Neben der Drehzahlregelung gibt es noch eine weitere, einfachere Methode, den Kompressor ohne große Verluste mit Teillast zu betreiben: die Drehventil-Steuerung. Beide Arten bietet die Gardner Denver Kompressoren GmbH in kompletten Baureihen an.
Thomas Kordik ist Verkaufsleiter bei der Gardner Denver Kompressoren GmbH in Schopfheim
Energie lässt sich am effektivsten dort einsparen, wo der Energieverbrauch entsteht: im Verdichterblock. Alle namhaften Hersteller von Verdichterblöcken haben daher ihre Schraubenprofile so weit optimiert, dass sich ihre Energieaufnahme im Volllast-Betrieb nur wenig unterscheidet.
Im Teillastbereich hingegen greifen die meisten Hersteller nicht in den Verdichtungsvorgang ein. Alle Standard-Steuerungen wie die Last-Leerlauf-Steuerung oder die Ansaug-Drossel-Regelung überlassen den Verdichtungsprozess sich selbst. Nur in seltenen Fällen arbeitet eine Last-Leerlauf-Steuerung wirtschaftlich. Und ein Schraubenkompressor mit Saug-Drossel-Regelung verbraucht im Leerlauf immer noch etwa 72 % des Energiebedarfs bei Volllast.
Als Alternativen bieten sich die „Turn-Valve“-Regelung (Drehventil-Regelung) an, die Gardner Denver nach dem Ölpreisschock der 70er-Jahre entwickelt hat und tausendfach bewährt ist, sowie die Drehzahlregelung mittels Frequenzumrichter.
Die Turn-Valve-Steuerung greift soweit wie möglich in den Verdichtungsvorgang ein: Im Verdichterblock befinden sich längs ausgefräste Bodenöffnungen, die über ein Drehventil millimetergenau geöffnet oder geschlossen werden: Das Öffnen verlagert stufenlos den Punkt, an dem die angesaugte Luft von den Rotoren erfasst wird. Er wandert entlang der Längsachse von der Ansaug-Seite hin zur Ausblas-Seite. Das Drehventil verändert also defacto die „Eingriffslänge“ der Schraubenrotoren. Damit wird keinesfalls komprimierte Luft über „Falschluftöffnungen“ zur Ansaugseite zurückgeführt. Es wird lediglich weniger Luft verdrängt bei gleichbleibendem Druck: Bei niedrigem Luftverbrauch ist quasi ein kleiner Verdichterblock im Einsatz, bei hohem Luftbedarf ein großer.
Der Schraubenkompressor mit Drehventil-Steuerung arbeitet letztlich mit drei Steuerungsarten, wie die Leistungskurve im Diagramm verdeutlicht: Zwischen 40 % bis 100 % der Volllast wird die Leistung ausschließlich über das Drehventil geregelt. Weil hier nur das vom Kompressor verdrängte Volumen geändert wird, ergibt sich ein nahezu linearer Verlauf des Energieverbrauchs.
Zwischen 40 % und 20 % des Vollastbedarfs wird mit Ansaug-Drossel-Regelung gesteuert, weshalb sich der Energieverbrauch auch nicht weiter verbessert. Zwischen 0 bis 20 % des Vollastbedarfs kann der Benutzer den Kompressor wahlweise weiter mit Ansaug-Drosselregelung steuern oder im Automatik-Modus fahren. In diesem Fall trifft die digitale Steuerung GD Autosentry ES+ eine Entscheidung zwischen Last-Leerlauf-Regelung und Ansaug-Drosselregelung, je nach den zuvor ermittelten Zykluszeiten.
Die andere bewährte Methode der effizienten Teillast-Regelung ist die stufenlose Drehzahl-Regelung. Ein Kompressor ohne diese Regelung gleicht einem Auto, dessen Fahrer nur Vollgas geben kann und die Geschwindigkeit über Kupplung und Bremse regeln muss. Es würde höchste Werte für Sprit-verbrauch und Verschleiß aufweisen. Beim Drehstrom-Motor erfolgt das „Gasgeben“ durch einen eingebauten Frequenzumformer. Dank der geregelten Drehzahl wird nur so viel Luft verdichtet wie gerade benötigt.
Um die technischen Vorteile der Drehzahlregelung voll nutzen zu können, benötigt der Betreiber jedoch eine am individuellen Bedarf ausgerichtete Lösung. Die Gardner Denver Kompressoren GmbH setzt hierfür eine eigens entwickelte Software ein und stellt die Anlage aus einem kompletten Produktprogramm zusammen. Dazu gehören eine umfassende drehzahlgeregelte Modellreihe mit Nennleistungen von 10 kW bis 250 kW sowie eine Turn-Valve-Reihe mit Schraubenverdichtern von 75 kW bis 250 kW. Auch Kombinationen sind denkbar: Beispielsweise eine Turn-Valve als Grundlastmaschine, welche Bedarfsschwankungen zwischen 80 % und 100 % abfängt, und ein drehzahlgeregelter Verdichter für die Spitzenlast.
Ein weiterer Pluspunkt der drehzahlgeregelten Aggregate: Frequenzumrichter und Drehstrom-Motor sind keine Sonderausführungen, die bei Ersatzbedarf nur vom Kompressorenhersteller bezogen werden könnten. Vielmehr setzt Gardner Denver weltweit verfügbare Normmotoren bis 3600 min-1 ein. Der Regelbereich reicht von 20 % bis 100 % der Nennleistung bei einer Einsatzdauer von 100 %.
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