Persluchtgereedschap en leidingen

Binnen het totaalgamma van materialen en gereedschappen ontwikkelden we een bijzondere expertise in compressoren. Voor elke mogelijke toepassing van perslucht hebben wij de juiste machine in huis. Wij werken hiervoor uitsluitend samen met gerenomeerde A-merken zoals KAESER. Naast de verkoop kan u op ons vertrouwen voor alle onderhoud en herstelling van compressoren.

10% TOTALE ENERGIEVERBRUIK NAAR PRODUCTIE PERSLUCHT

Energiebesparing is meer dan een modewoord geworden. Het ligt tegenwoordig steeds meer aan de basis van de ontwikkeling van allerlei systemen. Zo ook bij het ontwerpen en vervaardigen van compressoren. Fabrikanten schenken tegenwoordig veel aandacht aan de energiezuinige werking van industriële compressoren. En dat uit zich in een aantal specifieke concepten en ‘maatregelen’ om de energierekening van de klant zo laag mogelijk te houden. In dit artikel bespreken we de voornaamste inspanningen om de kosten te kunnen drukken bij de productie van perslucht.
Door Philip Viane

AANDACHT VOOR ENERGIE

Persluchtproductie

Wat velen zich nog niet ten volle realiseren, is dat het besparen op energieuitgaven voor de productie van perslucht veel meer is dan enkel het kiezen van een juiste, energie­zuinige compressor. Zoals de subtitel van het stuk aangeeft, maakt de perslucht­productie een grote brok uit van het totale energieverbruik van een onderneming. Als men slecnts 1 % van de aangehaalde 10% kan uitsparen, dan heeft dat al een serieuze impact op de energiebalans van een bedrijf.

Energievreters

Ongeveer 80% van de ‘life time cost’ van een industriële compressor bestaat uit energiekosten. Het ligt dus voor de hand dat energie­zuinige compressoren steeds meer aandacht genieten.

INSTALLATIE

Een ander gegeven dat niet tot iedereen is doorgedrongen, is dat alle elementen/componenten binnen het persluchtnet geoptimaliseerd dienen te worden. Alle onderdelen dragen namelijk bij tot de kwaliteit van de perslucht en tot een reductie van het energie­verbruik. Ook in bestaande installaties kan het energieverbruik geminimaliseerd worden. Een tweetal voorbeelden …

Lekken zijn puur verlies

Metingen wijzen uit dat er tussen 10 en 70% van het geïnstalleerde vermogen aan perslucht verloren gaat, door de aanwezigheid van lekken. Het gemiddelde ligt daarbij tussen 20 en 30%. Bij een bestaande installatie kunnen persluchtlekken gemakkelijk worden opgespoord met de daarvoor geschikte apparatuur.

Verbindingen en persluchtbehandeling

Het gebeurt steeds vaker dat er aanpassingen aan het persluchtnet worden uitgevoerd door mensen zonder voldoende kennis van zaken. Het zou niet meer de eerste keer zijn dat er verbindingen worden gemaakt met koppelingen met een te kleine diameter. Worden er dergelijke verbindingen gemaakt, dan verliest men niet enkel telkens een paar honderd milligram aan druk, ook de energiekosten lopen ongewenst op. Maakt men bijvoorbeeld een persluchtnet van een paar honderd meter lang te nauw, dan wordt er een abnormaal grote drukval gecreëerd. Een drukval die schommelt tussen 100 en 150 gram is aanvaardbaar, een drukval van 500 gram of meer betekent dan weer dat de compressor initieel een halve kilo of meer moet oppompen. Per bar extra die geproduceerd dient te worden, wordt er tussen 7 en 10% meer energie gevraagd. Een onoordeelkundige aansluiting kan dus een fameuze impact hebben op het verbruik, en dat uitsluitend omdat er te kleine koppelingen worden voorzien.

Voornaamste inspanningen

Besparen op de energiekosten ligt, zoals gezegd, steeds meer aan de basis van de ontwikkelingen van compressoren. Er zijn tegenwoordig tal van nieuwe ‘maatregelen’ en technieken om energie te besparen of te recupereren. Hierop volgend, een overzicht van de voornaamste inspanningen.

Elektronische sturingen

Voor er sprake was van elektronische sturingen, werden compressoren geregeld door een drukschakelaar en een timer.

 

WAT BETEKENT EEN VERBINDING MET EEN VERKEERDE KOPPELING VOOR DE SCHRIJNWERKER?

Stel, u heeft in het atelier een machine die gemiddeld om en bij de 2 m3 perslucht verbruikt en waarvoor bij de verbindingen (in het persluchtnet) gebruik werd gemaakt van koppelingen met een diameter van 3/8″. In dit geval moet u er zich van bewust zijn dat deze machine, in dat opzet, nooit naar behoren zal functioneren en dat deze niet in staat zal zijn het gewenste rendement te realiseren. Daarnaast zijn er bijvoorbeeld ook nog altijd heel wat mensen die niet beseffen dat als een gereedschap (bv. schroevendraaier) 500 gram te laag in druk zit, men te kampen kan hebben met een daling van het vermogen (tot 20%) van het gereedschap. Men merkt een daling in vermogen en men denkt dit te kunnen oplossen met de aankoop van een zwaardere machine. Het is hier dat heel wat mensen een inschattingsfout maken. Enige boosdoener is ook hier weer een koppeling die te klein is.

Wat

Elektronische sturingen houden rekening met een uitgebreid aantal parameters en zorgen ervoor dat de compressoren zo slim mogelijk ingeschakeld worden om zo weinig mogelijk nullasturen te genereren. Het uitschakelen of de reductie van nullasturen zorgt op zijn beurt voor een opmerkelijke energiebesparing.

Werking

Elektronische sturingen meten en controleren verhoogt de veiligheid en werkt met complexe algoritmes om een machine zo energetisch gunstig mogelijk te laten werken. De software vergelijkt daarbij de meetgegevens met de ideale parameters. De sturing houdt niet enkel rekening met de configuratie en het onderhoud, ze biedt ook de mogelijkheid om een droger aan te sturen of om de condenstap onder controle te houden. Er bestaan verschillende werkingsprincipes: cascadesturing, drukbandsturing en veclorsturing. Die toelichten zou ons te ver leiden.

Voordelen

De elektronische sturing zorgt voor een betere controle en bewaking van de compressor en het productieproces. De compressoren worden zo aangestuurd dat er zo weinig mogelijk nullasturen ontstaan en dat de compressoren in de compressorzaal zodanig rouleren dat de draaiuren gelijk opgaan en waardoor het onderhoud optimaal kan worden uitgevoerd.

Nadelen

Los van de investeringskost zijn er weinig tot geen nadelen verbonden aan het werken met elektronische sturingen.

Toepassingen

De introductie van elektronische sturingen betekende een grote stap
voorwaarts voor persluchtinstallaties. De grootste troeven zijn hier enerzijds het grote aanbod aan informatie van de verschillende parameters, historische informatie en bewaking van het onderhoud, en anderzijds het steeds toegankelijker worden van de persluchtinstallatie. Vanaf het moment dat meerdere compressoren gaan samenwerken, biedt een elektronische sturing ook de mogelijkheid om de diverse machines in hun meest optimale configuratie te laten werken. Kortom, een elektronische sturing versterkt de garantie op een correct eindproduct.

 

MEERVOUDIGE DRUKINSTELLING

Er zijn bedrijven waar bij sommige toepassingen meer dan een drukniveau vereist wordt. Er wordt bijvoorbeeld voor 80% van de tijd een niveau gevraagd van 5 à 6 bar en voor de resterende 20% moet een druk van 7 tot 8 bar ter beschikking zijn. Vroeger opteerde men vaak om voortdurend met de hoogste druk te werken bij de
toepassingen die dat vereisten en waar men minder druk nodig had, om die te verlogen met behulp van een ontspanner. Het inzetten van toerental-geregelde compressoren maakt het inspelen op alle schommelingen in het persluchtverbruik mogelijk. Let wel, het is ook zo dat de huidige oliegeïnjecteerde compressoren toelaten dat er ook bij een vast toerental, met een ingebouwde klok, twee druk-instellingen geprogrammeerd kunnen worden. Bijvoorbeeld: in het begin van de dag heeft men een hoge druk nodig om een bepaald procedé uit te voeren, vanaf 1 1 uur in de voormiddag volsfaat 6 bar… Wil men de druk regelen op bepaalde momenten, dan kan dat door op de stuurmodule te programmeren. Dat betekent dat de module om 1 1 uur overschakelt op een andere setting. De druk in het net gaat zakken naar een lager niveau en men krijgt automatisch een lager energieverbruik. Het
opvangen van verschillende drukniveaus kan ook in het verloop van een week (weekklok), er kunnen ook verschillende dagen geselecteerd worden.

TOERENTALREGELING

Compressoren, uitgerust met een toerentalregeling, zijn uitermate geschikt om het energieverbruik te beheersen bij een schommelend persluchtverbruik.

Wat

en aanpassing van het toerental van het compressorblok aan het effectieve persluchtverbruik. De aanpassing van het toerental van de motor geschiedt daarbij door een frequentieregelaar.
Samenstelling en werking
Een frequentiegestuurde compressor of compressor met toerentalregeling is uitgerust met een frequentie-omvormer met een bepaald regelbereik. De frequentiesturing bewaakt de drukvariatie – die een maat is voor het actuele perslucht­verbruik in het net – en past het toerental aan dat luchtverbruik aan. Beneden een bepaald minimum-toerental, 15 – 20%, schakelt de regeling naar een belast-onbelast-regeling en valt eventueel stil.

Voordelen

Met dergelijke Systemen worden nullastperiodes vermeden. In de meest gunstige omstandigheden kan dat leiden tot een energiebesparing tot 35%. Een frequentieregeling heeft dus een potentieel van 35% energiebesparing, puur door het vermijden van nullasten en van startpieken. Daarnaast wordt er een zeer kleine bandbreedte van druk-rimpel in het persluchtnet bereikt. Daardoor kan men de netdruk vaak tot 1 bar laten zakken, wat nog eens om en bij de 7% energie kan besparen. Verder kunnen ook de persluchtbuffers aanzienlijk kleiner gekozen worden. Dat heeft niet enkel een positieve invloed op de grootte van de investering, ook de ruimte die moet worden voorzien voor deze buffers, is aanzienlijk minder. Tot slot leveren dergelijke compressoren een stabiele netdruk. Dat is vooral een groot voordeel bij gevoelige toepassingen, zoals die ook in schrijnwerkerijen kunnen voorkomen.

Aandachtspunt

Er is een aandachtspunt dat we u niet willen onthouden. Er moet namelijk rekening mee gehouden worden dat een compressor met toerentalregeling enkel nuttig is als de frequentiegestuurde compressor goed gedimensioneerd is en weloverwogen is.
Toepassingen
Bij elke persluchttoepassing met een vermogen vanaf 5 kW en overal waar een eerder continue persluchtvraag aanwezig is en waar sterk wisselende capaciteiten gevraagd worden, blijkt de compressor met toerentalregeling de goede keuze.

Ombouwen

Het is theoretisch haalbaar om een bestaande compressor om te bouwen. In de praktijk moet men echter rekening houden met een
zeer dure investering. De ombouw is dus kostelijk en de regeling sluit, in het overgrote deel van de gevallen, niet aan bij de specifieke toepassing. Hernieuwing/vervanging van de installatie is vaak aangewezen.

 

WARMTE-RECUPERATIESYSTEMEN

Warmterecuperatie is mogelijk met zowel luchtgekoelde als water-gekoelde schroefcompressoren.

Wat

Een compressor genereert veel warmte: meer dan 90% van het vermogen wordt omgezet in bruikbare warmte. Waarom die warmte dan afvoeren in de omgevingslucht? Het doel dat achter dit principe schuilgaat, is het terugverdienen van het elektrisch opgenomen vermogen van de compressor onder de vorm van warmte. Bij luchtgekoelde compressoren kan men de koellucht recupereren om grote ruimtes op te warmen. Bij watergekoelde (vloeistofgekoelde machines) compressoren is gesofisticeerde recuperatie mogelijk via warmtewisselaars. Hiermee kan warm water geproduceerd worden.

Warmeluchtverwarming

Deze vorm van warmterecuperatie is de eenvoudigste. De koellucht van de compressor wordt via een luchtkanaalsysteem naar de te verwarmen ruimtes (bv. productiehallen, magazijnen …) geleid. Omdat deze warmte enkel wordt aangewend wanneer het nodig is (winter), moet een systeem worden geïnstalleerd zodat de warmte makkelijk naar buiten kan worden geleid (in de zomer). Maar warme lucht kan voor meer toepassingen aangewend worden dan enkel voor de opwarming van bepaalde ruimtes. Zo behoort o.a. het voorverwarmen van de lucht van branders en het opwarmen van spuitcabines, ook tot de mogelijkheden.

Warmwaterverwarming

In tal van industrieën is de aan­wezigheid van warm water (heet water of stoom) een belangrijke schakel in het productieproces. Om de compressorwarmte om te zetten tot bruikbare energie, wordt er met warmtewisselaars tussen het oliecircuit (piipwarmtewisselaars, pijpenbundelwarmtewisselaars, platenwarmtewisselaars of veiligheidswarmtewisselaars) gewerkt. Het soort warmtewisselaar dat gebruikt zal worden, is afhankelijk van het toepassingsgebied waarin de compressor zal worden ingezet.

Samenstelling en werking

De watergekoelde compressor is het meest geschikt om warmte te recupereren. Terwijl de compressor de lucht samenperst, wordt de totale ingevoerde elektrische energie, omgezet in warmte. Deze warmte hoopt zich op in de verschillende compressor-componenten. De warmte van alle componenten (oliekoeler, tussenkoeler en nakoeler) wordt afgevoerd via het koelcircuit dat bestaat uit verschillende warmtewisselaars. Alle geproduceerde warmte wordt dus maximaal gerecupereerd in het koelwater.
Als resultaat van de warmte-overdrächt wordt er heet water met een temperatuur van maximaal 90 °C verkregen. Dit hete waler kan voor verschwende doeleinden worden gebruikt. Ook bij oliegemjecteerde compressoren is warmterecuperatie mogelijk voor de opwarming van waler. Daarbij wordt de warmte, afgegeven in de oliekoeler, gerecupereerd en via een ingebouwde warmtewisselaar overgedragen aan het op te warmen water. Men kan daarbij tot 75% van het toegevoerde vermogen recupereren.

Voordelen

Warmterecuperatie staat synoniem voor een besparing van energie in een nuttige toepassing door het ontlasten van andere verwarmingssystemen voor warm water (men bespaart op de stookinstallatie). Daarnaast kunnen er overheidssubsidies worden aangevraagd, als men beslist om een dergelijk systeem te installeren.

WARMTERECUPERATIE

Met warmterecuperatiesystemen wint men het elektrisch opgenomen vermogen van de compressor terug onder de vorm van warmte. Toepassingen van herwonnen warmte:

  • verwarming van bedrijfsruimtes
  • warme lucht voor drogingsprocessen
  • galvanische processen
  • voorverwarming van verbrandingslucht
  • opslaan in centraal verwarmingssysteem
  • warmwater voor douches en wasruimtes
  • reinigen van producten
  • sanitair water
  • spoelwater voor kantines en bedrijfskeukens
  • reinigingswater in de levensmiddelenindustrie

Nadelen

Volgens sommige fabrikanten schuilt het voornaamste nadeel van warmterecuperatie op water­gekoelde, oliegeïnjecteerde schroefcompressoren in een beperking van de opwarming, tot maximaal 70°C. Diezelfde fabrikanten zetten ook vraagtekens bij de ‘timing’: is de warmte aanwezig op de plaats en het tijdstip dat men deze warmte nodig heeft?

Toepassingen

De warmte die wordt gewonnen met warmterecuperatiesystemen, kan op verschillende manieren worden aangewend (zie tabel).

Ombouwen

Een ombouw op bestaande compressoren is mogelijk. Bij alle compressoren is recuperatie van energie mogelijk.