6. Drucklufterzeugung
6.1 Gesamtdruckluftsystem
Ein Gesamtdruckluftsystem beinhaltet alle für die Arbeit mit Druckluft
benötigten Komponenten.
Generell besteht dieses System aus einer oder mehreren Verdichteranlagen,
der Druckluftaufbereitung, der Druckluftspeicherung und einem oder mehreren
Verteilernetzen.
Bei der Auswahl eines geeigneten Systems sind zahlreiche Gesichtspunkte
zu beachten. Diese können u.a. sein:
- Druckluftbedarf
(Addition aller Verbraucher, zusätzlich
Reserve für Verschleiß, Leckagen und
zukünftiger Erweiterungen)
- Leitungslängen, Leitungsquerschnitte
- Druckluftqualität
- Kosten (Anschaffungspreis, Kosten für Energie und Wartung)
Die Planung eines Druckluftsystems sollte so effektiv wie möglich durchgeführt
werden. Einerseits sollte die Druckluftmenge nicht zu groß gewählt
werden um keine unnötige Energie zu verbrauchen. Anderseits muss die
Druckluftmenge ausreichend sein um eventuelle Erweiterungen zuzulassen.
Gegebenenfalls müssen sogar zusätzliche Verdichteranlagen aufgestellt
werden, damit auch bei Störungen eine Druckluftversorgung gewährleistet
ist.
6.2 Bestimmung der Verdichtergröße
Bei der Auswahl des geeigneten Verdichters spielen zahlreiche Faktoren eine
Rolle.
Zur Dimensionierung der Anlage muss der benötigte Betriebsüberdruck
bestimmt werden. Hierbei richtet man sich zunächst nach den Verbrauchern.
Wenn unterschiedliche Druckluftverbraucher vorhanden sind, wählt man
den Betriebsüberdruck nach dem größten benötigten Überdruck
aller Verbraucher aus.
Ferner sollte man den Druckverlust in die Überdruckberechnung einfließen
lassen. Ist ein hoher Druckverlust zu erwarten, sollte man die Anlage diesem
höheren Bedarf anpassen.
Neben dem Betriebsüberdruck muss auch der Luftbedarf ermittelt werden.
Hierbei addiert man den Luftverbrauch der einzelnen Verbraucher.
Da nicht immer alle Verbraucher gleichzeitig und ununterbrochen betrieben
werden, ist ein „Gleichzeitigkeitsfaktor bzw. ein Einschaltdauerfaktor
zu berücksichtigen, der geschätzt werden muss.
Da im Betrieb Verluste (durch Leckagen, Verschleiß etc.) auftreten
können, sollte man eine Reserve in die Berechnung mit einfließen
lassen.
6.3 Rohrleitungsdimensionierung
Ein Druckluftnetz besteht aus drei verschiedenen Leitungsstufen:
- Hauptleitung:
Sie verbindet die Drucklufterzeugerstation mit dem Verteilernetz. Die Hauptleitung
sollte so dimensioniert sein, dass für zukünftige Erweiterungen
Reserven vorhanden sind.
- Verteilerleitung:
Sie verteilt die Druckluft innerhalb eines Verbraucherabschnittes. Sie kann
sowohl als Ring- oder Stichleitung als auch in einer Kombination von Ringleitung
mit integrierten Stichleitungen ausgeführt sein.
- Anschlussleitung:
Sie ist die Verbindung zwischen Verteilung und Verbraucher. Die Anbindung
der Anschlussleitung an der Verteilung soll nach oben aus der Verteilung
geführt werden, um zu vermeiden, dass Kondensat mit der Leitung austritt.
Die richtige Planung eines Druckluftnetzes hat einen direkten Einfluss auf
die Leistung der angeschlossenen Verbraucher und auf die Kosten der Druckluftproduktion.
Den benötigten Durchmesser ermittelt man unter der Berücksichtigung
des benötigten Volumenstroms und des zulässigen Druckverlustes.
Bei einem fest installierten Druckluftnetz sollte der Druckverlust vom Kompressor
zu dem am weitesten entfernten Verbraucher einen Wert von 0,1 bar nicht überschreiten.
Kritische Punkte in einem Druckluftsystem sind die Anschlusskomponenten.
Kupplungen, Schläuche oder Wartungseinheiten führen bei falscher
Auslegung zu einem hohen Verlust. Zusätzlich finden sich hier auf geringem
Raum viele Verbindungen, die leckagebehaftet sein können.
6.4 Schraubenverdichter
Der Schraubenverdichter besitzt als Hauptbestandteile zwei Schraubenläufer
in einem sie eng umschließenden Gehäuse.
Die Läuferzahnlücken bilden hierbei die Verdichtungsräume.
Über Saug- und Druckschlitze an den Enden des Gehäuses wird der
Verdichtungsvorgang (ohne Ventile) gesteuert.
Es gibt ölfreie und öleingespritzte Schraubenverdichter.
Schraubenverdichter mit ölfreien Verdichtungsräumen (absolut ölfreie
Druckluft) werden für Enddrücke bis 3 bar einstufig, für höhere
Drücke zweistufig (mehrstufig) ausgeführt.
Bei öleingespritzten Schraubenverdichtern sind bei einstufiger Bauweise
Enddrücke bis etwa 14 bar möglich. Um höhere Enddrücke
erreichen zu können werden auch hier zweistufige Varianten verwendet.
Das Öl dient bei öleingespritzten Schraubenverdichtern zur Abdichtung,
Kühlung und Schmierung.
Die Regelung der Schraubenverdichter erfolgt durch Aussetz- oder Leerlaufregelung.
Immer sind die Laststufen Volllast und Leerlauf möglich. Bei öleingespritzten
Maschinen kann auch Saugdrosselregelung erfolgen.
Weiterhin sind drehzahlgeregelte Kompressoren erhältlich, die so eingestellt
werden können, dass immer die jeweils benötigte Luftmenge anliegt.
Außer den vorgeschriebenen Sicherheitsventilen sind üblicherweise
weitere Überwachungsorgane vorhanden. Zum Beispiel Überwachung
Verdichter- temperaturen, Motortemperaturen, Drücke, Stromaufnahme und
dergleichen.
Falls eine der Sicherungen während des Betriebes anspricht, wird die
Verdichter- anlage gewöhnlich automatisch ausgeschaltet.
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