelse med optimert
splitting og effektiv koordinering av anlegget
16 17