Effizienz, Zuverlässigkeit und vor allem schonende Ressourcennutzung und Energieersparnis bringen Entwickler und Anwender dazu, vorhandene Druckluftlösungen immer weiter zu optimieren. Moderne Druckluft-stationen sind umfangreiche Systeme mit Kompressoren, Kühlsystemen, Trocknern oder Filtern. Und selbst die einzelnen Komponenten haben wieder Sekundärsysteme wie zum Beispiel Lüftung oder Kühlwassersysteme. Zusätzlich werden moderne Druckluftstationen gerne in Wärmerückgewinnungsverfahren eingebunden, um einen möglichst optimalen energetischen Nutzen zu erzielen. Die Bandbreite und Anzahl der Einzelkomponenten eines kompletten Druckluftsystems kann somit recht umfangreich sein. So benötigt ein großer Getränkehersteller andere Komponenten als ein Lebensmittelbetrieb, der hauptsächlich Zutaten in Form von Schüttgütern verarbeitet.
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Beiden ist gemein, dass die Anforderungen an die Druckluftqualität hoch sind und es bei einem solch komplexen System eine Art ordnende Hand braucht. Hier kommen maschinenübergreifende Steuerungen wie etwa der Sigma Air Manager 4.0 ins Spiel. Sie überwachen die einzelnen Komponenten und stimmen diese aufeinander ab.
Bereits bisher war durch ihren Einsatz einiges an Optimierung möglich. So können übergeordnete Steuerungssysteme schon seit einiger Zeit verschiedene Kompressoren mit unterschiedlichen internen Regelungen so optimieren, dass sie bei bester Energieausnutzung immer den benötigten und vorgegebenen Betriebsdruck liefern.
Kommunikation verbessert
Doch gab es auch Punkte, die noch deutlich Verbesserungspotenzial in sich trugen. So bot zum Beispiel die Kommunikation zwischen Komponenten und Steuerung noch sehr viel Entwicklungs- und Verfeinerungspotenzial. Manche Kompressoren verfügen nicht über integrierte Steuerungen, die die Zustände der Kompressoren erkennen und weitergeben, sondern sind nur mit sogenannten potenzialfreien Kontakten ausgestattet, die es lediglich erlauben, den Grundzustand des Kompressors (läuft/läuft nicht) zu übermitteln.
Hinzu kommt, dass die große Bandbreite an unterschiedlichen, miteinander nicht oder nur kaum kompatiblen Bus-Systemen, die auf dem Markt sind, es schwer macht, alle notwendigen Informationen über den Zustand der Anlagen weiterzugeben.
Zeitgemäße Bus-Systeme auf der Basis von Ethernet ermöglichen eine einfachere Einbindung und die Übermittlung sehr vieler Daten. Anlagen, die bereits mit modernen internen Steuerungen ausgestattet sind, greifen deshalb bereits auch auf Ethernet als Kommunikationsmittel zurück, um mit anderen Systemen vernetzt zu kommunizieren.
Das ganze System im Blick
Bei der aktuellen Generation von Steuerungen handelt es sich nun um regelrechte Druckluftmanagementsysteme. Diese agieren genauso wie eine übergeordnete Steuerung, können aber noch viel mehr. Sie ermitteln die Daten der angeschlossenen Komponenten und Messpunkte über Ethernet und sind in der Lage, sie ohne Einschränkungen auf ein zentrales Leitsystem zu übertragen und auszuwerten.
Die Art und Weise, mit der die Daten ermittelt werden, bietet unterschiedliche Möglichkeiten der Nutzung. Das Managementsystem optimiert das Druckluftsystem. Zum Beispiel werden die Kompressoren und Aufbereitungskomponenten immer so zu- und abgeschaltet oder laufen in Teillast, dass die Druckluftmenge und -qualität immer dem aktuellen Bedarf optimal entspricht. Natürlich unter dem Gesichtspunkt der Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit.
Zusätzlich überwachen die Druckluftmanagementsysteme auch alle relevanten Randparameter, zum Beispiel die Temperatur und die Drücke im Kompressor und bei der Druckluftaufbereitung oder die Umgebungsbedingungen. Das heißt, es lässt sich auch überprüfen, ob die Kühlung für die Kompressoren entsprechend arbeitet oder ob die Umgebungsbedingungen (Temperatur, Druck) den nötigen Voraussetzungen entsprechen. Wird Wärmerückgewinnung betrieben, werden auch alle hierfür relevanten Parameter mit in das Managementsystem eingebunden.
Vorausschauende Wartung
Beim reinen Betrieb der Anlage allein hört der Fortschritt allerdings nicht auf. Ein wesentlicher Punkt für eine möglichst kostengünstige Drucklufterzeugung ist auch die Wartung. Schlecht gewartete Anlagen, mit zum Beispiel verschmutzten Kühlern oder Filtern, sind auch in der spezifischen Leistung schlechter.
Neue Druckluftmanagementsysteme ziehen deshalb auch den Parameter der Wartung schon in Betracht und beziehen diesen in die Gesamtoptimierung mit ein. Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung) bringt auf Dauer neben der Energie- auch eine Kostenersparnis mit sich und verbessert die Werterhaltung der Gesamtanlage. Durch die komplexere Überwachung wird auch eine Vorausschau möglich.
Diese Überwachung kann sowohl firmenintern geschehen als auch durch einen externen Dienstleister. Anbieter von Druckluftsystemlösungen ermöglichen Betreibern die Fernüberwachung ihrer Anlagen. Dabei werden nicht nur die Betriebsparameter für die tägliche Drucklufterzeugung im Auge behalten, sondern die Anlage wird auch im Hinblick auf ein Lifecycle-Management immer wieder überprüft. So können potenziell steigende oder auch sinkende Bedarfe frühzeitig erkannt und die Druckluftstation entsprechend optimiert werden.
Dokumentation und Management
Zusätzlich zur Steuerung der Anlage selbst ermöglichen die Druckluftmanagementsysteme die Erfassung, Weiterleitung und Auswertung wichtiger Daten für die Dokumentation nach ISO 50001. Die Managementsysteme erfassen Daten über den Luftverbrauch oder, sofern genutzt, die Wärmerückgewinnung und rechnen sie automatisch in Kosten um, die dann wiederum den einzelnen Positionen zugeordnet werden können. Die Nutzung dieser Funktionen, einschließlich der Visualisierung, erfolgt webbasiert mit Standardbrowsern, ohne dasss eine Zusatzsoftware notwendig ist.
Smart, sicher, effizient
Managementsysteme wie zum Beispiel der Sigma Air Manager 4.0 optimieren die Druckluftversorgung. Sie steuern nicht nur die Kompressoren gemäß Druckluftverbrauch, sondern überwachen und steuern auch das Gesamtsystem und seine Randsysteme unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten. Zudem verbessern sie die Auswertungsmöglichkeiten der Daten und ermöglichen neben vorausschauender Wartung auch Fernüberwachung und Lifecycle-Management. Das bringt mehr Betriebssicherheit bei genaueren Informationen über das eigene System und die Betriebskosten reduzieren sich insgesamt.
Kaeser Kompressoren SE, Coburg
Autor Gerhart Hobusch
Projektingenieur,
Kaeser
Autorin Daniela Koehler
Pressesprecherin,
Kaeser
