10 stappen voor een groene en efficiëntere productie

CO2-reductie voor groene productie - alles wat u moet weten
10 stappen voor groene persluchtproductie

Alles wat u moet weten over uw pneumatische transportproces

Ontdek hoe u een efficiënter pneumatisch transportproces kunt creëren.
3D images of blowers in cement plant
Sluiten

Hoe wordt het debiet in luchtcompressoren geregeld?

Het debiet in een luchtcompressor wordt geregeld door het motortoerental te wijzigen of door belastings- en ontlastingscycli te beheren om aan de luchtvraag te voldoen. Dit wordt gedaan met VSD's en frequentieomvormers, motoren met twee snelheden of eenheden met vaste snelheid die gebruikmaken van drukgebaseerde belastings- en ontlastingsregeling. Moderne elektronische besturingen hebben oudere relaissystemen vervangen, waardoor de nauwkeurigheid en responsiviteit zijn verbeterd. Elke methode past bij verschillende vraagpatronen en voordelen, die we hieronder bespreken.

Variabele snelheidsaandrijving (VSD)

De VSD-technologie (Variable Speed Drive) stemt het compressorvermogen af op de werkelijke vraag door het motortoerental continu aan te passen. In plaats van op één snelheid te draaien en afhankelijk te zijn van belastings- en ontlastingscycli, maakt een VSD gebruik van elektronische motortoerentalregeling om de systeemdruk stabiel te houden en tegelijkertijd energieverspilling te verminderen.

an illustration about regulation and control for the atlas copco wiki.

Hoe de technologie van de frequentieregelaar werkt

  • Elektronisch regelsysteem: sensoren bewaken de systeemdruk in realtime. De regelaar vergelijkt de werkelijke druk met het instelpunt en bepaalt het vereiste motortoerental.
  • Werking met frequentieomvormer: de frequentieomvormer varieert de frequentie en spanning die aan de elektromotor worden geleverd, waardoor het motortoerental verandert, wat van invloed is op de elementsnelheid en dus op de luchttoevoer.
  • Continue snelheidsaanpassing: Omdat de snelheid soepel verandert in plaats van stapsgewijs, kan een VSD een stevige drukstabiliteit handhaven, vaak rond ±0,1 bar als hij correct is gedimensioneerd en afgesteld.
  • Efficiëntie bij deellast: wanneer de vraag daalt, verlaagt de regelaar de snelheid en daalt het energieverbruik, omdat de compressor alleen de lucht produceert die het netwerk nodig heeft.
  • Zachte start: de frequentieomvormer verhoogt het toerental geleidelijk, waardoor de inschakelstroom wordt verlaagd en de elektrische en mechanische belasting tijdens het opstarten wordt beperkt.

Regeling van de aandrijfdruk met variabel toerental in een luchtcompressor

Voordelen en toepassingen van VSD

VSD-snelheidsvoordelen worden geleverd wanneer de luchtvraag gedurende de dag schommelt. Door het toerental continu aan te passen, regelt de compressor het toerental zonder frequente belastings- en ontlastingscycli, wat zowel het rendement als de stabiliteit verbetert.

  • Energiebesparing: gewoonlijk 30 tot 60% ten opzichte van werking met vaste snelheid in locaties met een variabele vraag, met besparingen die worden gedreven door een lager energieverbruik bij deellast.
  • Consistente drukregeling: strakkere drukbanden ondersteunen stabiele processen en kunnen de noodzaak verminderen om op een onnodig hoog instelpunt te werken.
  • Minder onderhoud: minder starts en een soepelere werking verminderen de slijtage van componenten en kleppen.
  • Zachte start: lagere inschakelstroom en zachtere acceleratie verminderen de belasting op de elektrische voeding en de aandrijflijn.

Wanneer VSD-technologie gebruiken

VSD-technologieis een slimme keuze als uw luchtvraag in de loop van de dag verandert. Hij is geschikt voor locaties met fluctuerende productie, meerploegendiensten met duidelijke pieken en lage perioden, en installaties waar een compressor met vaste snelheid overgedimensioneerd is en lange uren bij deellast draait.

De terugverdientijd hangt af van uw elektriciteitsprijs, bedrijfsurenen hoe sterk uw vraag varieert, maar veel installaties zien hun rendement binnen maanden tot enkele jaren. De sleutel is om de regelmethode af te stemmen op uw werkelijke vraagprofiel, zodat u een stabiele druk en de best mogelijke energiebesparing krijgt.

 

Grafiek van een compressor met vsd-technologie die het toerental en de energievraag regelt.

Compressorsystemen met twee snelheden

Compressorsystemen met twee snelheden zijn een middelste optie tussen een regeling met vast toerental en een frequentieregelaar. Ze draaien op twee motorsnelheden: volle snelheid voor volledige output en een lagere snelheid tijdens ontlasting.

Impact op efficiëntie

Werking op minimale snelheid tijdens het ontladen verlaagt het energieverbruik. Een dubbele snelheid minimaliseert ook de transiënte verliezen, dankzij de minimale snelheid van de ontlaadmotor en het feit dat hij (sneller) kan opstarten tegen een systeem onder druk.

 

Energie is goed voor ongeveer 80% van de kosten voor het bezit en de werking van een compressor. Dit betekent dat de energiebesparing van 20% die de GA FLX kan leveren, echt kan bijdragen aan het verlagen van uw bedrijfskosten en het behalen van uw duurzaamheidsdoelstellingen.

Toepassingsgebieden

Dual-speed werkt het beste bij matige en voorspelbare wijzigingen in de vraag, zoals:

  • meerploegendiensten met duidelijke pieken en dalen
  • installaties met herhaalde productiecycli
  • kostenbewuste activiteiten die op zoek zijn naar een efficiëntie-upgrade zonder volledige VSD

De GA FLX van Atlas Copco is een voorbeeld van deze aanpak met twee snelheden.

Vaste snelheid met lastregelingssystemen

Compressoren met vast toerental werken met een constant motortoerental, dus de debietregeling komt van het regelsysteemtype, de meest voorkomende belastings- en ontlastingsregeling. In plaats van het motortoerental te wijzigen, regelt de compressor de luchtstroom door de inlaat van de compressor in of uit te schakelen.

Werking van de laad- en losregeling

  • Inlaatklepregeling: een veelgebruikte methode om het uitgangsdebiet van de compressor te regelen door simpelweg de inlaatklep te openen of te sluiten
  • Cyclus van laden naar ontladen: bij het bovenste drukinstelpunt ontlaadt de compressor en wanneer de druk daalt tot het onderste instelpunt, laadt hij weer.
  • Drukbandwerking: het verschil tussen het afvoerinstelpunt en het belastingsinstelpunt wordt de drukband genoemd. Dit geeft aan hoeveel de druk kan schommelen ten opzichte van de vereiste drukinstelling.

Optimale toepassingen

Belastings- en ontlastingssystemen met vaste snelheid presteren het beste bij een stabiele en hoge vraag, zodat de compressor het grootste deel van de tijd belast blijft, zoals 24/7-bedrijf.

Kosten- en onderhoudsprofiel

Vergeleken met meer geavanceerde oplossingen voor snelheidsregeling betekenen systemen met vaste snelheid meestal een lagere initiële investering, maar verbruiken doorgaans meer energie dan een VSD-compressor.

Compressoren met vaste snelheid hebben een hogere startstroom en hebben ook meer belastings-/ontlastings-/start-/stopcycli, wat een negatief effect kan hebben op de slijtage van bepaalde componenten en kleppen.

Compressorregeling met vaste snelheid vs. compressorregeling met twee snelheden

Wanneer de luchtvraag overdag stijgt en daalt, maakt de regelmethode een echt verschil. De regeling met vaste snelheid werkt met één constante snelheid, zodat deze hoofdzakelijk reageert door te laden en te lossen

De regeling met twee snelheden voegt een stap met lage snelheid toe, waardoor de compressor op hoge of lage snelheid kan draaien voordat hij moet ontlasten, wat energieverspilling in periodes met deellast kan verminderen.

 

Vaste snelheidsregeling

  • Eén snelheid
  • Maakt gebruik van cyclisch laden/ontladen
  • Beste voor een stabiele vraag
  • Hoge capaciteit
  • Interne druk volledig afgeblazen tijdens ontlaadcyclus

 

 

Dubbele snelheidsregeling

  • Twee snelheden: hoog en laag
  • Maakt gebruik van cyclisch laden/ontladen
  • Beste voor matige vraagschommelingen
  • Lagere uitlaadcapaciteit
  • Interne druk niet volledig afgeblazen tijdens ontladingscyclus om transiënte verliezen te verminderen

Verlaag uw energiekosten voor perslucht

Toerentalregelingstechnologie kan aanzienlijke energiebesparingen opleveren. Onze persluchtexperts kunnen uw toepassing beoordelen, het werkelijke besparingspotentieel uitleggen en de best passende oplossing aanbevelen, van VSD tot systemen met twee snelheden.

Wat is de meest energiezuinige methode voor snelheidsregeling?

In de meeste echte persluchtsystemen is een VSD met een frequentieomvormer de meest energiezuinige methode voor snelheidsregeling, omdat deze het motortoerental continu afstemt op de vraag en langdurig onbelast draaien voorkomt. Als uw vraag echter zeer stabiel is en de compressor bijna de hele tijd belast blijft, kan een eenheid met vast toerental ook efficiënt zijn, simpelweg omdat het geen energiecycling verspilt.

Wanneer moet ik kiezen voor VSD in plaats van regeling met twee snelheden?

Kies VSD wanneer uw snelheidsregelsystemen moeten reageren op frequente of onvoorspelbare veranderingen in de vraag, of wanneer drukstabiliteit belangrijk is. De VSD kan een strakkere druk aanhouden en veranderingen in stappen voorkomen. Dubbele snelheid is een goede middelhoge optie wanneer de vraag varieert in duidelijke perioden van hoge en lage snelheid en u een kosteneffectievere efficiëntieverbetering wilt dan een volledige VSD.

Hoeveel energie kan snelheidsregeling besparen?

Besparingen zijn afhankelijk van uw vraagprofiel, drukinstellingen en bedrijfsuren. Als vuistregel geldt dat een frequentieregelaar het energieverbruik bij deellast aanzienlijk kan verlagen, wat vaak aanzienlijke besparingen oplevert in locaties met een variabele vraag, terwijl een dubbele snelheid tot ongeveer 20% kan leveren in vergelijking met een vaste snelheid onder geschikte omstandigheden. De grootste voordelen komen meestal voort uit een betere snelheidsregeling tijdens lange perioden van lage tot gemiddelde vraag.

Kan ik snelheidsregeling achteraf aanbrengen op bestaande compressoren?

Soms wel, maar dit hangt af van het compressorontwerp, het motortype, de bediening en het totale systeem. Het achteraf inbouwen van een motortoerentalregeling kan het toevoegen van een frequentieomvormer, het upgraden van sensoren en de regelaar omvatten, en het bevestigen dat de motor en het koelsysteem veilig kunnen werken binnen een bepaald toerentalbereik. In veel gevallen kan het upgraden van de compressorbesturing of het verbeteren van het luchtsysteem een kosteneffectievere eerste stap zijn dan een volledige retrofit.

Hoe beïnvloedt snelheidsregeling de levensduur van de compressor?

Wanneer een compressor het toerental soepel regelt, kan het slijtage in verband met frequente starts, abrupte belastingsveranderingen en drukschommelingen verminderen. VSD softstart verlaagt de elektrische belasting bij het opstarten en een stabielere werking kan de componenten ontzien. De juiste dimensionering en instelling zijn essentieel: een slecht geselecteerd of slecht afgesteld systeem kan leiden tot onnodige cycli of instabiele regeling, wat de voordelen voor de levensduur kan compenseren.

Gerelateerde artikelen

an illustration about regulation and control for the atlas copco wiki.

Besturingssystemen: gegevensbewaking

23 februari, 2022

Lees meer over de verschillende manieren waarop we perslucht kunnen behandelen en de verschillende middelen die in deze processen worden gebruikt. Hier gaat het over besturing en bewaking van luchtcompressoren.