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Ist mein Kompressor richtig dimensioniert?

28.06.2019 | Ist mein Kompressor richtig dimensioniert?

Druckluft gilt als wichtiger und zugleich teurer Energieträger. Daher lohnt es sich, den gesamten Weg der Druckluft – von der Erzeugung, über die Aufbereitung bis hin zur Verteilung – genau unter die Lupe zu nehmen und nach Optimierungsmöglichkeiten zu suchen.

 

Warum lohnt sich die Optimierung meiner Druckluftanlage?

Druckluft wird in der Industrie als Energieträger wie Strom aus der Steckdose verwendet. Allerdings hat Druckluft den zehnfachen Preis der elektrischen Energie. Daher lohnt es sich, sich mit dem Thema Druckluft intensiv auseinanderzusetzen und die Drucklufterzeugung, die -aufbereitung und schliesslich die Verteilung der Druckluft auf Basis der betrieblichen Anforderungen zu optimieren.

Welche Anforderung stellt der Betrieb an die Druckluft?

Bevor man mit der Optimierung der einzelnen Komponenten der Druckanlage beginnt, muss der erforderlichen Bedarf von Druckluft analysiert werden. Dies ist keine leichte Aufgabe, denn es gilt, den Luftverbrauch, das notwendige Druckniveau und die Einschaltzeiten der einzelnen Werkzeuge und Maschinen zu dokumentieren. Eine – wichtige Anforderung an die Druckluft ist die notwendige Druckluftqualität. Diese wird durch den betrieblichen Prozess und die Hersteller der Druckluftverbraucher vorgegeben. Druckluft ist gemäss Norm ISO 8573-1 in verschiedene Qualitätsklassen eingeteilt. Die Einstufung ergibt sich aus der maximalen Belastung mit Partikeln, Wasser und Restölgehalt: Je niedriger die Qualitätsklasse, desto höher die Druckluftqualität. In der Praxis findet man Betriebe wie zum Beispiel Krankenhäuser, die zwei unterschiedliche Druckluftqualitäten benötigen und daher über zwei getrennte Druckluftversorgungen verfügen. Die meisten Betriebe legen Wert auf eine hohe Verfügbarkeit der Druckluftversorgung. Daraus resultiert die Forderung nach Redundanzen und Speicherkapazitäten.

Vom Druckluftbedarf zum optimalen Drucklufterzeuger

Ist die benötigte Druckluftmenge (siehe hierzu auch https://www.peik.ch/blog/wie-finde-ich-leckagen-im-druckluftnetz-und-warum-sollte-ich-diese-beheben/) , das richtige Druckniveau (siehe hierzu auch https://www.peik.ch/blog/wie-optimiere-ich-den-druck-meiner-druckluftanlage-und-warum/) und die Druckluftqualität geklärt, kann man sich mit der Drucklufterzeugung und Aufbereitung befassen. Für die Komprimierung der Luft gibt es, abhängig vom Anwendungsfall, den passenden Verdichtertyp. Man unterscheidet Strömungs- und Verdrängermaschinen. Typische Strömungsmaschinen sind Turbokompressoren, unter die Verdrängermaschinen fallen die weit verbreiteten Schraubenkompressoren. Auswahlkriterien sind neben dem Wirkprinzip, die Leistung (Liefermenge), der Druck, die Art der Kühlung und die Schmierung. Um die geforderte Druckluftqualität zu erreichen und während der Produktion kontinuierlich sicherzustellen, benötigt man eine zuverlässige Druckluftaufbereitung. Diese besteht aus den beiden Stufen Drucklufttrocknung und Filtration. Für die Drucklufttrocknung stehen verschiedene Verfahren je nach Drucktaupunktklasse zur Verfügung. Liegt die geforderte Drucktaupunktklasse bei minus 20°C, minus 40°C oder minus 70°C setzt man Adsorptionstrockner ein. Bei einem Drucktaupunkt von plus 3°C bis plus 10°C greift man auf die preiswerteren Druckluftkältetrockner zurück. Die Filtration wird eingesetzt, um Verunreinigungen, wie z.B. Ölnebel, aus der Druckluft zu entfernen. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang, dass je nach Filtrationsgrad über dem Filter ein Druckabfall von 100 bis 500 mbar entsteht. Daher ist es sinnvoll, die Filterelemente einmal pro Jahr oder in Abhängigkeit des Differenzdrucks zu wechseln.

Warum ist eine richtige Dimensionierung wichtig?

Überdimensionierte Kompressoren sind nicht nur teurer bei der Anschaffung, sondern auch im Betrieb. Um zu viele Ein- und Abschaltungen, welche zur Alterung der mechanischen Komponenten beitragen, zu vermeiden, laufen die meisten Kompressoren nach dem Einschalten für eine Minimaldauer. Wird der Zieldruck im Druckluftbehälter/-netz bereits vor dieser Zeit erreicht, so läuft der Kompressor noch weiter, ohne jedoch einen Nutzen zu bringen. In diesem Leerlauf verbraucht er aber noch ca. 30% der Leistung im Lastbetrieb. Ist die Differenz zwischen Last- und Betriebsstunden grösser als 20% besteht Handlungsbedarf und die Regelung sollte überprüft werden, bei einer Differenz von mehr als 50% sollten Einstellungen und die Dimensionierung dringend überprüft werden.

Optimierung der Druckluftversorgung, worauf soll man unbedingt achten?

Bei der Optimierung der Druckluftversorgung kommt es auf die optimale Abstimmung aller Komponenten inklusive Verbraucher an. Der gezielte Einsatz der Messtechnik zur Erfassung des Druckluftverbrauchs, des Differenzdrucks über Filterelementen und der elektrischen Energie ist ein Schlüsselelement für die Kosten- und Energieoptimierung. Vielfach lohnt sich auch der Einsatz eines Energieberaters, der im Bereich Druckluft über die notwendige Erfahrung verfügt und Einsparpotentiale und Optimierungsmöglichkeiten nach Analyse des Druckluftbedarfs und der vorhandenen Komponenten darstellt. Zudem hilft der Berater auch mögliche Fördermittel für eine Effizienzsteigerung zu identifizieren und beantragen (siehe hierzu auch https://www.energieschweiz.ch/page/de-ch/finanzielle-foerderung-von-effizienten-druckluftanlagen).

Quellen

Foto: KAESER Kompressoren AG