Auf den Punkt erzeugt

Norbert Barlmeyer

Das Südharzer Gipswerk produziert in Sulzheim, einem von vier Produktionsorten des Unternehmens, seit ca. 60 Jahren Gips, der dort unmittelbar vor der Haustür abgebaut wird. Produziert werden hochwertige Spezialgipse u. a. für die Herstellung von Keramikformen und Schulkreide. Ferner werden überwiegend für den deutschen Markt Maschinen-, Handputz- und Stuckgipse für den Bausektor hergestellt. Die jährliche Gesamtproduktion im Werk Sulzheim liegt aktuell bei ca. 150 000 t. „Druckluft benötigen wir für zwei Bereiche: zur Steuerung unserer Produktionsanlagen in kleinerer Menge, aber mit höherem Druck. Außerdem brauchen wir sie in großer Menge, aber mit einem niedrigen Druck, für die pneumatische Förderung unserer staubförmigen Produkte in einem umfangreichen Rohrleitungssystem“, erläutert Werksleiter Helmut Weiss. Die Förderluft muss dabei zwei wichtige Voraussetzungen erfüllen: Sie muss für eine hohe Qualität der Produkte ölfrei verdichtet sein, und es muss ganzjährig eine Drucklufttemperatur von ca. +50 bis +70 °C sichergestellt sein. Bei dieser Temperatur gibt Gips kein Wasser ab, dehydriert also nicht. Außerdem wird sichergestellt, dass der Gips im Winter keinen Kälteschock bekommen kann. Zur Erzeugung dieser Förderluft setzt das Unternehmen auf dem Werksgelände dezentral installierte Drehkolbengebläse ein. Außerdem arbeiten in einer zentralen Druckluftstation zwei ölfrei verdichtende Schraubenverdichter und ein weiteres Drehkolbengebläse. Die zentrale Station befindet sich in unmittelbarer Nähe eines Ursprungssilos, aus dem das bereits pulverförmige Rohmaterial durch ein Rohrleitungssystem zu den einzelnen, bis zu 200 m entfernten Weiterverarbeitungsanlagen gefördert wird. Zu diesem pneumatischen Fördersystem sieht Werksleiter Weiss keine Alternative, weil es keine Lösung gibt, die mit einer so hohen Leistungsfähigkeit, Wirtschaftlichkeit und Wartungsfreundlichkeit arbeitet. Die ölfrei verdichtete Druckluft wird mit max. 3 bar (abs.) in die Transportleitung eingespeist. In diese Transportleitung tritt der pulverförmige Gips in präziser Dosierung unterhalb des Ursprungssilos in einer Übergabestation ein. Dazu Werksleiter Weiss: „Die Kunst liegt darin, die Druckluftmenge und die Eintrittsmenge der Gipssorten mit unterschiedlichem Schüttgewicht so optimal wie möglich aufeinander abzustimmen. Ziel ist es, mit einer möglichst kleinen Druckluftmenge eine möglichst große Gipsmenge bis an das Ende der Förderleitungen zu transportieren.“

Seit Februar 2008 arbeitet in der zentralen Druckluftstation ein ölfrei verdichtender, riemengetriebener Schraubenkompressor VML 18 R der Aerzener Maschinenfabrik. Die Anlage der Delta-Screw-Generation 5 liefert einen Ansaugvolumenstrom von ca. 1000 Nm3/h mit einem Austrittsdruck von max. 3,0 bar (abs.) Sie wird von einem besonders energieeffizient arbeitenden Motor der Klasse EFF1 mit 75 kW Nennleistung angetrieben. Weil die Druckluft nur unterhalb des Ursprungssilos in das Transportnetz eingespeist wird, muss sichergestellt sein, dass der Gips immer in Bewegung ist und nicht durch Ablagerungen im Leitungssystem zu Verstopfungen führt. Damit evtl. auftretende Ablagerungen nicht zum Abschalten des Verdichters führen, ist ein Überstromregler vorgesehen. Er wird bei der pneumatischen Förderung von der Menge des in das Leitungssystem eingetragenen Fördergutes bestimmt. Der Verdichter komprimiert gegen das System: sinkt der Druck im Fördersystem, reduziert sich parallel die Leistung des Verdichters. Im konkreten Fall verfügt der Motor zwar über eine Nennleistung von 75 kW, seine max. Kupplungsleistung beträgt aber nur 57 kW. Das Rohrleitungssystem gibt über seine Widerstände den Druck vor. Dementsprechend entwickelt sich die Leistungsaufnahme des Verdichters. Fordert das Leitungssystem 10 % weniger Druck, vermindert sich die Leistungsaufnahme analog.

Die leistungsfähigere Verdichteranlage ersetzt einen 16 Jahre alten Aerzener Schraubenverdichter VM 137 D mit einem Anlagenvolumenstrom von ca. 850 Nm³/h. Die noch vorhandene baugleiche Anlage, ebenfalls Baujahr 1992, bedient im Normalfall einen anderen Betriebsbereich, kann aber in Sonderfällen als Redundanzanlage für den VML 18 R eingesetzt werden. Außerdem arbeitet in der zentralen Station ein Aerzener Drehkolbengebläse des Baujahres 1992. Die von dieser Anlage diskontinuierlich erzeugte Druckluft wird über ein separates Rohrleitungssystem in den Silobehälter eingeblasen und verhindert dort im Austrittsbereich ein Verdichten des Materials und damit ein Verstopfen des Austritts. Die zur Verdichtung erforderliche Zuluft tritt von außen über ein Kanalsystem in die ganzjährig frostfreie Station ein. Eine Aufbereitung der für die pneumatische Förderung durch ölfreie Verdichtung erzeugten Druckluft ist bei der Gipsproduktion nicht erforderlich. Eine Alternative zu diesen Anlagen hat es für Weiss bisher nicht gegeben: „Durch ihre schmale, kompakte Bauform mit Schallhaube und durch die Möglichkeit der Wand-an-Wand-Aufstellung aufgrund des frontseitigen Bedienkonzeptes ist der neue Kompressor bei der Enge in unserer Station besonders geeignet.“ Werkstattleiter Anton Konrad schätzt neben der Zuverlässigkeit besonders die Wartungsfreundlichkeit und den geringen Wartungsaufwand der Aggregate. Laufende Kontrollen und normale Wartungen werden durch eigenes Personal und nur Generalüberholungen durch Aerzener-Mitarbeiter durchgeführt. Selbst nach Laufzeiten von 75 000 Betriebsstunden war bisher kein Austausch wesentlicher und teurer Komponenten erforderlich.

Der Schraubenverdichter VML 18 R wird aus Sicherheitsgründen in Abstimmung mit dem Mischbetrieb und der Produktionsanlage grundsätzlich von Hand eingeschaltet. Er liefert kontinuierlich die vorgegebene Druckluftmenge mit einem max. Höchstdruck von 3 bar. Die Anlage wurde im Vorfeld der Kaufentscheidung durch eine detaillierte Auslegung maßgeschneidert auf die Anforderungen des Fördersystems in Sulzheim abgestimmt. Dabei musste nicht nur ein schwankendes Schüttgewicht, sondern auch der zusätzliche Bedarf für die Abreinigung der Filterflächen in den Zielsilos berücksichtigt werden. Für die Einhaltung des konstanten Höchstdrucks wurde die Anlage mit einem Überströmregler ausgerüstet. Er öffnet, sobald der eingestellte Druck im angeschlossenen System überschritten wird. Dann verhindert ein kontrolliertes Abblasen das Überschreiten des Verdichtungsenddrucks und garantiert so die geforderte Kontinuität der pneumatischen Förderung unter optimalen Bedingungen. Der Verdichter schaltet nach dem Erreichen des vorgegebenen Enddrucks also nicht ab, weil sich bei einer pneumatischen Förderung das im Leitungssystem befindliche Material dann sofort absetzen und die Leitungen verstopfen würde. Sie könnten dann nur mit hohem manuellem Einsatz gereinigt werden. Der Überströmregler arbeitet mit sehr hoher Regelgenauigkeit, kurzer Ansprechzeit und unabhängig von Fremdenergie durch einen vordruckgesteuerten Membranantrieb. Ein Austrittsschalldämpfer kann zur Reduzierung des Schalldruckpegels um bis zu 20 dB nachgeschaltet werden. Die Abschaltung des Verdichters erfolgt in Sulzheim vollautomatisch, sobald der aktuelle Silo befüllt und die zugehörige Rohrleitung freigeblasen wurde.

„Bei unserer Förderlufterzeugung konnten wir fast ein ideales 1:1-Verhältnis erreichen. Wir gehen davon aus, dass wir die erzeugte Förderluft in 99,5 % der Verdichterlaufzeit zur Förderung unserer staubförmigen Güter in unserem Transportsystem einsetzen. Dieses optimale Ergebnis verdanken wir zunächst dem Anlagenbauer, der die erforderliche Luftmenge sehr genau ermittelt hat. Auf der Basis dieser Vorgabe haben die Spezialisten einen maßgeschneiderten, energieoptimierten Verdichter geliefert, sodass wir die Materialförderung mit höchstmöglicher Wirtschaftlichkeit durchführen können. Unser Ziel, mit möglichst wenig Druckluft möglichst viel Material zu transportieren, haben wir mit einer Punktlandung erreicht“, lobt Werksleiter Weiss.

cav 406

Der Schraubenverdichter VML 18 R gehört zur neuen Kompressorenbaureihe Generation 5. Diese steht zurzeit als riemengetriebene Ausführung für Überdruck-, Unterdruck- und Stickstoffanwendungen zur Verfügung. Durch das speziell für die Delta-Screw-Generation 5 entwickelte Schallhaubensystem wurde die Schallpegelminderung von ca. 5 bis 6 dB(A) erfolgreich umgesetzt. Die Baureihe umfasst sieben Baugrößen für Ansaugvolumenströme von ca. 270 bis 2600 m³/h, Antriebsleistungen von 55 bis 200 kW und Überdrücke bis 3,5 bar. Im Unterdruckbetrieb können die VML-Verdichter bis 70 % Vakuum eingesetzt werden, als Sonderausführung bis zu 85 % Vakuum. Der Kühlluftventilator wird bei diesen Anlagen auf der verlängerten Motorwelle montiert. Er arbeitet deshalb ausfallsicher, überwachungsfrei und ohne zusätzliche Fremdenergie.

Als Umsetzung der europäischen Maschinenrichtlinie 94/9/EG für explosionsgefährdete Bereiche sind die Verdichteranlagen der Generation 5 speziell auf die Kategorien 2 und 3 für Staub- und Gaszonen zugeschnitten und zertifiziert. In aufwendigen Tests unter Praxisbedingungen konnte das Schalldämpfungssystem zusätzlich als Funkensperre zertifiziert werden. Dadurch kann auf externe Funkensperren verzichtet werden.

Platz kostet Geld. Deshalb wurden die Aggregate so konstruiert, dass sie ohne Nachteile für Service- und Wartungsarbeiten direkt nebeneinander (Side-by-Side) aufgestellt werden können. Alle Wartungsbereiche sind ohne Einschränkung von Bedienung und Wartung ausschließlich von der Frontseite erreichbar. Außerdem kann der Ölstand jetzt ohne Prozess- bzw. Produktionsunterbrechung bei laufender Maschine von außen kontrolliert werden.

Da die Life-Cycle-Costs eines Kompressors bis zu 90 % durch den Energieverbrauch bestimmt werden, wurden die Aggregate durch eine Reihe konstruktiver Maßnahmen energetisch optimiert:

Der auf einer Wippe montierte Antriebsmotor sorgt durch sein Eigengewicht stets für eine optimale Riemenspannung, sodass jegliches Nachspannen – auch nach längerer Betriebszeit – entfällt. Der Riemenantrieb reduziert den Wartungsaufwand und senkt die Life-Cycle-Costs. Außerdem ermöglicht dieses Antriebsprinzip die nachträgliche Anpassung der Leistungsdaten durch einfaches Wechseln der Keilriemenscheiben und ggfs. des Antriebsmotors.

Gerneration 5 im Überblick

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