Trykkluftteknikk - KAESER Kompressorer

More documents

Recommendations

Info

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 <strong>KAESER</strong> 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
Med tanke på energiprisene som stiger hele tiden blir energisparing i stadig større grad ikke bare en økologisk, men også en økonomisk nødvendighet. Kompressor- produsentene tilbyr mange 8. Spar energi med varmegjenvinning muligheter for dette som f.eks. varmegjenvinning fra skruekompressorer. 1. <strong>Kompressorer</strong> produserer først og fremst varme Selv om det kan høres utrolig ut for en legmann: Faktum er at 100 % av energien som tilføres en kompressor blir omdannet til varme. Gjennom komprimeringen blir luften i kompressoren ladet med et energipotensial. Denne energimengden kan utnyttes gjennom ekspandering til omgivelsestrykk, avkjøling og varmeopptak fra omgivelsene. 2. Opp til 94% utnyttbar energi Hoveddelen av den tilførte energien som kan utnyttes i form av varme, nærmere bestemt 72 %, befinner seg for olje- eller væskekjølte kompressorers vedkommende i kjølemediet, 13 % er å finne i trykkluften og opp til 9 % i varmetapet i elektromotoren. For helkapslede olje- eller væskekjølte skruekompressorer kan også det sistnevne energitapet gjenvinnes som varmeenergi med spesialinnrettet avkjøling. Totalt kan altså opptil 94 % av energien som tilføres kompressoren utnyttes som varmeenergi. Kun 2 % går tapt som varmestråling, og 4 % varme blir igjen i trykkluften (se varmefluksdiagrammet, s. 19). 3. Mulighetene for varmegjenvinning Brukere som er interessert i en enda mer kostnadseffektiv utnyttelse av trykkluft, kan velge flere varianter av varmegjenvinning: a) Varmluftoppvarming Den enkleste muligheten for varmegjenvinning for luft- og olje- eller væskekjølte skruekompressorer ligger i en direkte utnyttelse av kjøleluften som oppvarmes av kompressoren. Med denne metoden ledes spillvarmen gjennom et luftkanalsystem og inn i rommene som skal varmes opp (bilde 1). Naturligvis kan varmluften også benyttes til andre formål, f. eks. tørkeprosesser, portalanlegg eller forvarming av forbrenningsluft. Dersom det ikke er behov for varme, kan avtrekksluften ved hjelp av et manuelt eller automatisk styrt svingspjeld eller sjalusispjeld ledes ut i friluft. Sommer utblåsningsluft En termostatregulert sjalusistyring gjør det mulig å presist dosere varmluften slik at man oppnår en konstant temperatur. Med denne varianten kan opp til 94 % av skruekompressorens elektriske inngangseffekt utnyttes. Dette kan også lønne seg for mindre kompressorer, for selv en 18,5 kW-kompressor avgir så mye varmeenergi at den uten problemer kan varme opp en enebolig. b) Oppvarming av varmtvann Ved å montere en varmeveksler (bilde 2) i væskekretsløpet, er det både ved bruk av luft- og vannavkjølte skruekompressorer mulig å produsere varmtvann til ulike formål. Til dette benyttes det en platevarmeveksler eller sikkerhetsvarmeveksler – avhengig av om varmtvannet skal brukes til oppvar- Bilde 1: Varmegjenvinningssystem med luftekanal og innebygd svingspjeld for produksjon av varmluft Vinter oppvarming Bilde 2: Varmegjenvinningsanlegg for produksjon av varmtvann – Platevarmeveksleren produserer varmtvann med en temperatur opp til 70 °C. mingsformål, som dusj- og vaskevann eller til produksjons- og rengjøringsprosesser. Med disse varmevekslerne er det mulig å oppnå vanntemperaturer på opp til 70 °C. De ekstra utgiftene til denne varmegjenvinningen kan for kompressoranlegg med 18,5 kW tilført effekt og oppover, erfaringsmessig spares inn i løpet av to år. Forutsetningen for dette er imidlertid korrekt planlegging. Varmefluksdiagram: Trykkluftkjøling 13 % Motor 9 % Kjøler 72 % Nyttbar oppvarmingsenergi for varmegjenvinning 94 % Total elektrisk effektopptak 100% Platevarmeveksler 4. Ta hensyn til sikkerheten Vanligvis bør kompressorens primære kjølesystem aldri benyttes som varmegjenvinningssystem samtidig. Grunnen til dette er: at en eventuell svikt i varmegjenvinningen også vil sette kompressorkjølingen og dermed hele trykkluftproduksjonen i fare. Det bør derfor monteres egne varmevekslere til varmegjenvinning som et tillegg til kompressoranlegget. Ved driftsfeil Omgivelsesluft 2% Varme som forblir i trykkluften 4 % Kompressorens kjøleoljekrets kan kompressoren da selv sørge for sin egen sikkerhet: Dersom det ikke blir avledet varme via væske-/vannvarmeveksleren i varmegjenvinningssystemet, kobler kompressoren internt over til det primære luft- eller vannkjølesystemet. Dermed blir den videre trykkluftforsyningen sikret. 5. Fasit Varmegjenvinning er et alternativ som absolutt bør tas med i vurderingen – dette kan gjøre trykkluftanlegget mer økonomisk i drift og samtidig skåne miljøet. Utgiftene forbundet med dette er forholdsvis små. Omfanget av investeringene er avhengig av de lokale forholdene i bedriften varmegjenvinningen skal innføres i, formålet med bruken og den valgte varmegjenvinningsmetoden. 18 19
Page 1 and 2: www.kaeser.com Trykkluftteknikk Gru
Page 3 and 4: Innholdsfortegnelse 04 1. Hva er tr
Page 5 and 6: Det har i mange år pågått en fag
Page 7 and 8: Kondens er et uunngåelig biprodukt
Page 9: Til tross for alle fordelene er try
Page 13 and 14: År etter år forsvinner tusenvis a
Page 15 and 16: Bunnløst sluk eller sparebøsse? T
Page 17 and 18: Kompressorer omdanner nesten 100 %
Page 19 and 20: Stadig flere trykkluft- brukere vel
Page 21: www.kaeser.com KAESER - hjemme over

Trykkluftteknikk - KAESER Kompressorer

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?