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Druckluftverteilung

Compressor Installations Compressed Air Wiki Air Distribution Compressors

Schlecht ausgelegte Druckluftnetze führen zu hohen Stromrechnungen, niedriger Produktivität und unzureichender Leistung von Verbrauchern. Drei Anforderungen werden an ein Druckluftnetz gestellt: ein geringer Druckabfall zwischen Kompressor und Verbraucher, minimaler Verlust in den Leitungen und eine effiziente Kondensatabscheidung, wenn kein Drucklufttrockner installiert ist.

Wie kann man den Druckabfall zwischen Kompressor und Verbraucher niedrig halten?

Diese drei Anforderungen beziehen sich hauptsächlich auf Hauptleitungen und auf den geplanten Druckluftverbrauch, sowohl für die aktuellen Anforderungen als auch für die Zukunft. Die Installationskosten für größere Leitungsquerschnitte und Anschlüsse, als sie am Anfang benötigt werden, ist niedrig im Vergleich zu den Kosten für den Umbau des Druckluftnetzes zu einem späteren Zeitpunkt. Die Verlegung, das Design und die Auslegung des Druckluftnetzes sind entscheidend für die Effizienz, Zuverlässigkeit und die Kosten der Drucklufterzeugung. Manchmal wird ein starker Druckabfall in der Rohrleitung durch die Erhöhung des Kompressorarbeitsdrucks von z. B. 7 bar(e) auf 8 bar(e) kompensiert. Dies beeinträchtigt die ökonomische Druckluftnutzung. Darüber hinaus sinkt bei einem geringeren Druckluftverbrauch auch der Druckabfall, und damit steigt der Druck am Verbrauchspunkt über den zulässigen Wert.

Diese drei Anforderungen beziehen sich hauptsächlich auf Hauptleitungen und auf den geplanten Druckluftverbrauch, sowohl für die aktuellen Anforderungen als auch für die Zukunft. Die Installationskosten für größere Leitungsquerschnitte und Anschlüsse, als sie am Anfang benötigt werden, ist niedrig im Vergleich zu den Kosten für den Umbau des Druckluftnetzes zu einem späteren Zeitpunkt. Die Verlegung, das Design und die Auslegung des Druckluftnetzes sind entscheidend für die Effizienz, Zuverlässigkeit und die Kosten der Drucklufterzeugung. Manchmal wird ein starker Druckabfall in der Rohrleitung durch die Erhöhung des Kompressorarbeitsdrucks von z. B. 7 bar(e) auf 8 bar(e) kompensiert. Dies beeinträchtigt die ökonomische Druckluftnutzung. Darüber hinaus sinkt bei einem geringeren Druckluftverbrauch auch der Druckabfall, und damit steigt der Druck am Verbrauchspunkt über den zulässigen Wert.

Druckluftnetze sollten so ausgelegt sein, dass der Druckabfall in den Rohren 0,1 bar zwischen dem Kompressor und dem am weitesten entfernten Verbrauchspunkt nicht übersteigt. Der Druckverlust in Verbindungsschläuchen, Schlauchanschlüssen und anderen Armaturen muss zu diesem Wert addiert werden. Es ist besonders wichtig, diese Komponenten richtig zu bemaßen, da der größte Druckverlust häufig an solchen Stellen auftritt.

Die maximal zulässige Länge im Rohrnetz für einen bestimmten Druckabfall kann mithilfe der folgenden Gleichung berechnet werden:

l = Gesamtrohrlänge (m)
∆p = zulässiger Druckabfall im Netz (bar)
p = absoluter Einlassdruck (bar(a))
qc = Kompressor-Volumenstrom (FAD) (l/s)
d = interner Rohrdurchmesser (mm)

Die beste Lösung ist ein Verrohrungssystem in Form einer geschlossenen Ringleitung. Abzweigrohre werden dann vom Ring zu den verschiedenen Verbrauchspunkten geführt. Dies sorgt für eine einheitliche Druckluftversorgung trotz stark intermittierender Nutzung, da die Luft aus zwei Richtungen zum tatsächlichen Verbrauchsort geleitet wird. Dieses System sollte für alle Installationen verwendet werden, es sei denn, einige Punkte mit hohem Luftverbrauch befinden sich in großer Entfernung von der Kompressoranlage. Ein separates Hauptrohr wird dann zu diesen Punkten geführt.

Was ist ein Luftbehälter?

In jeder Kompressoranlage sind ein oder mehrere Luftbehälter enthalten. Ihre Größe ist eine Funktion der Kompressorkapazität, des Regelungssystems und des Luftbedarfs des Verbrauchers. Der Luftbehälter bildet einen Pufferspeicher für die Druckluft. Er kühlt die Luft und sammelt Kondenswasser. Daher muss der Luftbehälter mit einem Kondensatablass ausgestattet sein. Es gilt die folgende Beziehung für die Auslegung des Behältervolumens. Beachten Sie, dass diese Beziehung nur für Kompressoren mit Ent-/Belastungsregelung gilt.

V = Luftbehältervolumen (l) qC = Kompressor-Volumenstrom (l/s)
p1 = Kompressoreinlassdruck (bar(a))
T1 = Maximale Kompressor-Einlasstemperatur (K)
T0 = Kompressor-Lufttemperatur im Behälter (K)
(pU - pL) = eingestellte Druckdifferenz zwischen Belasten und Entlasten
fmax = maximale Lastfrequenz (für Atlas Copco-Kompressoren gilt 1 Zyklus alle 30 Sekunden)

In jeder Kompressoranlage sind ein oder mehrere Luftbehälter enthalten. Ihre Größe ist eine Funktion der Kompressorkapazität, des Regelungssystems und des Luftbedarfs des Verbrauchers. Der Luftbehälter bildet einen Pufferspeicher für die Druckluft. Er kühlt die Luft und sammelt Kondenswasser. Daher muss der Luftbehälter mit einem Kondensatablass ausgestattet sein. Es gilt die folgende Beziehung für die Auslegung des Behältervolumens. Beachten Sie, dass diese Beziehung nur für Kompressoren mit Ent-/Belastungsregelung gilt.

Luftbehälter-Grundlagen

Bei Kompressoren mit variabler Drehzahlregelung (VSD) ist das benötigte Luftbehältervolumen deutlich geringer. Bei Verwendung der obigen Formel sollte qc als der Volumenstrom bei minimaler Drehzahl betrachtet werden. Wenn der Druckluftbedarf nur über kurze Zeiträume hinweg hoch ist, ist es wirtschaftlich nicht sinnvoll, den Kompressor oder das Leitungsnetz ausschließlich auf diesen extremen Luftverbrauch auszulegen. Ein separater Luftbehälter sollte in der Nähe des Verbrauchers platziert und entsprechend der maximalen Luftleistung ausgelegt werden. In extremen Fällen wird ein kleinerer Kompressor zusammen mit einem großen Behälter verwendet, um kurzfristig hohe Luftanforderungen zu erfüllen. Hier wird der Kompressor so ausgelegt, dass er den durchschnittlichen Verbrauch deckt.

V = Luftbehältervolumen (l)
q = Luftströmung während der Entleerungsphase (l/s)
t = Länge der Entleerungsphase (s)
p1 = Normaler Betriebsdruck im Netz (bar)
p2 = Minimumdruck für die Funktion des Verbrauchers (bar)
L = Luftbedarf während der Füllphase (1/Arbeitszyklus)

Die Formel berücksichtigt nicht die Tatsache, dass der Kompressor während der Entleerungsphase Luft liefern kann. Eine gängige Anwendung ist das Starten großer Schiffsmotoren, bei denen der Fülldruck des Behälters 30 bar beträgt.

Erfahren Sie mehr über Luftbehälter und deren Auslegung.

Konstruktion von Druckluftnetzen

Der Ausgangspunkt bei der Konstruktion und Auslegung von Druckluftnetzen ist eine Liste, in der alle Druckluftverbraucher aufgeführt sind, und ein Diagramm, das die einzelnen Standorte angibt. Die Verbraucher werden in logischen Einheiten gruppiert, die von demselben Verteilerrohr versorgt werden. Das Verteilerrohr wird wiederum von Steigleitungen von der Kompressoranlage versorgt. Ein größeres Druckluftnetz kann in vier Hauptteile unterteilt werden:
- Steigleitungen
- Verteilerrohre
- Anschlussrohre
- Druckluftanschlüsse
Die Steigleitungen transportieren die Druckluft von der Kompressoranlage zum Verbrauchsbereich.
Verteilerrohre verteilen die Luft im gesamten Verteilungsbereich. Anschlussrohre leiten die Luft von den Verteilerrohren zu den Arbeitsplätzen.

Auslegung von Druckluftnetzen

Druckluftnetz, Druckluftverteilung

Der Druck, der erzeugt wird, kann in der Regel nie vollständig genutzt werden, da die Verteilung der Druckluft zu Druckverlust führt, insbesondere aufgrund von Reibungsverlusten in den Rohren. Darüber hinaus können Drosselungseffekte und Änderungen der Strömungsrichtung in Ventilen und Rohrbögen auftreten. Verluste, die in Wärme umgewandelt werden, führen zu Druckabfall.


Die erforderlichen Rohrlängen für die verschiedenen Teile des Netzes (Steigleitungen, Verteiler- und Anschlussrohre) werden ermittelt. Eine maßstäbliche Zeichnung des voraussichtlichen Netzplans ist eine geeignete Grundlage dafür. Die Länge der Rohre wird durch die Einberechnung von entsprechenden Rohrlängen für Ventile, Rohrbögen, Verbindungsstücke usw. wie unten dargestellt korrigiert.

Die erforderlichen Rohrlängen für die verschiedenen Teile des Netzes (Steigleitungen, Verteiler- und Anschlussrohre) werden ermittelt. Eine maßstäbliche Zeichnung des voraussichtlichen Netzplans ist eine geeignete Grundlage dafür. Die Länge der Rohre wird durch die Einberechnung von entsprechenden Rohrlängen für Ventile, Rohrbögen, Verbindungsstücke usw. wie unten dargestellt korrigiert.

Als Alternative zur obigen Formel kann bei der Berechnung des Rohrdurchmessers ein Nomogramm (siehe unten) verwendet werden, um den am besten geeigneten Rohrdurchmesser zu ermitteln. Die Strömungsrate, der Druck, der zulässige Druckabfall und die Rohrlänge müssen bekannt sein, damit diese Berechnung durchgeführt werden kann. Standardrohre mit dem nächstgrößeren Durchmesser werden dann für die Anlage ausgewählt.

Die entsprechenden Rohrlängen für alle Teile der Anlage werden anhand einer Liste von Armaturen und Rohrkomponenten sowie des Strömungswiderstands für eine entsprechende Rohrlänge berechnet. Diese „zusätzliche“ Rohrlänge wird zur anfänglichen, geraden Rohrlänge addiert. Die ausgewählte Auslegung des Netzes wird dann neu berechnet, um sicherzustellen, dass der Druckabfall nicht zu hoch ist. Die einzelnen Abschnitte (Anschlussrohre, Verteilerrohre und Steigleitungen) sollten bei großen Anlagen separat berechnet werden.

Strömungsmessung in Kompressoranlagen

Strategisch platzierte Luftströmungsmesser erleichtern die interne Abrechnung und die wirtschaftliche Verteilung der Druckluftnutzung innerhalb des Unternehmens. Druckluft ist ein Produktionsmedium, das einen Teil der Produktionskosten für die einzelnen Abteilungen innerhalb des Unternehmens ausmacht. Daher können alle Beteiligten von Bemühungen profitieren, den Verbrauch in den verschiedenen Abteilungen zu senken.

Auf dem Markt erhältliche Strömungsmesser bieten heute alle Optionen, von numerischen Werten zur manuellen Ablesung bis hin zu Messdaten, die direkt an einen Computer oder ein Abrechnungsmodul übertragen werden. Diese Strömungsmesser werden in der Regel in der Nähe der Absperrventile montiert. Die Ringmessung erfordert besondere Aufmerksamkeit, da das Messgerät sowohl die Vorwärts- als auch Rückwärtsströmung erfassen muss.

Erfahren Sie unten mehr über die Installation eines Kompressorsystems.

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