Energiesparende Kolbenkompressoren

Beim Gerolsteiner Brunnen überstieg die Nachfrage nach ölfreier Druckluft die Liefermenge von zwei ölfrei verdichtenden Schraubenkompressoren. Diese haben eine Leistung von jeweils 200 m³/h bei einem Höchstdruck von 8 bar. Um den Engpass zu beseitigen, entschied sich das Unternehmen für die Anschaffung von ölfrei verdichtenden Champion-Kolbenkompressoren, Typ 135T, mit einer Liefermenge von jeweils 762 m³/h. Ein wesentlicher Grund für diese Anschaffung waren die im Vergleich mit der Schraubentechnik deutlich geringeren Energiekosten. In zwei Jahren will Gerolsteiner zwei weitere Champion-Verdichter als Ersatz für zwei ölgeschmierte Rotationsverdichter anschaffen, die jetzt noch ein zweites Netz versorgen. Wenn die Entscheidung für die geplante Eigenfertigung von PET-Flaschen positiv ausfällt, sind ölfrei verdichtende Kolbenkompressoren ohnehin unumgänglich, weil sie bei den benötigten höheren Drücken äußerst zuverlässig arbeiten.

Die ölfrei verdichtenden Champion-Kolbenkompressoren haben einen spezifischen Leistungsbedarf von 9,5 kW/m3. Dieser Wert liegt für ölfrei verdichtende Schraubenkompressoren bei 11,63 kW/m3. Der etwas höhere Anschaffungspreis der Champion-Kolbenkompressoren einschließlich des Kühlwasser-Rückkühlsystems amortisierte sich bereits nach ca. drei Monaten durch die eingesparte Energie.

Bei der Berechnung der Amortisationszeit haben die Planer bei Gerolsteiner eine jährliche Laufzeit von 5626 Betriebsstunden angenommen. Bei einer Leistungsbedarfsdifferenz von 13,5 kW (umgerechnet auf einen identischen Volumenstrom von 762 Nm3/h) und einem Strompreis von etwa 0,15 DM/kWh ergibt sich für den Grundlast-Kompressor eine jährliche Energieeinsparung von 11 390,00 DM. Für den Spitzenlast-Kompressor beträgt die Einsparung bei einem Vollast-Anteil von 70% 7973,00 DM und für den Leerlauf-Anteil von 30% 3949,00 DM. Durch die jährliche Energie-Gesamteinsparung von 23 300 DM haben sich die zwei Verdichter rein rechnerisch nach 10 Jahren selbst bezahlt.

Die ölfrei verdichtenden Champion-Kolbenkompressoren überzeugen aber nicht nur durch ihre besondere Wirtschaftlichkeit, sondern auch durch ihre robuste Technik. Die Baureihe umfasst vier Modelle mit Liefermengen von 468 bis 1056 m3/h bei einem Höchstdruck von 8 bar. Weiterhin bieten die Verdichter folgende Vorteile:

• Niedrige Leistungsaufnahme, die eine Senkung der Stromkosten um bis zu 20% ermöglicht,

• geringe Anschlussleistungen sorgen für reduzierte Kosten bei der elektrischen Installation,

• weitgehende Vermeidung von Leerlaufzeiten durch serienmäßige Halblast-Steuerung,

• Sensorsteuerung für schmale Druckbänder und niedrige Verdichtungsenddrücke,

• geringer Kühlwasserbedarf und

• Grundlastwechsel-Steuerung für eine besonders wirtschaftliche und sichere Druckluft-Erzeugung.

Die direktgekuppelten, kreuzkopfgeführten Anlagen mit ölgeschmiertem Kurbelgehäuse können zwischen 4 bar und dem Höchstdruck von 12 bar gefahren werden. Sie arbeiten doppeltwirkend und zweistufig. Die Verdichter mit je acht Druck- und Saugventilen (Standzeiten bis 20 000 Betriebsstunden) sind auf Langlebigkeit ausgelegt. Sie zeichnen sich durch niedrige Strömungsgeschwindigkeiten, anlagenschonende Drehzahlen von nur 1000 1/min, niedrige Kolbengeschwindigkeiten und bestmöglichen Massenausgleich durch V-Bauweise aus. Effiziente Rohrbündelkühler nach jeder Stufe ermöglichen Druckluft-Austrittstemperaturen von etwa 10 °C über der Kühlwasser-Eintrittstemperatur.

Dank der standardmäßigen Mikroprozessorsteuerung Delcos 3000 mit potentialfreiem Ausgang, integrierter Grundlast-Wechselschaltung und Dateneingabe über ein Klartextmenü können die Anlagen mit sehr schmalem Druckband nahe am benötigten Netzdruck betrieben werden. Bereits vor Erreichen der definierten Grenzwerte und vor dem Abschalten der Anlage wird eine Warnmeldung ausgegeben. Ein Störspeicher gibt Auskunft über Anzahl, Art und Zeitpunkt der letzten Störung. Ein Kompressor mit Betriebsstörung wird in der Grundlastwechsel-Reihe sofort an die letzte Stelle geschoben. Nach Beseitigung der Störung wird der Kompressor wieder auf seiner ursprünglichen Position eingereiht. Wartungsintervalle für eine automatische Überwachung kann der Anwender individuell einstellen. Über einen integrierten Timer kann man beispielsweise den Start zum Schichtanfang und den Stopp zum Schichtende oder Druckabsenkungen für Nebenzeiten einstellen. In der Statusanzeige der Delcos-3000-Master-Maschine hat der Betreiber jederzeit einen Überblick über die Betriebszustände aller angeschlossenen Kompressoren. Volllast, Halblast, Leerlauf und Störung sind hier für jeden einzelnen Kompressor erkennbar.

Die Steuerung Delcos 3000 enthält außerdem die abschaltbare Halblaststeuerung. Im druckabhängigen Betriebszustand „Halblast“ halbieren sich Liefermenge und Leistungsaufnahme ohne Wirkungsgradverlust. Bereits bei zwei gleichgroßen Champion-Verdichtern ergibt sich – wie im Beispiel Gerolsteiner – eine feinstufige Anpassung in Schritten von 25%. Da beide Verdichter bei Gerolsteiner bedarfsabhängig durch Ventilabhebung im Halblast- oder Vollastbetrieb gefahren werden können, ermöglichen die Leistungsabstufungen von 380, 760, 1140 und 1500 m3/h die optimale Anpassung an schwankenden Druckluftbedarf.

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