Trykkluft. Hovedprinsipper, råd og impulser kompakt oversiktlig lett forståelig

Transkript

1 Trykkluft Hovedprinsipper, råd og impulser kompakt oversiktlig lett forståelig

2 Innhold Leder. Hva er trykkluft? 2. Lønnsom etterbehandling av trykkluft 3. Hvorfor trykklufttørking?. Riktig drenering av kondensat 5. Lønnsom og sikker etterbehandling av kondensat 6. Effektiv kompressorstyring 7. Trykkbåndstyring: Optimal forbruksorientert tilpassing av kompressorene 8. Spar energi ved hjelp av varmegjenvinning 9. Unngå energitap (): Trykkluftnett-nyplanlegging 0. Unngå energitap (2): Trykkluftnett-overhaling. Riktig planlegging av kompressorstasjonen (): Trykkluftbehovsanalyse (ADA) 2. Riktig planlegging av kompressorstasjonen (2): Hvordan finne det mest lønnsomme konseptet 3. Riktig planlegging av kompressorstasjonen (3): Trykkluftbehovsanalyse (ADA) registering av faktisk situasjon Ytterligere informasjon og verktøy for korrekt planlegging av din trykkluftforsyning finner du på internett under: Service/rådgivning og analyse

3 Effektiv utnyttelse av trykkluft Dipl.-Ing. Carl Kaeser Dipl.-Wirtsch.-Ing. Thomas Kaeser I nesten alle industribedrifter, men også i tallrike håndverksbedrifter, er trykkluft som energibærer blitt uunnværlig for dagens økonomiske produksjonsmetoder. I de fleste tilfeller må trykkluften alltid være tilgjengelig, produksjonen må være lønnsom, sikker og miljøbevisst. Uttrykket Effektiv trykkluft og initiativet med samme navn, som ble ført i pennen av Fraunhofer Instituts für Systemtechnik und Innovationsforschung (ISI), Karlsruhe, die deutsche Energie-Agentur (Dena), VDMA, og som de viktigste bedriftene i trykkluftbransjen sluttet seg til våren 200, betyr mer enn et slagord for KOMPRESSORER. Som en moderne produsent og leverandør av systemer, er det viktig for at brukerne blir fulgt opp, slik at produksjonen av trykkluft blir så sikker og lønnsom som mulig. Målet vårt med denne brosjyren, som er en artikkelserie tidligere trykket i Report, er at alle som leser den skal få saklige, faglig gjennomtenkte og samtidig generelle råd som kan settes ut i praksis. Brosjyren skal også hjelpe brukerne til å utnytte trykkluft som energibærer enda mer effektivt i fremtiden. De beste ønsker om personlig og forretningsmessig suksess Carl Kaeser Thomas Kaeser

4 . Hva er trykkluft? For trykkluft gjelder det samme som ellers her i livet: Fanden gjemmer seg ofte i småting og detaljer, og mindre årsaker gir ikke store utfall verken i positiv eller negativ forstand. Det er også mye som ser annerledes ut når man tar det nærmere i øyesyn. Derfor kan trykkluft være kostbart under ugunstige forhold, og veldig økonomisk når rammebetingelsene er riktige. Muligens kan våre tips vise seg å være mer verdt over tid enn kloke råd fra en anleggsrådgiver. I dette første kapitlet dreier det seg først om forklaring av fire begreper innen trykkluftteknikk og om hva du skal være oppmerksom på i den sammenheng.. Leveringsmengde En kompressors leveringsmengde er den ekspanderte luften som kompressoren sender i komprimert form inn i trykkluftledningsnettet. Den korrekte målingen av denne mengden er fastlagt i DIN-normen 95, del, vedlegg F og ISO 27, vedlegg C. Utover dette Nominell motorytelse gjaldt også den tidligere CAGI-Pneurop-anbefalingen PN 2 CPTC2. Måling av leveringsmengde gjøres slik: Først måler man temperaturen, atmosfærisk lufttrykk og luftfuktigheten ved luftinngangen for hele anlegget. Deretter følger målingen av det maksimale driftstrykket, trykklufttemperatur og transportert luftvolum ved kompressoranleggets trykkluftutgang. Til slutt regnes det målte volumet V2 tilbake til innsugsbetingelsene med hjelp av gassutjevning (se grafisk fremstilling ovenfor). Resultatet av denne beregningen er kompressoranleggets. Den må ikke forveksles med kompressorblokkens (blokkleveringsmengde). Pass på: V = V 2 x P 2 x T T 2 x P DIN 95 og ISO 27 alene gjengir bare blokkleveringsmengden. Dette gjelder også for den tidligere anbefalingen CAGI-Pneurop PN 2 CPTC. 2. Motorakseleffekt Med motorakseleffekten forstår man den ytelsen som kompressorens drivmotor mekanisk avgir til motorakselen. Nominell motorytelse er den optimale motor- akseleffektverdien, dvs. den optimale oppnådde utnyttelsen av den elektriske virkningsgraden og ytelsesfaktoren cos f, uten overbelastning av motoren. Den står skrevet på typeskiltet på elektromotoren. Pass på! Når motorakseleffekten avviker for mye i forhold til den nominelle motorytelsen, arbeider kompressoren uøkonomisk og/eller er utsatt for høy grad av slitasje. avgitt trykkluftmengde tilført elektrisk effekt 3. Spesifikk ytelse Kompressorens spesifikke ytelse betegnes som forholdet mellom den tilførte elektriske effekten og den luftmengden som avgis ved et tilsvarende driftstrykk. Den totale tilførte elektriske effekten som kompressoren har, er summen av den elektriske opptaksytelsen av all drivkraft som en kompressor har tilgjengelig, f.eks. hovedmotor, viftemotor, oljepumpemotor, stillstandsoppvarming osv. Når den spesifikke ytelsen behøves for en lønnsomhetsberegning, skal den ses i sammenheng med hele kompressoranleggets driftstrykk. Dermed skal verdien for den totale tilførte elektriske effekten ved maksimaltrykk, divideres med verdien for anleggets leveringsmengde ved maksimaltrykk.. Tilført elektrisk effekt Den tilførte elektriske effekten er den effekten som kompressorens drivmotor tar ut av det elektriske nettet ved en bestemt mekanisk belastning av motorakselen (motorakseleffekt). Differansen mellom motorakseleffekt og den tilførte effekten beregnes som effekttap i den elektriske motoren. Som effekttap regnes både elektrisk og mekanisk tap bl.a. fra motorlagring og -ventilering. Den ideelle tilførte elektriske effekten i det nominelle punkt P kan regnes ut med formelen P = U n x l n x 3 x cos ϕ n U n, l n, og cos ϕ n finnes på elektromotorens typeskilt. 5. EPACT (EFF) - den nye formelen for energibesparende drift Bestrebelser fra USA's side for å få til en senkning av energibehovet til trefasevekselstrøm-asynkronmotorer, førte i 997 frem til "Energy Policy and Conservation Act" (EPACT). I Europa betegnes disse motorene som EFF-motorer. Siden 998 har tilbudt skruekompressorer i Europa med motorer som oppfyller de strenge kravene. Disse "EPACT"- hhv. "EFF"-motorene tilbyr viktige fordeler: 075 kwh Energiforbruk a) Lavere driftstemperaturer Grunnet oppvarming og slitasje vil det oppstå interne tap av virkningsgrad. Ved mindre motorer kan disse tapene utgjøre opptil 20 prosent av inngangseffekten, på motorer fra 60 kw, til 5 %. EPACT/EFF- motorene blir betraktelig mindre varmet opp, noe som også fører til mindre varmetap: Mens en konvensjonell motor med normal kapasitet har en temperaturøkning på ca. 80 K med en temperaturreserve på 20 K i isolasjonsklasse F, vil en EPACT/EFF-motor under samme driftsbetingelser kunne vise til en temperaturøkning på ca. 65 K og en temperaturreserve på 0 K. b) Lengre levetid Lavere driftstemperatur betyr først og fremst en lavere termisk belastning på motoren, lagre og koplingsboksen. Dette betyr at den andre store fordelen gir en vesentlig forlenget levetid på motoren. c) 6 % mer trykkluft med mindre energi Mindre varmetap, fører sist men ikke minst til en annen viktig fordel - økt lønnsomhet. Gjennom eksakt tilpasning av kompressoren til EPACT/EFF-motorene kunne Indre effekttap, inkludert i motorens virkningsgrad øke anleggets leveringsmengde med opptil 6% og forbedre den spesifikke ytelsen med opptil 5%. Det vil si: Økt volum, kortere driftsintervaller på kompressoren og mindre energibehov pr. produserte kubikkmeter trykkluft. 5

5 2. Lønnsom etterbehandling av trykkluft I flere år har det bølget en ekspertstrid om hvordan trykkluft kan etterbehandles mest mulig lønnsomt. Kjernespørsmålet er: Hvilket kompressorsystem produserer oljefri trykkluft på den mest kostnadsgunstige måten. Uavhengig av utsagn til enkelte produsenter, slår man i dag uten tvil fast: En høyverdig oljefri trykkluftkvalitet kan oppnås både med oljefri komprimering og med olje- eller væskekjølte kompressorer. Lønnsomheten bør være det avgjørende.. Hva menes med "oljefri trykkluft"? I følge ISO-standard kan trykkluft betegnes som oljefri når oljeinnholdet (inklusive oljedamp) ligger under 0,0 mg/m³. Det er omtrent fire hundredeler av hva atmosfærisk luft inneholder. Denne mengden er så forsvinnende liten at den nesten ikke er mulig å påvise. Men hvordan står det til med kompressorens innsugningsluft? Den er naturlig nok sterkt avhengig av omgivelsesbetingelsene. Allerede i normalt belastede soner kan innholdet av hydrokarbon fra industri- og trafikkbetingede emisjoner ligge mellom og mg/m³ luft. I industriområder 6 hvor olje blir brukt som smøre-, kjøle-, og prosessmedium, kan mineraloljeinnholdet ligge langt over 0 mg/m³. I tillegg kommer ytterligere urenheter som hydrokarbon, svoveldioksid, sot, metall og støv. 2. Hvorfor etterbehandling? Hver kompressor, uansett konstruksjon, virker som en gigantisk støvsuger som tar til seg alle urenheter, konsentrerer luften med kompresjon, og ved manglende etterbehandling sendes luften videre inn i trykkluftnettet. a) Trykkluftkvalitet ved "oljefrie" kompressorer Dette gjelder spesielt for kompressorer med oljefri komprimering. På grunn av belastningene nevnt under punkt, er det ikke mulig å produsere oljefri trykkluft med en kompressor som bare har et 3-mikron støvfilter til rådighet. Oljefrie kompressorer har ingen ekstra etterbehandlingskomponenter utover dette støvfilteret. b) Trykkluftkvalitet ved væske- hhv. oljekjølte kompressorer I motsetning til dette, vil aggressive stoffer bli nøytralisert ved hjelp av kjøleolje/-væske i olje- og væskekjølte kompressorer, og faste stoffer vil delvis bli vasket ut av trykkluften. Til tross for høyere renhetsgrad i den produserte trykkluften, gjelder det samme for denne komprimeringsmetoden: Uten etterbehandling er det ikke mulig. Med oljefri og oljekjølt kompresjon alene, er det ikke mulig å oppnå definert oljefri trykkluftkvalitet i henhold til ISO c) Basis trykklufttørking Grunnlaget for all brukervennlig etterbehandling, er en tilstrekkelig tørking av trykkluften. I de fleste tilfeller er en energisparende kjøletørking den mest økonomiske metoden (se kapittel 3, side 9). 3. Valg av riktig kompressorsystem Når man anbefaler oljefrie kompressorsystemer for enkelte bruksområder og olje- hhv. væskekjølte kompressorsystemer for andre bruksområder, bør det ikke skje med henblikk på hvilket kompressorsystem som oppnår høyest trykkluftkvalitet, men derimot på lønnsomheten. Den blir fremfor alt bestemt av størrelsen på energi- og vedlikeholdskostnadene. Den delen kan komme opp i 90 % av trykkluftproduksjonskostnadene. Den største andelen på 75 til 85 % utgjøres av energikostnadene. Derfor vil oljefri komprimerende systemer, som blåsere [opptil 2 bar (a)] være spesielt energetisk i lavtrykkområdet fra 500 mbar (a) til ca. 3 bar (a). Fra bar (a) og opp til 6 bar (a) er derimot væske- eller oljekjølte skruekompressorer tydelig overlegne de såkalte "oljefrie" når det gjelder lønnsomhet. Allerede fra 5 bar (a) må "oljefrie" kompressorer utstyres med to komprimeringstrinn for å oppnå et fornuftig forhold mellom energiforbruk og trykkluftleveringsmengde. Det store antall nødvendige kjølere, høye turtall, et enormt omfattende styringssystem, vannkjøling og høye investeringskostnader, gjør bruk av oljefri kompresjon i dette trykkområdet økonomisk tvilsomt. I tillegg er trykkluften fra "oljefrie" kompressorer, på grunn av innsugde svovelpartikler og oppstått kondensat aggressiv: ph-verdien ligger mellom 3 til 6.. Etterbehandling med -renluftsystem Moderne væske- eller oljekjølte skruekompressorer har en ca 0% høyere virkningsgrad enn oljefritt arbeidende kompressorer. Renluftsystemet som er utviklet av for væske- eller oljekjølte Utfra bransje/bruksområde kan du velge ønsket grad av etterbehandling: Trykkluftetterbehandling med kjøletørke (trykkduggpunkt +3 C) Brukseksempler: Utvalg ønsket grad av behandling ISO Støv Vann Olje Partikler Meieri, bryggeri A FST Nærings- og nytelsesmiddelproduksjon, Spesielt ren transportluft, kjemianlegg Sykehus, farmasøytisk industri Vevemaskiner, fotolaboratorium, Sprøytelakkering, pulverlakkering Emballasje, styre- og instrumentluft Generell arbeidsluft, sandblåsing med kvalitetskrav Kuleblåsing Kuleblåsing uten kvalitetskrav Transportluft for avløpsvannsystemer Ingen kvalitetsstandard For ikke-frostsikre trykkluftnett: Trykkluftetterbehandling med adsorpsjonstørker (trykkduggpunkt -70 C) Medikamentproduksjon, meieri, bryggeri Elektronikkproduksjon, optikk, nærings- og nytelsesmiddelindustrien Lackieranlagen Prosessluft, farmasøytisk industri Fotolaboratorium Generelle bruksområder med fare for frost, spesielt tørr transportluft,sprøytemaling, fintrykkregulator A B C B C A B D E G 2 2 Støv G 2 7 H 3 7 I 3 9 J 8 9 A B C A F Vann Olje Partikler -3 FST Hvordan bruke skjemaet (variant med kjøletørke): Let etter ditt bruksområde (. spalte til venstre). Les av renhetsgraden (2. spalte i sammendrag, 3. til 6. spalte er delt inn etter belastning). I den høyre delen kan du så lese ut hvilke etterbehandlingskomponenter du trenger. skruekompressorer, gjør det mulig å spare ytterligere inntil 30% ved produksjon av oljefri trykkluft. Med dette systemet oppnås en restoljemengde under 0,003 mg/m³. Det ligger langt under grenseverdien fastsatt av ISO-normen. Systemet omfatter alle etterbehandlingskomponenter for produksjon av den nødvendige trykkluftkvaliteten. Avhengig av bruken, benyttes kjøle- eller adsorpsjonstørkere (se også kapittel 2, side 7) og B -3 FE FST FE FST Restoljedampinnhold 0,003 mg/m 3, rengjort for små partikler > 0,0 µm, steril, lukt- og smaksfri Restoljedampinnhold 0,003 mg/m 3, rengjort for små partikler > 0,0 µm Restoljedampinnhold 0,003 mg/m 3, rengjort for små partikler > µm FD FD ACT ACT FE ved -skruekompressorer andre anlegg FG FFG FD FF AT FF FB FC FE T ECD Kompressor Filter Trykkluftbeholder ECD Montering ved sterkt svingende trykkluftbehov Filter Trykkluftbeholder Aquamat Kompressor D E F G Aerosolinnhold 0,00 mg/m 3, rengjort for små partikler > 0,0 µm Aerosolinnhold 0,0 mg/m 3, rengjort for små partikler > 0,0 µm Aerosolinnhold 0,0 mg/m 3, rengjort for små partikler > µm Aerosolinnhold mg/m 3, rengjort for små partikler > µm H I J Aerosolinnhold 5 mg/m 3, rengjort for små partikler > 3 µm Aerosolinnhold 5 mg/m 3, rengjort for små partikler > µm Ubehandlet forskjellige filterkombinasjoner. Slik kan alle trykkluftkvalitetsklassene bestemt av ISO-standarden, fra tørr, via partikkelfri, og frem til teknisk oljefri og steril trykkluft, produseres pålitelig og lønnsomt. 5. Etterbehandlingsskjema Som en håndsrekning finner brukeren av enhver ny skruekompressor, et skjema. Med utgangspunkt i bruksområdet, kan man dermed finne den riktige T ZK Montering ved sterkt svingende trykkluftbehov AT FE ZK THNF THNF Aquamat Opplysninger: THNF=stofflomme-luftfilter for rengjøring av støvholdig og sterkt tilsmusset innsugsluft ZK=syklonutskiller for utskilling av kondensat ECD=ECO-Drain elektronisk nivåstyrt kondensatavleder FB=forfilter 3µm for å skille ut væskedråper og faste partikler >3 µm, restoljeinnhold 5 mg/m 3 FC =forfilter µm for å skille ut væskedråper og faste partikler > µm, restoljeinnhold mg/m 3 FD=etterfilter µm for å skille ut støvpartikler (slitasje) > µm FE=mikrofilter 0,0 ppm for å skille ut oljedamp og faste partikler >0,0 µm, restoljeaerosolinnhold 0,0 mg/m 3 FF=mikrofilter 0,00 ppm for å skille ut oljeaerosol og faste partikler >0,0 µ m, restoljeaerosolinnhold 0,00 mg/m 3 FG=aktivkullfilter for opptak av oljedamp, restoljdampinnhold 0,003 mg/m 3 FFG = mikrofilter-aktivkull-kombinasjon bestående av FF og FG T=kjøletørker for trykklufttørking, trykkduggpunkt opptil +3 C AT=adsorpssjonstørker for trykklufttørking; serie DC, kaldregenerert, trykkduggpunkt til -70 C; serie DW, DN, DTL, DTW, varmregenerert, trykkduggpunkt til - 0 C ACT=aktivkulladsorber for opptak av oljedamp, restoljedampinnhold 0,003 mg/m 3 FST= sterilfilter for kimefri trykkluft Aquamat = etterbehandlingssystem for kondensat Fremmedstoffer i trykkluften: + Støv - + Vann/kondensat - + Olje - + Kimer - Filtreringsgrader: Faststoffer/støv Fuktighet Total oljeinnhold max.teilchenzahl pro m 3 Partikel mit d (µm) Trykkduggpunkt (x=vannandel i mg/m 3 g/m³ væske) 0 Etter driftsstandarder C 0, C 0, C, C 5, C C x 0,5 8 0,5x 5,0 9 5,0x 0,0 ISO Klasse 0, 0,d0,5 0,5d,0,0d5,0 µm apparatkombinasjonen på et blunk. mg/m3 7

6 3.Hvorfor trykklufttørking? Problemet ligger i luften i ordets rette forstand: når luft fra atmosfæren avkjøles, slik det er tilfelle etter komprimering i kompressoren, kondenseres det ut vanndamp. Slik «produserer» en 30-kWkompressor ca 20 liter vann pr. arbeidsskift ved en leveringsmengde på 5 m³/min ved 7,5 bar, under gjennomsnittlige betingelser. Dette må fjernes fra trykkluftsystemet, for å forebygge forstyrrelser i driften og skader på verktøy og utstyr. Trykklufttørking utgjør derfor en viktig del av riktig etterbehandling. Det som er verdt å vite om temaet økonomisk og miljøvennlig tørking, finner du dette kapittelet. 8 Omgivelsesluft: 0m³/min ved 20 C med 02,9 g/min vann Metningsgrad 60%. Et eksempel fra virkeligheten Hvis en væskekjølt skruekompressor suger inn 0 m³ luft pr. minutt ved omgivelsestrykk med en relativ fuktighet på 60% og en omgivelsestemperatur på 20 C, inneholder denne luften ca. 00 g vanndamp. Komprimeres luften i et komprimeringsforhold : 0 på et absolutt trykk på 0 bar, får man driftskubikkmeter. Ved en temperatur på 80 C etter komprimeringen, kan luften oppta 290 g vann pr. kubikkmeter. Da man bare har ca. 00 g, er luften relativt tørr med en relativ fuktighet på ca. 35% og det oppstår ikke kondensat. I kompressorens etterkjøler reduseres trykklufttemperaturen fra 80 til ca. 30 C. Da kan en kubikkmeter med luft bare ta opp ca. 30 g vann, slik at det oppstår et overskudd av vann på 70 g/min som kondenseres og skilles ut. Ved en 8-timers arbeidsdag dannes det dermed ca. 35 liter kondensat. Ytterligere 6 liter skilles ut pr. dag ved bruk av en kjøletørke. I tørken kjøles trykkluften først til +3 C og varmes senere opp til omgivelsestemperatur. Dette fører til et fuktighetsunderskudd på ca 20% og dermed til en bedre, relativt tørr trykkluftkvalitet. 2. Årsaker til luftfuktighet Vår omgivelsesluft er mer eller Komprimeringsforhold :0: Bm³/min, ved 80 C med 02,9 g/min vann Metningsgrad 35% mindre fuktig, dvs. den inneholder alltid en andel vann. Denne fuktigheten er avhengig av den eksisterende temperaturen. Slik binder f.eks. opptil 00% vanndampmettet luft ved +25 C, nesten 23 g vann pr. kubikkmeter. 3. Kondensatdannelse Kondensat oppstår når luftvolumet minskes og lufttemperaturen samtidig senkes. Dermed forringes luftens opptaksevne for vann. Akkurat dette skjer i komprimeringsblokken og i etterkjøleren til kompressoren.. Viktige begreper kort forklart a) absolutt luftfuktighet Med absolutt luftfuktighet forstår man vanndampinnhold i luften, angitt i g/m³. b) Relativ luftfuktighet (F rel ) Den relative luftfuktigheten gir metningsgraden, dvs. det reelle forholdet av vanndampinnhold i forhold til det aktuelle metningspunktet (00% F rel ) i luften. Denne varierer etter temperaturen: Varm luft kan ta opp mer vanndamp enn kald. c) Atmosfærisk duggpunkt Det atmosfæriske duggpunktet er den temperaturen hvor luften Nedkjøling: Bm³ ved +3 C med 02,9 g/min vann Metningsgrad 728% Kondensat: 96,95 g/min 6536 g/8 timers dag = ca. 7 liter Betegnelse kjølemiddel H-FCKW Kjølemiddel R 22 H-FKW R 3a Kjølemiddel og "blends" R 0A R 07C oppnår en fuktighets-metningsgrad (Frel) på 00% under atmosfærisk trykk (omgivelsesbetingelser). Noen verdier som eksempel: Duggpunkt maks. vanninnhold i C i g/m , , +20 7, +0 9, 0,9 0 2,2 20 0,9 25 0,5 d) Trykkduggpunkt Med trykkduggpunkt forstår man den temperaturen hvor trykkluften under sitt absolutte trykk, oppnår sitt fuktighetsmetningspunkt (00% F rel ). For eksemplet ovenfor betyr dette: Luften som står under et trykk på 0 bar (a), har ved et trykkduggpunkt på +3 C, en absolutt luftfuktighet på 6 g pr. driftskubikkmeter. For å gjøre det enda tydeligere: Hvis man ekspanderer driftskubikkmeteren, som er nevnt i eksemplet, fra 0 bar (a) til atmosfærisk trykk, vil volumet forstørre seg 0 ganger. Mengden med vanndamp på 6 g forblir uendret, men fordeler seg i det 0 ganger forstørrede volumet. Dermed inneholder hver kubikkmeter avspent luft bare 0,6 g vanndamp. Det tilsvarer et atmosfærisk duggpunkt på -2 C. Sammensetningsformel CHClF 2 CH 2 F-CF 3 R 3a/25/3a R 32/25/3a 5. Økonomisk og miljøvennlig trykklufttørking a) Kjøle- eller adsorpsjonstørke? De nye reglene for bruk av kjølemidler for vern av miljøet, har ingen betydning for hvorvidt en adsorpsjonstørker er et alternativ i forhold til kjøletørken, med bakgrunn i lønnsomhet og miljøvern. Den sistnevnte behøver nemlig bare 3% av den energien som kompressoren bruker til trykkluftproduksjon. Adsorpsjonstørken derimot trenger 0 til 25 % eller mer. Derfor bør det i dag også under normale forhold settes inn kjøletørke. Bruk av adsorpsjonstørke er derimot bare nyttig hvis det kreves ekstremt tørre trykkluftkvaliteter med duggpunkt til -20, -0 eller -70 C. b) Hvilket kjølemiddel skal brukes? HKFK (hydroklorfluorkarbon) av typen R 2 og R 22 kan ikke lenger brukes i nye kjøletørker. Tabellen (under) viser de kjølemidlene som står til disposisjon og hvilken påvirkning de har på miljøet. Helt til år 2000 brukte de fleste kjøletørkeprodusentene R 22, en delhalloganisert hydroklorfluorkarbon. I forhold til R 2 hadde det et ozonnedbrytningspotensiale på bare 5%, også drivhuspotensialet på 2% var betydelig mindre. I dag bruker produsenter i hovedsak R 3 a (HFK, hydrofluorkarbon). Dette ble anbefalt av lovverket som et erstatningskjølemiddel for R 2 og et alternativ til R 22. Et viktig pluss Ozonnedbrytningspotensial (eng. ODP = ozone depletion potential) [R 2 = 00%] 5% 0% 0% 0% Drivhuspotensial (eng. GWP = global warming potential) [R 2 = 00%] 2% 8% 26% % er at midlet ikke virker inn på ozonlaget. En annen fordel med R 3 a, er muligheten til å bygge om de anleggene som tidligere ble drevet med R 2 uten for mye endringer på selve maskinen. Ved siden av R 3a finnes det andre HFK som også har et ozonnedbrytningspotensial på 0%, så som R 0A og R 07C. Det dreier seg her om såkalte "blends", blandinger av forskjellige kjølemidler som kan fremvise varierende temperatur-"glides", dvs. avvik på bestanddelenes fordampnings- og kondensasjonstemperaturer, men som har høyere drivhuspotensial sammenlignet med R 3a (se tabell nedenfor). R 07C brukes derfor kun i spesielle bruksområdet. R 0A derimot, er interessant på grunn av lav temperatur-"glides" for høyere gjennomstrømningskapasitet fra 2 m³/min. Temperatur-"glide" mulig avvik på fordampnings-/ kondensasjonstemperatur [K] 0 0 0,7 7, 9

7 . Riktig drenering av kondensat Kondensat er et uunngåelig biprodukt ved trykkluftproduksjon. Hvordan det oppstår, har vi beskrevet i kapittel 3 (side 8). Her fremgikk det at en 30 kwkompressor med en kapasitet på 5 m 3 /min alene produserer ca. 20 liter kondensat pr. skift under gjennomsnittlige driftsforhold. For å unngå driftsfeil og korrosjonsskader, må kondensatet fjernes fra trykkluftsystemet. I dette kapitlet får du vite hvordan du kan drenere kondensatet på riktig måte og samtidig spare betydelige utgifter. 0. Kondensatdrenering I ethvert trykkluftsystem vil det på bestemte steder samle seg kondensat som inneholder diverse urenheter (bildet øverst). Det er derfor helt avgjørende at kondensatet dreneres på en sikker måte. Drenering av kondensat er av stor betydning for trykkluftanleggets driftssikkerhet, lønnsomhet og trykkluftkvalitet. a) Kondensatoppsamlings- og dreneringssteder Det er først og fremst trykkluftsystemets mekaniske elementer som bidrar til oppsamling og drenering av kondensat. Mellom 70 og 80% av hele kondensatmengden samles der forutsatt at kompressorene har tilstrekkelig etterkjøling. Syklonutskiller: Her dreier deg seg om en mekanisk utskiller som skiller kondensatet fra luften ved hjelp av sentrifugalkraft (se bildet). For å kunne arbeide optimalt, må denne alltid være tilknyttet en trykkluftprodusent. Mellomkjøler: Ved totrinnskompressorer med mellomkjølere dannes det også kondensat ved mellomkjølerens utskiller. Trykkluftbeholder: Ved siden av sin hovedfunksjon som lagringssted, skiller trykkluftbeholderen også ut kondensat fra luften ved hjelp av tyngdekraften. Dersom den er tilstrekkelig dimensjonert (kompressorkapasitet/min: 3 = beholderstørrelse i m 3 ), er trykkluftbeholderen like effektiv som en syklonutskiller. I motsetning til denne kan derimot trykkluftbeholderen brukes i kompressoranleggets sentrale samleledning for trykkluft, dersom luftinntaket er plassert nederst og luftavløpet øverst. Dessuten kjøler beholderen trykkluften ytterligere ned ved hjelp av den store varmeavledningsflaten, noe som bidrar til ytterligere forbedring av kondensatutskillingen. Vannoppsamler i trykkluftledningen: For å forhindre at kondensatet strømmer ukontrollert, må trykkluftledningen i fuktighetsområdet være konstruert slik at alle tilførselsog utslippskanaler er koplet til ovenfra eller fra siden. Kontrollerte kondensatutslipp nedover, ved hjelp av såkalte vannoppsamlere, gjør det mulig å lede kondensatet ut av hovedledningen (bilde nederst til venstre). Ved en luftstrømningshastighet på 2 til 3 m/s og korrekt plassering skiller en vannoppsamler ut kondensat i trykkluftsystemets fuktighetsområde like effektivt som en trykkluftbeholder. b) Trykklufttørke I tillegg til de som er nevnt ovenfor, finnes det også andre kondensatoppsamlings- og avledningsanordninger i forbindelse med trykkluftørking. Kjøletørke: Avhengig av nedkjølingen og trykklufttørkingen dette medfører, danner det seg ytterligere kondensat i kjøletørken. Adsorpsjonstørke: Gjennom nedkjølingen i trykkluftledningen samler det seg kondensat allerede ved forfilteret til adsorpsjonstørken. På grunn av partialtrykkforholdene dannes det kun vann i selve adsorpsjonstørken i form av damp. c) Desentral utskiller Dersom man ikke benytter en sentral trykklufttørke, samler det seg store mengder kondensat ved vannutskillerne som er installert like foran trykkluftforbrukerne. Vannutskillerne krever da et enormt vedlikeholdsarbeid (bilde nederst, i midten). 2. Aktuelle dreneringssystemer For tiden benyttes i hovedsak tre systemer: a) Flottøravleder Flottøravlederen hører til de eldste dreneringssystemene og erstattet den manuelle dreneringen, som var fullstendig ulønnsom og altfor usikker. Men også kondensatdrenering etter flottørprinsippet viste seg å være ytterst vedlikeholdskrevende og ustabil på grunn av urenheter i trykkluften. b) Magnetventil Magnetventiler med tidsstyring er riktignok mer driftssikre enn flottøravledere, men må likevel kontrolleres regelmessig for urenheter. Feiljusterte ventilåpningstider forårsaker dessuten trykklufttap og dermed et høyere energiforbruk. c) Kondensatavleder med nivåstyring (ECO-Drain) I dag brukes overveiende avledere med intelligent nivåstyring. Fordelen med disse er at den ustabile flottørfunksjonen blir erstattet med en elektronisk sensor. Det betyr at driftsavbrudd på grunn av urenheter eller mekanisk slitasje er utelukket. Dessuten unngår man trykklufttapet som oppstår ved bruk av flottøravlederen, fordi ventilåpningstidene kan tilpasses og beregnes nøyaktig. Ytterligere fordeler er automatisk selvovervåking og mulighet for videreformidling av signal til et sentralt styringssystem. d) Riktig installasjon Mellom kondensatdreneringssystemet og kondensatavlederen må det alltid monteres et kort rørstykke med kulekran. Dermed kan avlederen sperres av ved vedlikeholdsarbeid, og driften av trykkluftanlegget kan gå videre uten avbrytelser (bilde nederst, til høyre).

8 5. Prisgunstig og sikker etterbehandling av kondensat urenheter som støv og tungmetaller, ved hjelp av tyngdekraften. Hvis oljen også inneholder esterandeler, kan kondensatet i tillegg være aggressivt og må nøytraliseres. Etterbehandling av slikt kondensat er bare mulig med emulsjonsspalteanlegg. Ved fremstilling av trykkluft oppstår nødvendigvis store mengder kondensat som uønsket biprodukt (se også kapittel 3 og.) Betegnelsen "kondensat" fører muligens til antakelsen om at det dreier seg om kondensert vanndamp. Men, pass på! Hver kompressor virker som en overdimensjonert støvsuger: Den suger inn urenheter sammen med kontaminert omgivelsesluft og overleverer dette i konsentrert form via den ubehandlede trykkluften videre til kondensatet. 2. Hvorfor egentlig etterbehandling av kondensat? Trykkluftbrukere som ganske enkelt leder kondensatet inn i avløpsnettet, kan risikere å bli hardt straffet. Grunnen er: Det kondensatet som oppstår ved fremstilling av trykkluft er en heftig blanding. På grunn av den voksende miljøforurensningen inneholder det, ved siden av støvpartikler, i økende grad hydrokarbon, svoveldioksid, kopper, bly, jern og mye annet. I Tyskland, er "Lov om avløpsvann" ("Wasserhaushaltsgesetz") retningsgivende for rensing av kondensat i trykkluftanlegg. Den foreskriver at vann som inneholder skadelige stoffer "skal renses i følge teknikkens allmenne anerkjente regler" ( 7a WHG). Dette gjelder alle typer trykkluftkondensat, også det som kommer fra kompressorer som arbeider uten olje. Det finnes lovbestemte grenseverdier for alle skadestoffer og for ph-verdi. De er fastsatt ulikt, avhengig av bransje og land. For hydrokarbon er for eksempel den høyest tillatte verdien satt til 20 mg/l. PH-området for kondensat som skal ledes inn i 2 3 avløpsnettet strekker seg fra 6 til Kondensatets sammensetning a) Dispersjon Trykkluftkondensat har ulik kvalitet. Dispersjon inntreffer som regel i væskekjølte skruekompressorer, som drives med syntetisk kjølemiddel, for eksempel "Sigma Fluid Plus". Kondensat herfra har som regel ph-verdier mellom 6 og 9. Det kan derfor ansees som ph-nøytralt. Urenhetene fra den innsugde atmosfæriske luften i dette kondensatet, binder seg i et flytende oljesjikt som er lett å skille ut fra vannet. b) Emulsjon Et synlig tegn på at emulsjon er tilstede, er en melkehvit væske som selv ikke etter flere dager, vil skille seg i to faser (bilde ). Denne typen kondensat opptrer ikke sjelden ved bruk av stempel-, skrue- eller lamellkompressorer som drives med tradisjonell olje. Også her er skadestoffene bundet i oljen. På grunn av den sterke og stabile blandingen er det ikke mulig å skille olje og vann, og heller ikke Hver kompressor suger inn vanndamp og urenheter sammen med omgivelsesluften. Kondensatet som oppstår ved luftkomprimeringen må renses for olje og andre skadestoffer (bilde 2) før det ledes inn i avløpsnettet. (bilde 3) c) Kondensat fra oljefrie kompressorer Kondensatet som stammer fra oljefrie kompressorsystemer, inneholder på grunn av stigende miljøforurensning betraktelige mengder olje. Det inneholder i tillegg ofte høye andeler av svoveldioksid, tungmetaller, og/eller andre faste stoffer. Det betyr: Dette kondensatet er som regel aggressivt og har en ph-verdi mellom 3 og 6. Kondensater i denne kvaliteten kan ikke ledes tilbake i avløpsnettet uten rensing, selv om det ofte blir hevdet. 3. Ekstern deponering Det er naturligvis mulig å samle kondensatet og levere det til spesialfirmaer. Imidlertid vil kostnadene ligge, noe avhengig av kondensatets kvalitet, mellom 630 og 260 NOK/m 3. Hvis man tar hensyn til mengden av det utskilte kondensatet, burde derfor en bedriftsintern etterbehandling være gunstig i de fleste tilfeller. Det har den fordel at bare ca 0,25 promille av den opprinnelige mengden blir igjen og må behandles på en miljøteknisk måte.. Etterbehandlingsmetoder a) for dispersjoner For etterbehandling av denne typen kondensat, holder det oftest med et trekammer-separeringsenhet. Den består av to forkammere for separering og et kammer med aktivt kullfilter. Den egentlige separeringen skjer ved hjelp av tyngdekraft. Oljesjiktet som flyter oppå væsken i apparatets separerings-kammer, blir ledet inn i en oppsamlingsbeholder og behandlet som spesialavfall. Vannet som er tilbake, blir til slutt Tyngdekraftutskillere som dette "Aquamat-apparatet", renser kondensatdispersjoner pålitelig og kostnadseffektivt. filtrert i to trinn og kan deretter ledes inn i avløpsnettet. Sammenlignet med en komplett etterbehandling av et spesialfirma, er det mulig å oppnå en innsparing på 95 % ved hjelp av tyngdekraftutskillere. Apparatene blir nå tilbudt med kapasitet inntil 60 m 3 /min leveransemengde fra kompressoren. Selvsagt er det mulig å kople flere apparater parallelt hvis det er behov for høyere kapasitet. b) for emulsjoner Til etterbehandling av stabile emulsjoner brukes i dag hovedsakelig to typer. Membran-utskillersystem arbeider etter ultrafiltrasjonsprinsippet, med den såkalte Cross-Flow -metoden. Forfiltrert kondensat strømmer over membranen. En del av væsken trenger gjennom og forlater apparatet som rent avløpsvann. Det andre apparatet arbeider med et pulverisert separeringsmiddel. Dette kapsler inn oljepartiklene og danner etterhvert godt filtrerbare makroflak. Disse flakene blir holdt trygt tilbake av et filter med definert porestørrelse. Vannet som strømmer ut kan ledes inn i avløpsnettet. Ved stabile kondensatemulsjoner brukes blant annet membran-utskillingssystem. c) for kondensat fra oljefrie kompressorer Kondensat fra oljefri arbeidende kompressorer må renses ved hjelp av kjemiske metoder. Til dette hører ph-nøytralisering ved å sette til basiske stoffer, og binding og konsentrasjon av tungmetaller i en filterkake som må behandles som spesialavfall. Denne metoden er uten tvil den mest omfattende. Spesialtillatelse for å lede vannet inn i avløpsnettet må ikke bare knyttes til et mulig oljeinnhold i kondensatet, men også knyttes til konsentrerte skadestoffer som er suget inn fra omgivelsene. Det siste forurenser kondensatet i vesentlig grad. 3

9 6. Effektiv kompressorstyring Til tross for alle fordelene er trykkluft en relativ dyr energibærer. Mottoet må derfor lyde: Spar kostnader der det er mulig. Hovedårsaken til alt for høye kostnader er i svært mange tilfeller at kompressorkapasiteten ikke er tilpasset det varierende trykkluftbehovet. Derfor ligger utnyttelsesgraden til mange kompressorer ofte bare på 50%.Mange brukere er overhodet ikke klar over dette, fordi kompressorene deres bare har driftstimetellere, og ikke fullasttimetellere. Godt samordnede styringssystemer kan avhjelpe dette: Du kan øke utnyttelsesgraden til over 90 %, og dermed medvirke til en energiinnsparing på over 20%.. Intern styring a) Fullast/tomgangsregulering I de fleste kompressorer brukes trefas-vekselstrøm-asynkronmotorer. Den tillatte koblingshyppigheten for disse motorene avtar med stigende kapasitet. Man oppnår ikke tilstrekkelig koblingshyppighet til å koble kompressorer med lav koblingsdifferanse inn og ut i samsvar med det faktiske trykkluftforbruket. Ved disse koblingsforløpene er det bare de trykkførende områdene i kompressoren som blir avlastet. Motoren arbeider derimot ennå en stund etterpå. Energien som da forbrukes må betraktes som tap. I tomgangsperioden utgjør energibehovet til kompressorer, som kobles inn og ut på denne måten, 20 % av fullasteffekten. b) Frekvensomforming Kompressorer som turtallreguleres ved hjelp av frekvensomformer, oppnår ikke konstant virkningsgrad innenfor reguleringsområdet sitt. I reguleringsområdet mellom 30 og 00 % reduseres for eksempel effektiviteten ved en 90 kw-motor fra 9 til 86 %. I tillegg kommer tapet som forårsakes av frekvensomformeren og den ikke-lineære ytelseskarakteristikken til kompressorene. Brukt på feil måte kan frekvensomformersystemer bli rene energisluk, uten at de ansvarlige for anlegget merker det. Frekvensomforming er derfor ikke noe universalmiddel med tanke på å oppnå mest mulig energisparende kompressordrift. p max Pmin p Klassifisering av luftbehovet Som regel kan kompressorer klassifiseres som hovedlast-, mellomlast-, topplast- eller stand-by-anlegg, alt etter funksjonen de skal fylle. a) Hovedlast-luftbehov Med hovedlast-luftbehov mener man luftmengden som en bedrift konstant har behov for Trykk Druck Tomgang Leerlauf Stillstand Dual-Regelung Dual-regulering Volllast-Leerlauf-Aussetz-Regelung Fullast - tomgang - pause - regulering Vollast Fullast Motoreffekt Motorleistung i % in % Druck Pmaks p max ppmin A B C D E Quadro-regulering Quadro-Regelung t b) Topplast-luftbehov Topplast-luftbehovet er derimot den luftmengden man behøver i perioder med maksimalt luftforbruk. Dette luftbehovet varierer fra forbruker til forbruker på grunn av ulike krav og bruksområder. For å oppfylle de forskjellige belastningsfunksjonene så godt som mulig, må kompressorene t Fullast Volllast-Leerlauf-Aussetz-Regelung - tomgang - pause - regulering mit med automatisk selbsttätiger valg Wahl av der optimal optimalen driftstype Betriebsart A B C D E F GHI K L M NOPQ R S T U V W Vollast Fullast 00 t t t 3 t 80 3 t t 5 t 6 3 t t 60 8 t 2 t t 7 0 Leerlauf Tomgang 20 Stillstand Motorleistung Motoreffekt in i % Pmaks p max Pmin p Trykk Trykk Druck P R 00 Vollast Fullast Tomgang Leerlauf 20 Stillstand Dual-regulering Dual-GD-Regelung (LT) Liketrykk, Gleichdruck, kontinuerlig kontinuierliche leveringsmengderegulering Liefermengenregelung med mit Proportionalregler proporsjonalregulator Motorleistung Motoreffekt i % in % Zeit Tid A B C D E F GH I K L Tid Zeit t t 3 t 2 t Zeit Tid p Pmaks max Pmin p SFC (FU) (FO) Frequenz-Umrichtung Kontinuierliche Frekvensomforming Liefermengenregelung über Motordrehzahl kontinuerlig leveringsmengderegulering via motorturtall Trykk Druck P R Vollast Fullast Tomgang Leerlauf Stillstand Motorleistung Motoreffekt in i % A B C D E F GH I K L Servicesenter t t3 t 2 t utstyres med ulike styringer. Disse styringene må være i stand til å opprettholde kompressordriften ved feilfunksjon i et overordnet styringssystem, slik at man likevel er sikret tilstrekkelig trykkluftforsyning. 3. Overordnet styring Overordnede styringer er systemer som koordinerer driften av kompressorene i en trykkluftstasjon og kopler de enkelte anleggene inn og ut, alt etter luftbehov. a) Splitting av anlegg Splitting er oppdeling av kompressorer med lik eller ulik kapasitet og styringstype alt etter bedriftens luftbehov ved hovedlast og topplast. Salg Service Ethernett b) Oppgavene til den overordnede styringen Koordinering av kompressordriften er en oppgave som er både krevende og omfattende. Overordnede styringer må i dag være i stand til å kople Tid kompressorer av forskjellige typer og størrelser inn og ut til riktig tidspunkt. De må dessuten kunne overvåke anleggene i forbindelse med vedlikehold, samordne kompressorenes driftstid og avdekke driftsfeil, slik at trykkluftanleggets reparasjonskostnader reduseres og driftssikkerheten økes. c) Riktig regulering Konstant regulering av kompressorene er en viktig forutsetning for effektiv med andre ord energisparende overordnet styring. I den forbindelse må reguleringsområdet til topplastanlegget være større enn reguleringsområdet til hovedlastanlegget som skal kobles inn. Ved bruk av et turtallsregulert topplastanlegg må reguleringsområdet være større enn leveringsmengden til kompressoren Kontrollsenter Sigma CC Sigma Air Control som skal koples inn som den neste. Er ikke dette tilfelle, kan ikke lønnsomheten til trykkluftforsyningen garanteres. d)sikker intern dataoverføring Sikker intern dataoverføring er enda en vesentlig forutsetning for at et overordnet styringssystem skal fungere feilfritt og effektivt. Man må forsikre seg om at ikke bare meldinger mellom de enkelte kompressoranleggene, men også mellom kompressorene og det overordnede styringssystemet blir overført. I tillegg må også signalbanene overvåkes, slik at forstyrrelser, for eksempel som følge av kabelbrudd, kan oppdages omgående. De vanligste overføringsmetodene:. Spenningsfrie kontakter 2. Analogsignaler - 20 ma 3. Elektroniske grensesnitt som for eksempel RS 232, RS 85 eller Profibus DP. Den mest moderne overføringsteknikken oppnår man med Profibus. Med denne metoden kan man uten problemer sende store datamengder over store avstander og på svært kort tid. Dette gjør at overordnede prosesstyringssystemer ikke nødvendigvis må plasseres i trykkluftanlegget. 5

10 7. Trykkbåndstyring Optimal forbruksorientert avstemming av kompressorer Generelt består trykkluftstasjonen av flere kompressorer i lik eller forskjellig størrelse. For å kunne koordinere de forskjellige enkeltmaskinene, er det nødvendig med en overordnet styring. Før var denne oppgaven relativ oversiktelig. Først og fremst handlet det om at like store kompressorer skulle veksle med hverandre i hovedlastfunksjonen, slik at driftstiden på maskinene kunne sammenlignes. I dag er oppgaven vesentlig mer krevende. Nå dreier det seg om å tilpasse trykkluftproduksjonen optimalt til brukerbedriftens behov, og samtidig skal høyest mulig energilønnsomhet oppnås. Det finnes to grunnleggende forskjellige systemer av overordnet kompressorstyring: Kaskade- og trykkbåndstyring..kaskadestyring Den klassiske måten å kople kompressorer styringsteknisk, er den såkalte kaskadestyringen. Hver kompressor blir tildelt et nedre og øvre koplingspunkt. Skal flere kompressorer koordineres, får man et trappe- eller kaskadelignende styringssystem. Når det ved lavt luftbehov kun koples inn en kompressor og trykket i det øvre området svinger mellom min.- (pmin) og maks.trykket (pmaks) til denne kompressoren, vil trykket falle ved økt luftbehov og flere kompressorer tilkoples (bilde ). Slik får vi en relativt ugunstig konstellasjon: Ved lavt luftforbruk hersker et maks. trykk i systemet som øker energitapet grunnet lekkasjer; 6 derimot ved et høyere forbruk synker trykket og trykkreservene som finnes i systemet blir redusert. a) Kaskadestyring med membrantrykkbryter Hvis kaskadestyringen koples med en trykkbryter eller et kontaktmanometer, kan man som regel anslå en minstekoplingsdifferanse på 0,5 bar for hver enkelt kompressor, mens avstanden mellom de enkelte koplingspunktene må ligge på minst 0,3 bar. Ved fire kompressorer, som er det høyest anbefalte antallet, vil man vanligvis kunne se en minstekoplingstrykkdifferanse på, bar. b) Kaskadestyring med elektronisk trykkopling Bruken av elektronisk trykksensor gjør det mulig å forminske koplingstrykkdifferansene mellom min.- og maks.trykk til 0,2 bar og i tillegg blir avstanden mellom koplingspunktene mindre. Det beste er å oppnå en koplingstrykkdifferanse på 0,7 bar. Som allerede nevnt bør det ikke koples 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 med tanke på lønnsomhetskravene, er uten tvil trykkbåndstyringen. Ved hjelp av trykkbåndet i bedriften kan et ønsket antall kompressorer koordineres. En ufravikelig forutsetning er tilgangen til en mikroprosessor-overordnet styring (MVS) eller enda bedre, en industri-pc med styringsteknisk intelligens. Det finnes flere muligheter også ved båndstyringen. Vergleich Sammenligning Kaskaden-/Bandsteuerung kaskade-/båndstyring 7,5 7,0 6,5 6,0 Druckschwankung Trykksvingning tradisjonell herkömmlicher Grundlastwechselschaltung hovedlastvekselkopling Druckschwankung Trykksvingning SAM eller oder VESIS Bilde :Forskjellige trykksvingninger og trykkinnsparing ved kaskadestyringer (hovedlastvekselkoplinger) og trykkbåndstyringer a) Vektoriell styring Den vektorielle styringen formidler trykkøkningen hhv. -fallet mellom det fastlagte min.- og maks.trykket og regner deretter ut luftforbruket. Kompressoren blir på en måte styrt tilbake på basisen til tidligere forbruk (bilde 2). Ved trykkluftsystemer med variabelt luftforbruk kan dette føre til svingninger i rørledningsnettet, som krever dempningstiltak. Spesielt viktig i denne sammenhengen er regulering av kompressorene. Som regel er det ikke mulig å senke koplingstrykkdifferansen på mindre enn 0,5 bar med denne styringsmetoden, fordi målingen skjer innenfor området mellom min.- og maks.trykket. b) Trykkbåndstyring med tendensgjenkjennelse Mer effektiv enn den vektorielle styringen, er trykkbåndstyringen med tendensgjenkjennelse, fordi denne tillater koplingstrykkdifferanser på bare 0,2 bar. Dette er den til nå lavest mulig kjente koplingstrykkdifferansen i trykkluftteknikken. Tendensgjenkjennelsen baserer seg ikke bare på fastsettelse av den umiddelbare trykkøkningen po wp pu Sikkerhet Sicherheit Zeit Tid P /bar 7,7 7,5 7,0 Bilde 2 Vektoriell kompressorstyring + 0, 7,0-0, p max p min t Vektor og -fallet i en bestemt tidsperiode. I mye større grad observerer styringen forbruksegenskapene til kompressoren i trykkluftsystemet etter at den er koplet om, og trekker deretter slutninger for de neste koplingshendelsene (bilde 3). Tendensgjenkjennelsen som arbeider med en nøyaktighet fra 0,0 til 0,03 bar er derfor alltid oppdatert og gjør styringen i stand til å koordinere optimalt selv trykkluftsystemer med store forbrukssvingninger ved minimale koplingstrykkdifferanser. Slik er det mulig å forbinde opptil 6 kompressorer styringsteknisk med hverandre i et trykkområde på kun 0,2 bar. Trykkbåndet er sikret med et såkalt nødbånd mot ev. skader, slik at en sikker trykkluftforsyning alltid kan garanteres. Denne styringen kan i vesentlig grad bidra til energiinnsparing i trykkluftsystemer. For å gjøre det klarere: En systemtrykkreduksjon på 0, bar, har allerede en energiinnsparingseffekt på en prosent. c) Topplastavhengig styring Trykkbåndstyringer med tendensgjenkjennelse deler kompressorene inn i grupper etter Trykkbåndstyring Druckbandsteuerung for für flere mehrere kompressorer Kompressoren (SAM/VESIS) /. Schaltpunkt koplingspunkt til eines en kompressor Kompressors t u Vektor Trykkøkning Druckanstieg over über die tid Zeit t u 2. koplingspunkt Schaltpunkt til en eines kompressor Kompressors t Vektor2 Vektor Trykkfall Druckabfall over über tid die Zeit Bilde 3: Trykkbåndstyring med tendensgjenkjennelse p o2 p o wp (Solldruck) (nominelt trykk) p u p u2 p dypt tief t / s t/s ytelsesstørrelse. De er dermed ikke bare i stand til å utnytte kompressorene likt med tanke på arbeids- og pålasttimer, men den riktige kompressoren til det riktige tidspunktet blir også valgt ut (bilde ). Vesentlige forutsetninger er likevel en optimert splitting. Det vil si en oppdeling av kompressorer av lik eller forskjellig ytelsesstørrelse avhengig av hovedlast- og topplast- luftforbruk (sammenlign også med kapittel 6, "Effektiv kompressorstyring"). Den mest økonomiske måten å styre kompressorer på hittil, krever riktignok utskiftning og bearbeiding av store mengder data. Kun den intelligente industri-pc'en "Sigma Air Manager" (SAM) som tilbys av, er i stand til å bearbeide disse datamengdene. Industri-PC'en kan koples til prosesstyringsteknikksystemer, og ved siden av å være en høyeffektiv styring inntar den også funksjonen som en webserver med programmerte HTML-sider. Dermed er det mulig uten spesielt software, å registrere kompressordriftsdataene samt g Bilde : Bedre kompressorutnyttelse med optimert splitting og effektiv koordinering av anlegget 00:00 00 :5 0:30 02 :5 03:00 03:5 0:30 05:5 06:00 06:5 07:30 08:5 09:00 09:5 0 :30 :5 2:00 2:5 3 :30 :5 5 :00 5:5 6 :30 7:5 8:00 8:5 9:30 20:5 2:00 2:5 22:30 23:5 utnyttelsen og effektiviteten til hele trykkluftstasjonen, dataene vises på en lettfattelig måte, de kontrolleres og fører til handling der hvor det måtte reageres (mer informasjon om "Sigma Air Manager" se også kapittel 2, side m³/min 60 BS 6 50 BS 6 BS 6 0 DS DS 70 DS DS 70 0 needed air delivery 0 7

11 8. Spar energi ved hjelp av varmegjenvinning Energisparing er i dag ikke bare en økonomisk, men også en økologisk nødvendighet. Kompressorprodusentene tilbyr derfor en lang rekke muligheter på dette området. Et potensial som hittil har gått nokså upåaktet hen er varmegjenvinning fra skruekompressorer.. Kompressorer produserer først og fremst varme. Selv om det kan høres utrolig ut for en legmann, så er det en kjensgjerning at 00 % av energien som tilføres en kompressor blir omvandlet til varme. Gjennom komprimering blir luften ladet med et energipotensial i kompressoren. Denne energimengden lar seg utnytte gjennom avspenning på omgivelsestrykk, avkjøling og varmeopptak fra omgivelsene. 2. Opptil 9 % nyttbar 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; 3 % er å finne i trykkluften og opp til 9 % i varmetapet i elektromotoren. For lukkede olje- eller væskekjølte skruekompressorer kan også dette energitapet gjenvinnes 8 Varmegjenvinningssystem med luftekanal og innebygd spjeld for produksjon av varmluft Varmestrømdiagram: Avgitt varme fra motoren (tas opp av kjøleluften) 9% Gjenvinnbar varmemengde ved kjøling av kjølevæsken (væskekjøler) 72% Gjenvinnbar varmemengde ved kjøling av trykkluften (etterkjøler) 3% som varmeenergi ved bruk av elektromotor med spesialinnrettet avkjøling. Totalt kan altså opptil 9 % av energien som tilføres kompressoren utnyttes som varmeenergi. Bare 2 % går tapt som varmestråling, og % varme blir igjen i trykkluften (se også Total elektrisk inngangseffekt 00% Unyttbar varmemengde for varmegjenvinning 9% Varmetap fra kompressoranlegget til omgivelsene 2% Varme som forblir i trykkluften % varmestrømdiagrammet ovenfor). 3. Mulighetene knyttet til varmegjenvinning Brukere som er interessert i en enda mer økonomisk utnyttelse av trykkluft, kan velge flere varianter av varmegjenvinning: Varmegjenvinningsanlegg for produksjon av varmtvann: Platevarmeveksleren produserer varmtvann med en temperatur opp til 70 C. a) Varmluftoppvarming Den enkleste muligheten for varmegjenvinning for luft- og olje-/hhv. væskekjølte skruekompressorer ligger i en direkte utnyttelse av kjøleluften som oppvarmes av kompressoren. I et slikt tilfelle ledes spillvarmen gjennom et kanalsystem inn i rom som skal oppvarmes. Naturligvis kan varmluften også benyttes til andre formål, f. eks. tørkeprosesser, portalanlegg eller forvarming av forbrenningsluft. Dersom det ikke kreves varme, kan avtrekksluften ved hjelp av en manuell eller automatisk styrt luke eller sjalusi ledes ut i friluft. En termostatregulert sjalusistyring gjør det mulig å dosere varmluften slik at en konstant temperatur kan oppnås. Med denne varianten kan inntil 9 % av skruekompressorens elektriske inngangseffekt utnyttes. Dette kan også lønne seg for mindre kompressorer, for selv en 8,5 kw-kompressor leverer så mye varme at den uten problemer kan varme opp en enebolig. b) Oppvarming av varmtvann Ved å bygge inn en varmeveksler 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 alt ettersom varmtvannet skal brukes til dusj- og vaskevann eller til produksjons- og rengjøringsprosesser. Med disse varmevekslerne er det mulig å oppnå vanntemperaturer inntil 70 C. De ekstra utgiftene til denne varmegjenvinningen kan for kompressoranlegg med 8,5 kw tilført effekt og oppover, erfaringsmessig spares inn i løpet av to år. God planlegging er i alle tilfeller en forutsetning.. Ta hensyn til sikkerheten Vanligvis bør kompressorens primære kjølesystem aldri benyttes som varmegjenvinningssystem samtidig. Dette har følgende årsak: Ved en eventuell svikt i varmegjenvinningen ville også kompressorkjølingen og dermed hele trykkluftproduksjonen settes i fare. Derfor er det alltid sikrest å montere egne varmevekslere til varmegjenvinning som et tillegg til kompressoranlegget. Ved driftsfeil kan kompressoren da selv sørge for sin egen sikkerhet: Dersom det ikke blir avledet varme over 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, av formålet med bruken og den valgte varmegjenvinningsmetoden. 9

12 9. Unngå energitap () Hva som er viktig ved planlegging og installasjon av et trykkluftnett Trykkluft er et allsidig, men ikke spesielt billig energimedium. Bruken blir først lønnsom når trykkluftproduksjon, -behandling og - fordeling er optimalt tilpasset hverandre. Ved siden av riktig planlegging og gjennomføring av selve trykkluftstasjonen, er også hensiktsmessig dimensjonering og installering av trykkluftnettet viktig.. Lønnsom trykkluftproduksjon Hvis man tar utgangspunkt i alle kostnader til energi, kjølemiddel, vedlikehold og avskriving av en kompressor, koster hver kubikkmeter trykkluft mellom 5 og 25 øre, avhengig av kompressorens størrelse, utnyttelsesgrad, vedlikeholdstilstand og konstruksjonsmåte. Mange bedrifter legger derfor stor vekt på å få til en trykkluftproduksjon som er så økonomisk gunstig som mulig. Dette er også grunnen til de olje- hhv. væskekjølte skruekompressorenes seierstog: Med slike maskiner er det mulig å spare opp til 20 % av kostnadene ved trykkluftproduksjon. 2. Etterbehandlingen påvirker trykkluftnettet Viktigheten av å få til en behovsriktig trykkluftetterbehandling vies derimot mindre oppmerksomhet. 20 Det er synd, for det er bare ved å ha god etterbehandlet trykkluft at en kan forvente å oppnå lave vedlikeholdskostnader for trykkluftforbrukere og rørledningsnett. a) Kjøletørke senker vedlikeholdsbehovet I ca. 80 % av installasjonene er det nok å bruke kjøletørke til trykkluftetterbehandlingen. Dermed unngås bruk av filtre i rørledningsnettet, noe som ofte er forbundet med trykktap, og det kreves bare ca. 3 % av energikostnadene som kompressoren forårsaker ved produksjon av en tilsvarende trykkluftmengde. I tillegg utgjør kostnadsbesparelsene som skyldes lavere vedlikeholds- og reparasjonsutgifter på trykkluftledninger og trykkluftforbrukere opptil ti ganger utgiftene som brukes til kjøletørking. b) Plassbesparende kombinasjonsenheter Til mindre bedrifter eller desentralisert forsyning finnes det også plassbesparende kombinasjoner bestående av skruekompressor, kjøletørke og trykkluftbeholder (bildet ovenfor) eller kombinasjoner med skruekompressor og tørke montert i rack. 3. Ny planlegging og installasjon av trykkluftnettet Man må først avklare hvorvidt trykkluftforsyningen skal bygges opp sentralt eller desentralt. For små og mellomstore bedrifter er det oftest best å bruke sentral forsyning: Her møter man som oftest ikke de problemene som et mer vidtgående desentralt trykkluftnett kan føre til: Høye installasjonskostnader, fare for frostskader på for dårlig isolerte utendørsledninger om vinteren og økt trykkfall på grunn av store ledningsstrekk. a) Nettet må dimensjoneres riktig Dimensjonering av ledningsnettet bør i alle tilfeller være basert på beregninger. Grunnlaget er et maksimalt trykkfall på bar mellom kompressor og trykkluftforbrukere, inklusiv kompressorens koplingsdifferanse og vanlig standardtrykkluftetterbehandling (kjøletørking). Hvis vi ser nærmere på detaljene, opererer man med følgende trykktap (bilde ovenfor til høyre): Hovedledning () 0,03 bar Fordelingsledning (2) 0,03 bar Tilkoplingsledning (3) 0,0 bar Tørke () 0,2 bar Vedlikeholdsenhet og slange (5) 0,5 bar Totalt maks. 0,8 bar Denne oppstillingen viser hvor viktig det er å beregne trykktapene i de enkelte ledningsseksjonene. I den forbindelse må også formdeler og sperreenheter tas med i helhetsbildet. Det er med andre ord ikke nok å sette inn antall meter rette rørlengder i en beregningsformel eller -tabell. En må i langt sterkere grad ta hensyn til den strømningstekniske lengden på rørledningene. Vanligvis har man i den første planleggingsfasen ingen oversikt over totaliteten av alle formdeler og sperreenheter. Derfor beregnes den strømningstekniske rørlengden ved å multiplisere de rette, installerte rørlengdene med en faktor på,6. Ledningsdiameteren kan man da enkelt finne ut ved hjelp av et egnet dimensjoneringsdiagram (se bildet til høyre). b) Legg trykkluftledningene på en energisparende måte For å spare energi, må ledningssystemet legges så rett som mulig. Vinkler, for eksempel for å komme forbi støttepilarer, kan unngås ved å legge trykkluftledningen i en rett linje ved siden av hindringen. På samme måte kan et skarpt 90 graders hjørne uten problemer byttes ut med en stort dimensjonert 90 graders bøy. I stedet for å bruke stengeventiler beregnet på vannrør, noe som fremdeles er i utstrakt bruk, bør man sette inn kulekraner eller spjeldventiler med gjennomgående passasje. I fuktighetsområdet, noe som ved moderne trykkluftstasjoner bare omfatter kompressorrommet, må tilførsels- og utslippskanaler fra hovedledningen bare føres oppover, eller i det minste til siden. Hovedledningen bør ha et fall på to promille. På det laveste punktet i denne ledningen må det være mulig å skille ut kondensat. I området rundt tørken kan ledningene derimot legges horisontalt, og utslippskanaler føres loddrett nedover. c) Hvilket rørledningsmateriale er det riktige? Når det gjelder materialegenskaper er det vanskelig å gi noen bestemt anbefaling. Innkjøpsprisen egner seg heller ikke som eneste avgjørende faktor: Galvaniserte rør, kopper- og plastrør ligger på omtrent samme prisnivå dersom man tar både material- og installasjonskostnader med i regnestykket. Prisen for spesialstål Rørledningslengde (m) Luftbehov m 3 /t m 3 /min Nominell diameter (mm) ligger rundt 20 % høyere, men mer effektive bearbeidelsesmetoder har også her gjort det mulig å senke prisene. Flere og flere produsenter har også begynt å tilby tabeller der de optimale betingelsene for hvert rørledningsmateriale er oppført. Før det tas beslutninger som omfatter store investeringer, er det derfor tilrådelig å studere disse tabellene nøye, ta hensyn til belastningene i de kommende driftsprosessene og deretter utarbeide en kravspesifikasjon for trykkluftledningene. Bare på den måten er det mulig å få til et virkelig godt valg. d) Viktig: Den riktige sammenføyningsteknikken Rørledningsseksjonene bør sammenføyes enten ved hjelp av sveising eller liming, eller ved hjelp av skruesammenføyning og liming. Selv om muligheten til demontering lider under en slik fremgangsmåte, kan man likevel være sikker på at slike sammenføyninger reduserer mulige lekkasjer til et minimum. Systemtrykk (bar) Trykktap (bar) 2

13 0. Unngå energitap (2) Ved fornyelse av et eksisterende trykkluftnett må det tas hensyn til følgende: År etter år går tusenvis av kroner bokstavelig ut i fri luft. Årsaken: Et gammelt og/eller dårlig vedlikeholdt rørledningsnett presser trykkluftsystemets energibehov i været. Den som ønsker å kvitte seg med dette problemet, bør tenke nøye gjennom arbeidet som må utføres. Nedenfor gir vi råd om riktig fornyelse av trykkluftrørledningsnettet. a) Utskiftning eller gjennomblåsning Er avleiringen forstenet, vil det i de fleste tilfellene kun hjelpe å bytte ut den aktuelle rørledningen. Hvis avleiringen ikke har tettet rørene for mye, er det mulig å øke gjennomstrømningstverrsnittet ved blåsing og deretter tørking av rørene. b) Installering av supplerende ledninger En meget god mulighet for utvidelse av stikkledninger som er blitt for trange, 3. Oppdage og utbedre lekkasjer Resultatene av en fornyelse vil bli enda bedre hvis lekkasjene i trykkluftnettet utbedres så godt det lar seg gjøre. a) Hvor stor er den totale lekkasjen Før man begynner å lete etter de enkelte punktene som ikke er tette i rørledningssystemet, må det totale lekkasjeomfanget kartlegges. Til dette formålet finnes en forholdsvis enkel metode som kompressoren Arbeidstrykk Tid t t 2 t 3 t t 5 Bilde 3: Lokalisering av lekkasjer ved å måle kompressorens innkoplingstid når brukerne er koplet fra T Bilde 2: Utvidelse av ledningskapasiteten med mellommasker b) Oppdage lekkasjer hos forbrukerne For å kunne oppdage lekkasjer hos de desentrale trykkluftbrukerne, må først alt luftdrevet verktøy, maskiner og redskap koples til, så måles summen av alle lekkasjene (bilde ). Så lukker man stengeventilene foran brukernes tilkoplinger og måler lekkasjene på rørledningsnettet (bilde 5). Differansen av total- og nettlekkasjer resulterer til slutt i tapene til luftbrukerne, deres instrumenter og fittings.. Grunnleggende forutsetning: Tørr trykkluft Ved planlegging av et nytt trykkluftnett er det mulig å unngå feil, som senere kan føre til store problemer. Fornyelse av et gammelt nett er derimot ofte forbundet med vanskeligheter. Først og fremst er det et håpløst foretagende, hvis nettet fremdeles blir matet med fuktig trykkluft. Før man begynner fornyelsen, må en sentral tørkeenhet være tilgjengelig. 2. Hva hjelper mot stort trykkfall i nettet? Hvis det fremdeles er mye trykkfall i ledningsnettet etter at luften er etterbehandlet, er grunnen avleiring i rørene. Det oppstår på grunn av forurensning som er i trykkluften og som minsker gjennomstrømningstverrsnittet til et minimum. 22 er å trekke en parallelledning, som er forbundet med stikkledningen. Ved ringledninger som er blitt for trange, er det mulig i trekke en ring nr. 2 (bilde ). Hvis et slikt dobbeltstikk- eller dobbeltringledningssystem er riktig dimensjonert, kan det ved siden av den bestemte hovedeffekten merkbar reduksjon av trykktap resultere i en enda bedre trykkluftfordeling totalt. En annen fornyelsesmulighet for ringledninger er å utvide systemet med såkalte mellommasker (bilde 2). Bilde : Fornyelse av en ledning ved å trekke en ekstra rørledningsring kan tilby: Først skal alle trykkluftbrukerne koples ut, og så skal kompressorens innkoplingstid måles i et bestemt tidsrom (bilde 3). På grunnlag av denne målingen beregnes lekkasjemengden etter følgende formel: VL = VK x t x T Legende: VL = lekkasjemengde (m³/min) VK = kompressorens volumstrøm (m³/min) t x = t + t 2 + t 3 + t +t 5 tiden som kompressoren gikk pålastet (min) T = totaltiden (min) Bilde Lekkasjemåling av trykkluftbrukeren Bilde 5. Hvor finner man de fleste lekkasjene? Erfaringsmessig finner man ca. 70% av lekkasjene i de siste meterne, dvs. trykkluftnettets brukersteder. Disse lekkasjene kan lokaliseres ved hjelp av såpe eller spesialspray. Hovedrørledninger har vanligvis kun mange og store lekkasjer, når et opprinnelig fuktig nett, som er utstyrt med hamppakning, drives med tørr trykkluft. Etter en tid tørker disse pakningene og lekkasjer oppstår. For en helt nøyaktig lokalisering av lekkasjer i hovedrørledningsnettet, anbefales bruk av ultralydinstrumenter. Når lekkasjene er funnet og utbedret, og rørledningstverrsnittet er tilpasset det aktuelle trykkluftbehovet, så har man (igjen) fått et økonomisk trykkluftfordelingssystem med det gamle opplegget som basis. 23

14 . Riktig planlegging av kompressorstasjonen () Trykkluft-behovsanalyse (ADA) Dagens kompressorstasjoner er for det meste komplekse systemer. Virkelig økonomisk kan de drives når planlegging, utvidelse og modernisering blir vektlagt og tatt hensyn til. Her kan tilby et omfattende konsept. Denne tjenesten forbinder gjennomprøvde elementer som trykkluftkomponenter, brukerråd- og hjelp med de mulighetene moderne IT-teknologi kan tilføre trykkluftteknikk.. Rådgivning er avgjørende for økonomisk drift Et trykkluftsystem, som skal oppfylle disse kravene, må være nøyaktig avstemt til bruksområde(r), plasserings- og omgivelsesbetingelser. Det må foreligge riktig dimensjonerte kompressorer, behandlingsenheter og rørledninger, et så effektivt styresystem som mulig, tilpasset ventilasjonsteknikk og kondensatetterbehandling, og hvis mulig, installasjon av varmegjenvinningssystem. Disse punktene tilsvarer energisparesystemet (KESS) og omfatter trykkluftbehovsanalyse, driftsøkonomisk beregning og planlegging (bilde ). Avgjørende er kvaliteten på rådgivningen og valget i gitte tilfeller fremtidig trykkluftbehov. Den utførte behovsanalysen (ADA) må i hvert enkelt tilfelle ta hensyn til forskjellige rammebetingelser: a) Planlegging av ny trykkluftforsyning Når en ny kompressorstasjon skal planlegges, må brukeren svare på spesielle spørsmål (bilde 2). Svarene gjør det mulig i samarbeid med en erfaren rådgiver, og å formidle forventet trykkluftbehov med tilhørende utstyr. Bilde 2: Et spesielt spørreskjema kan brukes som en ledetråd for en fremtidig bruker. Spørsmålene kan lastes direkte ned fra - Website (rubrikk "Services"/ "Planung und Beratung"/"Analyse"). kapasitetsbehov. Måleinstrumentet, en ADA-logg, stilles til rådighet av, slik at bedriftens trykkluftbehov kan bestemmes helt nøyaktig til forskjellige tider. Det er meget viktig at det ikke bare blir opplyst om gjennomsnittsverdien, men også om maksimums- og minimumsverdier (bilde 3). c) Testing av eksisterende stasjoner Også ved eksisterende stasjoner lønner det seg fra tid til annen å kontrollere, med hjelp av et datastyrt analysesystem, om kompressoren fremdeles blir belastet riktig, om overordnede styringer er riktig programmert og om lekkasjeandelen fremdeles holder seg innenfor toleransegrensene. ADA bør også benyttes når gamle kompressorer skal erstattes med nye. Da får bedriften muligheten til å skifte ut ev. feildimensjonerte kompressorer mht til ytelse, forbedret dellastdrift og en optimal styring kan planlegges (bilde ). d) Forandring av trykkluftbruksbetingelser Også ved forandring i bruksbetingelsene bør en rådføre seg med en fagmann. I mange tilfeller kan man oppnå betydelige kostnadsreduksjoner med riktig tilpasset etterbehandlingsutstyr og trykkregulering :00 00:5 0:30 02:5 03:00 Bilde 3: Ved forskjellige typer målinger, kan både trykkluftforbruket og min./maks. trykk i allerede eksisterende anlegg bestemmes. På grunnlag av måleresultatene kan kompressorstasjonen innstilles helt korrekt. 03:5 0:30 05:5 06:00 06:5 07:30 08:5 09:00 09:5 0:30 :5 2:00 2:5 3:30 :5 5:00 5:5 6:30 7:5 8:00 8:5 9:30 20:5 2:00 2:5 22:30 23: Spes. effekt spez. nytt Leistung anlegg Neuanlage Spes. effekt spez. gammelt Leistung anlegg Altanlage 0 Bilde : Ved hjelp av moderne 3D-DAK-systemer er det mulig å planlegge kompressorstasjonen helt ned i minste detalj og nøyaktig etter brukerbehovet. kw min/m³ 8 6 Spekteret av trykkluftbrukere omfatter en mengde yrkesgrupper. En vesentlig forutsetning for effektiv utnyttelse av trykkluft i de ulike bruksområder er pålitelig produksjons- og etterbehandlingsteknikk. Det må være i stand til å levere luft til lave kostnader, i eksakt definert mengde og kvalitet. 2 av riktig teknikk: Det største potensiale for reduksjon av kostnader ligger i området energibehov og vedlikehold, ikke i selve investeringen. 2. Trykkluft-behovsanalyse Utgangspunktet i enhver KESSrapport er en analyse av aktuelt og Spørsmålene omhandler viktige aspekter som økonomisk og miljøvennlig trykkluftforsyning. b) Utvidelse og modernisering I motsetning til prosjektering av ny kompressorstasjon finnes det nok holdepunkter ved utvidelse for å komme frem til riktig 2 0 Tid & lastmaskiner Zeit & Lastmaschinen Bilde : Grafen viser det spesifikke effektbehovet til det gamle anlegget (øverste kurve) og det nye anlegget (nederste kurve) med ADA-målinger. 25

15 2. Riktig planlegging av kompressorstasjonen (2) Hvordan finne frem til det mest lønnsomme trykkluftkonseptet? Et bunnløst sluk eller sparebøsse? Trykkluftproduksjon kan være både det ene og det andre. Trylleordet er "systemoptimering". Med dette hjelpemidlet er det nemlig mulig å spare over 30% trykkluftkostnader som brukes i en gjennomsnittlig europeiske industribedrift. Brorparten av disse kostnadene er energikostnader som utgjør ca. 70 til 80%. Og energi blir neppe billigere, tvert imot dyrere for hvert år. For brukeren blir det derfor stadig viktigere å finne frem til det mest effektive trykkluftkonseptet. -Energi-Spare-System (KESS) omfatter bl.a. en datastyrt optimerings-utregning. Dermed er det mulig å finne frem til den type trykkluftanlegg som egner seg best for bedriften. Som beregningsgrunnlag for nye anlegg fyller bedriften ut et spørreskjema i samarbeid med hvor det bl.a. er tatt hensyn til forventet trykkluftforbruk og eventuelle svingninger. Ved allerede eksisterende trykkluftanlegg blir beregningsgrunnlaget basert på analyse av trykkluftforbruket (ADA) en omfattende måling som viser nøyaktig forbruk døgnet rundt. 26. Databasert analyse For å kunne optimalisere eksisterende trykkluftanlegg, blir tekniske data til installerte kompressorer registrert i en PC sammen med data til aktuelle varianter. KESS beregner da på kort tid den optimale varianten og mulige kostnadsreduksjoner forbundet til denne. Slik kalkuleres også det punktvise energiforbruket ved et bestemt trykkluftbehov inkludert effekttap. I tillegg er det mulig å lage et eksakt bilde av den spesifikke effekten i løpet av den totale driftstiden (bilde ). Slik kan eventuelle svake ledd i dellastområdet avdekkes og elimineres allerede i forkant. Resultatet blir dermed en tydelig indikasjon på kostnader som kan spares inn. 2. Blanding gjør det mulig I de fleste tilfellene viser det seg at en nøyaktig avstemt konfigurasjon av kompressorer med ulike kapasiteter er den riktige løsningen. Som regel består denne av store hovedlast- og stand-by maskiner, kombinert med mindre topplastmaskiner. Et styringssystem sørger for best mulig balansert effektbruk og velger automatisk ut den gunstigste kombinasjonen av hoved- og topplastkompressorer. benötigte Liefermenge m³/min Nødvendig leveringsmengde m³/min :30 0:5 02:00 02:5 03:30 0:5 05:00 05:5 06:30 07:5 08:00 08:5 09:30 0:5 :00 :5 2:30 Zeit Tid Dette kan gjøres for opptil 6 kompressorer i et trykkområde på kun 0,2 bar. Disse kravene oppfyller intelligente styringssystemer som "Vesis" og nå i det siste "Sigma Air Manager" fra. Disse styringene utveksler data, via et bussystem, med kompressorene og komponenter som kondensatavledere, tørkere osv. Utover dette er det også mulig å kople styringene til et sentralt driftsovervåkingsanlegg og samtlige data kan videreføres dit. 3. Byggeteknisk optimering Ved nyinstallasjon eller modernisering av en kompressorstasjon, bør plassen i kompressorrommet utnyttes optimalt. De moderne planleggingssystem som benytter, tilbyr verdifull hjelp. Systemet bygger ikke bare på grunnskisser og såkalte P + I skjema (flytskjema), men også dataanimerte 3-D-fremstillinger hører med i planleggingsprosessen. Slik er det for eksempel mulig, til tross for liten plass, å gå tilbake til lønnsom luftkjøling. Dermed kan kostnadsreduksjonen bli opptil 30 til 0% sammenlignet med mer kompliserte vannkjølingssystem. En annen fordel er at eventuelle mangler og feilkilder kan avdekkes allerede på planleggingsstadiet, Nødvendig benötigte leveringsmengde Liefermenge Energiforbruk Energieverbrauch eksisterende bestehende anlegg Anlage Energieverbrauch Energiforbruk nytt anlegg Neuanlage Energieverbrauch Energiforbruk nytt anlegg Neuanlage 2 2 3:5 :00 :5 5:30 6:5 7:00 7:5 8:30 9:5 20:00 20:5 2:30 22:5 23:00 23: Leistungsaufnahme Effektopptak kw kw Bilde : Sammenligning av energiforbruket til en eksisterende kompressorstasjon med nye anleggsvarianter i løpet av en dags drift avhengig av trykkluftbehovet og stasjonen kan dermed optimeres (bilde 2 a - c).. Driftsoptimering og controlling For å sikre en langsiktig lønnsom trykkluftforsyning, er det ikke bare et optimert kostnadsforhold som skal vises, men et effektivt overvåkings-/styringssystem må også ha nødvendig innsyn. Basisen er kompressorstyringen "Sigma Bilde 2 a: Grunnrisstegning av kompressorstasjonen i en bilfabrikk Bilde 2 b: P+I-skjema til den samme kompressorstasjonen Control", en industri-pc med fem forprogrammerte styringstyper og muligheten til å samle data som føres til et datanett. På nivået til den overordnede styringen finner vi en annen industri-pc, den allerede nevnte "Sigma Air Manager" (bilde 3). Ved siden av behovsriktig styring og overvåking av stasjonen er dens oppgave å samle alle relevante data og videresende disse over et standard nettverk (ethernet). Det kan skje via internett eller via prosesstyringsteknikk-software "Sigma Control Center". "Sigma Air Manager" gir med visningssystemet "Sigma Air Control" en oversikt, som kan hentes opp på PC'en, over alle kompressorene i stasjonen og deres viktigste driftsdata. På denne måten kan man raskt finne ut om stasjonen arbeider uten problemer, om vedlikeholds- eller feilmeldinger foreligger, og hvor høyt driftstrykket er. Informasjonsmengden kan fritt velges slik at for eksempel driftsog feilmeldinger kan spores, og grafiske fremstillinger av bl.a. energi- og luftforbruk kan genereres. Ikke minst gir systemet full kontroll av tider for utførelse av forebyggende vedlikehold. Dette moderne overvåkings- og styringsinstrumentet sørger for at kompressor-stasjonen alltid leverer riktig trykkluftmengde og - kvalitet, til optimerte kostnader. Bilde 2 c: Med computerbaserte 3-D-animasjoner kan man allerede på planleggingsstadiet spasere på liksom blant kompressorene, og se hvordan stasjonen vil ta seg ut. Bilde 3: "Sigma Air Manager" har flere fordeler, for det første en optimal koordinering av alle komponentene i kompressorstasjonen, deretter vesentlig forbedret tilgjengelighet og effektiv overvåking av trykkluftforsyningen. 27

16 3. Riktig planlegging av kompressorstasjonen (3) Trykkluft-behovsanalyse (ADA): Finne frem til nå-situasjonen Kun få kompressorstasjoner og trykkluftsystemer kan i dag briljere med optimert kostnadsstruktur. I alle andre tilfeller anbefales innstendig en systemoptimering. Basisen her er en detaljert trykkluftbehovsanalyse som ADA ("analyse av trykkluftutnyttelsen"), som vi i grove trekk allerede presenterte i Report 2/2000. I dette kapitlet forklarer vi hvordan nå-situasjonen i praksis skritt for skritt bestemmes. Hovedforutsetningen for analysen og en vellykket optimering, er et godt fortrolig samarbeid mellom brukeren og trykkluftfagmannen. For brukeren vil det bl.a. si at nødvendig informasjon blir stilt til rådighet i forkant.. Informasjon fra brukeren a) Grunnplan Som en generell orientering (bilde ) må det fremlegges en grunnplan av driften. Den bør inneholde hovedtrykkluftledning, koplingsledninger og kompressorens strømtilførselspunkter. I tillegg er opplysninger om rørledningsdimensjonering - og material samt om regulering av hovedtrykkluftforbruket og uttaket 28 Lageplan Plasseringsplan mit einzelnen med enkelte Netzsträngen nettgrenledninger Trykkluft Rød = 3" kabel Blå = 2" kabel Grønn = Kabel i gulvet Brun = ¾" kabel Luftkammer (trykkluftlager) Bilde : Plassering (grunntegning) av trykklufthovedledningen i en bedrift av luft med spesielt trykk og i spesiell kvalitet nødvendig. Kompressorrom b) Trykkluftens bruksområder Fordi trykkluft er et allsidig medium, er det helt nødvendig med mer informasjon om bruksområdet. Det bør informeres om trykkluften skal brukes som styreluft, til overflatelakkering, roterende verktøy, rengjøringsformål, prosessluft osv. c) Installerte kompressorer Ved siden av type og kompressorens byggemåte må det informeres om tekniske data som driftstrykk, leveringsmengde, effektopptak, hvilken type kjøling og i gitte tilfeller utnyttelse av restvarme. d) Trykkluftetterbehandling Når det gjelder trykkluftetterbehandling er det viktig om etterbehandlingen er sentral og/eller desentral og hvilken kvalitetsklasse som er nødvendig. De tekniske dataene til komponentene må også fremkomme. Et flytskjema sørger for nødvendig oversikt (bilde 2). e) Anleggsstyring og -kontroll Ved siden av enkeltkompressorens egenskaper, og først og fremst fordi Kompressorrom samspillet deres med stasjonens lønnsomhet har en utslagsgivende innflytelse, må det ikke mangle en beskrivelse av styrings- og kontrollteknikken. 2. Samtale bruker/trykkluftfagmann Hvis de nevnte informasjonene foreligger, bør trykkluftfagmannen settes inn i det samlede skriftlige materialet, som til slutt fører til en diskusjon om hvilke problemer det finnes i trykkluftforsyningen. Under dette punktet finner vi for lavt eller svingende trykknivå, dårlig luftkvalitet, lav utnyttelse av kompressoren eller problemer med kjølingen. 3. Gjennomgåelse av trykkluftsystemet Som regel er en gjennomgåelse av trykkluftsystemet meget lærerikt. Vi anbefaler å starte i den kritiske sonen, f.eks. der hvor kraftige Bilde 2: P&I-skjema over trykkluftproduksjon og etterbehandling (håndskisse) Bilde 3: Trykkfall i et trykkluftsystem trykkfall (bilde 3) eller dårlig luftkvalitet kan forventes. Erfaringsmessig vil dette dreie seg om sluttuttaket. Derfor anbefaler vi denne fremgangsmåten: a) Tilkoplingsslanger, trykkforminsker, vannutskiller Som oftest finner vi lekkasjer ved slangekoplinger til luftforbrukerne. Disse må derfor sjekkes nøye om det finnes skader eller lekkasjer. Når det finnes en trykkforminsker, må innstillingen (før- og ettertrykk) også testes under lastbetingelser (bilde ). Vannutskilleren som er installert før trykkforminskeren må P max 7,0 bar 6,0 bar 6,8 bar sjekkes for væske og skitt. Det samme gjelder for den loddrette (ovenfra og nedover) avgangsledningen (bilde 5). 6, bar b) Sperreinnretninger En vesentlig innflytelse på systemeffektiviteten har også tilstanden til forbindelsesledningene som ledes fra hovednettet. Sperreinnretninger hører inn under de kritiske punktene. Derfor må det kontrolleres om det for eksempel dreier seg om strømningsgunstige Bilde : "Storspiser av energi" desentral trykkforminsker med vannutskiller kulekraner med full gjennomgang hhv. stengeventil eller om det dreier seg om strømningsugunstige vannstengearmaturer hhv. vinkelventiler. Wasser Vann i im systemet? System? Test Kontroller durch ved Öffnen å åpne des Kugelhahnes kulekranen Renner Entweicht det vann Wasser ut etter nach at kranen dem er Öffnen? åpnet? Bilde 5: Vann i systemet? (test) c) Hovedrørledningsnett Når det gjelder hovedrørledningsnettet er det viktigst å finne frem til trange passasjer, og dermed grunnen til trykkfallet. d) Trykkluftetterbehandlingssystem Her er de viktigste testkriteriene det oppnådde trykkduggpunktet (tørrhetsgrad) og det oppståtte differansetrykket. Avhengig av bruksområde kan det også være nødvendig med ytterligere kvalitetstester. e) Kompressorstasjon Selve kompressorstasjonen kan naturligvis også vise til alvorlige feil. 0Først og fremst må oppstilling av maskinen, ventilasjonssystemet, kjølingen og rørplasseringen kontrolleres. Ut over dette må kompressorens totale koplingstrykkdifferanse, størrelsen på trykkluftlageret og målepunktet fastlegges, fordi kompressorene styres etter disse informasjonene. f) Fastlegging av målepunktene Etter gjennomgangen fastlegger trykkluftfagmannen målepunktene for forbruksanalysen sammen med brukeren. Minstekravet er en trykkmåling før og etter etterbehandlingen samt ved utgangen på trykkluftnettet.. Trykk- og luftforbruksmåling (ADA) Ved målingen av trykket og luftforbruket blir driften til kompressorstasjonen og trykkluftsystemet analysert med hjelp av moderne dataloggteknikk over en periode på minst 0 dager. Dataloggen registrerer de relevante måledataene og overfører disse til en PC, som utarbeider et detaljert forbruksdiagram. Det kjenner igjen trykkfall, trykk- og forbrukssvingninger, tomgangsegenskaper, pålast- og stillstandstider til kompressoren, sammen med tilordningen av den enkelte kompressoren til aktuelt trykkluftforbruk. For å kunne fullføre bildet, må også lekkasjene oppdages i løpet av målingen. Dette utføres som vist i kapittel 0, side 22, og krever bl.a. målrettet stenging av bestemte nettområder i løpet av helgen. 29

17 Rådgivning og analyser Planlegging Kundeservice SIGMA AIR UTILITY originaldeler Serviceavtaler

18 Leveringsprogram Skruekompressorer med SIGMA PROFIL Kjøletørker med SECOTEC energisparestyring Trykkluftnett Kondensatdrenering Kompressorstyringer med internett-teknologi Trykkluftetterbehandling (filter, kondensatavleder- og etterbehandling, adsorpssjonstørker, aktivkulladsorber) Blåsere med OMEGA PROFIL Transportable kompressorer med SIGMA PROFIL Stempelkompressorer for håndverkere og verksteder Trykklufttilbehør/trykkluftverktøy IMPRESSUM Utgiver: KOMPRESSOREN GmbH, Carl-Kaeser-Str. 26, 9650 Coburg, Tyskland, Tlf: , Faks: Internet: Redaktører: Michael Bahr (ansv.), Erwin Ruppelt Layout: Sabine Deinhart, Frank Heumann, Philipp Schlosser Fotografi: Michael Kaeser, Alexander Wachter, Marcel Hunger Trykk: Schneider-Druck, Weidhausen Ettertrykk, helt eller delvis, er ikke tillatt uten skriftlig samtykke fra utgiveren.

19 Kompressorer AS, Verpetveien 38, N-50 Vestby, Tlf Faks Internett: info.norway@kaeser.com P-200NOR/03 med forbehold om tekniske endringer!