Druckluft nach Bedarf

Mit frequenzgeregelten Aggregaten sind Druckluftanlagen rund um die Uhr auf wechselnde Anforderungen eingestellt. Ein Kompressor mit Frequenzregelung ist immer dann ideal, wenn der aktuelle Bedarf über die Abdeckung der Grundlast hinaus geht. Leistungsfähige elektronische Steuerungen verbinden geregelte und ungeregelte Kompressoren zu einer bedarfsabhängig arbeitenden Gesamtstation.

Die Frequenzregelung ermöglicht eine sehr breite Liefermengenregelung von 25 bis 100 %. Die Anpassung an den Druckluftbedarf erfolgt durch stufenlose Drehzahländerung des Antriebsmotors, der durch einen Frequenzumrichter angesteuert wird. Gleichzeitig wird dadurch die Drehzahl der Verdichterstufe verändert. Der Frequenzumrichter ermöglicht weiche Starts und Stopps des Antriebmotors. Die Anlaufströme liegen ohne Stromspitzen beim Einschalten im Bereich der Nennströme. Gerade bei größeren Antriebsleistungen ist dies ein Vorteil in der Energiebereitstellung. Sinkt die Liefermenge unter 25 %, arbeitet der Kompressor unwirtschaftlich. Je nach Schaltzyklus schaltet der Kompressor dann aus oder arbeitet im Leerlaufbetrieb weiter. Da ein Schraubenkompressor meist nicht sofort abschaltet, sondern erst für einige Zeit in den Leerlauf geht, wird genau dann unnötig Energie verbraucht. Durch die variable Anpassung der Liefermenge werden Schaltvorgänge und Leerlaufbetrieb aber weitgehend vermieden, so dass der Schraubenkompressor tatsächlich in dem für ihn günstigen Durchlaufbetrieb arbeiten kann.

Die Leistungsaufnahme eines frequenzgeregelten Kompressors ist – bedingt durch die Verluste des Frequenzumrichters – bei Volllast etwa 3 bis 5 % höher, als die eines ungeregelten Kompressors. Demgegenüber hat die Frequenzregelung jedoch den unbedingten Vorteil, dass bei einer Regelung der Liefermenge durch die Drehzahl des Motors und damit der Drehzahl der Verdichterstufe, die Leistungsaufnahme gleichzeitig nahezu proportional abnimmt. Die Vorteile der Frequenzregelung liegen daher bei der Regelung in kleineren Liefermengenbereichen, wo etwa eine Proportionalregelung (stufenlose Leistungsregelung) über den Ansaugregler unwirtschaftlich arbeitet. Anhand des Vergleichs der beiden Regelkennlinien in der Abbildung erkennt man, dass bei durchschnittlichen Liefermengen von 100 bis circa 85 % die stufenlose Leistungsregelung über den Ansaugregler Vorteile hat und darunter die Frequenzregelung weit wirtschaftlicher arbeitet. Daraus ergibt sich der ideale Einsatzbereich für die Frequenzregelung bei stark schwankendem Druckluftbedarf bis in kleine Liefermengenbereiche. Durch den sehr breiten Regelbereich bei der Frequenzregelung ist es auch bei kleinem Druckluftbedarf möglich, die Liefermenge diesem Bedarf anzupassen.

Durch die Liefermengenanpassung kann der reale Druckluftnetzdruck im Idealfall bis auf 0,1 bar konstant auf dem benötigten Netzdruck gehalten werden. Die bei ungeregelten Kompressoren durch die Differenz zwischen Ein- und Ausschaltdruck vorgegebene Überverdichtung wird so vermieden. Das spart pro bar Höherverdichtung zwischen 6 und 10 % Energie ein. Durch die sehr breite, kontinuierliche Volumenstromregelung ist die Frequenzregelung sehr gut geeignet als Einzelkompressor sowie als Spitzenlastkompressor im Kompressorenverbund. Bei der Produktion sehr großer Mengen an Druckluft, insbesondere auch ölfreier Druckluft, geht die Rechnung immer dann gut auf, wenn z.B. Turbokompressoren für die Grundlast und regelbare Schraubenkompressoren für die Spitzenlast miteinander in einer Gesamtlösung kombiniert werden.

Bei Boge entwickelt sich der Full-Feature-Kompressor mit Frequenzregelung, Druckluftkältetrockner und Kondensatmanagement zum Hit. Weil der separate externe Schaltschrank für die Frequenzregelung entfällt, ist der gesamte Platzbedarf damit deutlich geringer und die Flexibilität bei der Aufstellung der Anlage wesentlich erhöht. Wirtschaftliche Drucklufterzeugung, effiziente Frequenzregelung und auf Wunsch auch effektive Drucklufttrocknung auf kleinstem Raum bietet beispielsweise die SF/SDF-24–2-Baureihe. Durch intelligente Anpassung der Liefermenge an den wechselnden Bedarf lassen sich Stromkosten effizient einsparen. Mit einer kontinuierlichen Volumenstromregelung von 25 bis 100 % decken die Modelle bei 18,5 kW Motorleistung effektive Liefermengen von 0,44 bis 3,05 m³/min ab. Der Höchstdruck liegt bei 8, 10 oder 13 bar. Der Frequenzumrichter mit Leistungsteil und separater Steuerung ist Platz sparend im Gehäusedesign integriert. Eine leistungsfähige komfortable Ratio-Maschinensteuerung ist Standard. Mit übersichtlichen Anzeigen im LC-Display macht sie klar und unmissverständlich die jeweiligen Betriebszustände der Maschine transparent. Größere Druckluftmengen lassen sich mit der Baureihe SF 60–2 bis SF 150 erzeugen. Die Schraubenkompressoren mit integrierter Frequenzregelung und Kältetrocknung sowie 45- bis 110-kW-Antrieben decken einen Druckluftmengenbereich von 1,3 bis 18,4 m³/min ab.

cav 419

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