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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
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