Druckluftstationen

Andreas Mühlbauer,

Steuerung steigert Effizienz

Übergeordnete Steuerungen steigern die Effizienz von Druckluftstationen. Die Geräte der neuesten Generation überwachen und steuern, und sie liefern Daten für unterschiedliche Einsatzzwecke. In der Folge sinken die Energiekosten bei mehr Komfort und verbesserter Betriebssicherheit. Es ergeben sich zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten wie Predictive Maintenance und Life-Cycle-Management.

Druckluft-Managementsysteme der neusten Generation, wie zum Beispiel der Sigma Air Manager 4.0, steuern nicht nur die Kompressoren selbst, sondern sind inzwischen auch in der Lage, Randparameter der Druckluftaufbereitung, Umgebungsbedingungen oder der Wartung der Systeme mit im Auge zu behalten und in die Optimierung des Gesamtsystems mit einzubeziehen. © Kaeser

Effizienz, Zuverlässigkeit sowie schonende Ressourcennutzung und Energieersparnis bringen Entwickler und Anwender dazu, vorhandene Druckluftlösungen immer weiter zu optimieren. Moderne Druckluftstationen sind umfangreiche Systeme mit Kompressoren, Kühlsystemen, Trocknern und Filtern. Selbst die einzelnen Komponenten haben wieder Sekundärsysteme wie zum Beispiel Lüftung oder Kühlwassersysteme. Zusätzlich werden moderne Druckluftstationen oft in Wärmerückgewinnungsverfahren eingebunden, um einen möglichst optimalen energetischen Nutzen zu erzielen. Die Bandbreite und Anzahl der Einzelkomponenten eines kompletten Druckluftsystems kann somit recht umfangreich sein.

Bei einem solch komplexen System braucht es eine Art ordnende Hand. Hier kommen maschinenübergreifende Steuerungen wie zum Beispiel der Sigma Air Manager 4.0 von Kaeser ins Spiel. Sie überwachen die einzelnen Komponenten und stimmen diese optimal aufeinander ab.

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Bisher war durch ihren Einsatz auch schon einiges an Optimierung möglich. So sind übergeordnete Steuerungssysteme bereits seit einiger Zeit in der Lage, verschiedene Kompressoren mit unterschiedlichen internen Regelungen so zu optimieren, dass sie bei bester Energieausnutzung immer den vorgegebenen Betriebsdruck liefern. Doch gab es auch Punkte, die noch deutlich Verbesserungspotenzial in sich trugen. So bot zum Beispiel die Kommunikation zwischen Komponenten und Steuerung noch viele Entwicklungs- und Verfeinerungsmöglichkeiten. Manche Kompressoren verfügen nicht über integrierte Steuerungen, die ihren Zustand erkennen und weitergeben, sondern sind nur mit sogenannten potenzialfreien Kontakten ausgestattet, die es lediglich erlauben, den Grundzustand des Kompressors (läuft/läuft nicht) zu übermitteln.

Hinzu kommt, dass die große Bandbreite an unterschiedlichen miteinander nicht oder wenig kompatiblen Bus-Systemen es schwer macht, alle notwendigen Informationen über den Zustand der Anlagen weiterzugeben. Zeitgemäße Bus-Systeme auf der Basis von Ethernet ermöglichen eine einfachere Einbindung und die Übermittlung sehr vieler Daten. Anlagen, die bereits mit modernen internen Steuerungen ausgestattet sind, greifen deshalb bereits auch auf Ethernet als Kommunikationsmittel zurück, um mit anderen Systemen vernetzt zu kommunizieren.

Neuste Generation der Managementsysteme

Bei der neusten Generation an Steuerungen handelt es sich nun um regelrechte Managementsysteme. Diese agieren genauso wie eine übergeordnete Steuerung, können aber noch mehr. Sie ermitteln die Daten der angeschlossenen Komponenten und Messpunkte über Ethernet und sind in der Lage, sie ohne Einschränkungen auf ein zentrales Leitsystem zu übertragen und auszuwerten. Die Art und Weise, wie ein Gerät die Daten ermittelt, bietet unterschiedliche Möglichkeiten der Nutzung. Das Managementsystem optimiert das Druckluftsystem. Zum Beispiel werden die Kompressoren und Aufbereitungskomponenten immer so zu- und abgeschaltet oder laufen in Teillast, dass die Druckluftmenge und -qualität dem aktuellen Bedarf entspricht – immer unter dem Gesichtspunkt der Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit. Zusätzlich überwachen die Managementsysteme alle relevanten Randparameter wie zum Beispiel die Temperatur und die Drücke im Kompressor und bei der Druckluftaufbereitung oder die Umgebungsbedingungen. Das heißt, es kann auch überprüft werden, ob die Kühlung für die Kompressoren entsprechend arbeitet oder ob die Umgebungsbedingungen den nötigen Voraussetzungen entsprechen. Wird Wärmerückgewinnung betrieben, werden auch alle hierfür relevanten Parameter mit in das Managementsystem eingebunden.

Vorausschauende Wartung

Ein wesentlicher Punkt für eine möglichst kostengünstige Drucklufterzeugung ist auch die Wartung. Schlecht gewartete Anlagen, mit zum Beispiel verschmutzten Kühlern oder Filtern, sind auch in der spezifischen Leistung schlechter. Neue Managementsysteme ziehen deshalb auch den Parameter der Wartung schon in Betracht und beziehen diesen in die Gesamtoptimierung mit ein. Predictive Maintenance bringt neben der Energie- auch eine Kostenersparnis mit sich und verbessert die Werterhaltung der Gesamtanlage.

Durch die komplexere Überwachung wird auch eine Vorausschau möglich. Diese Überwachung kann sowohl firmenintern geschehen als auch durch einen externen Dienstleister. Anbieter von Druckluftsystemlösungen ermöglichen Betreibern die Fernüberwachung ihrer Anlagen. Dabei werden nicht nur die Betriebsparameter für die Drucklufterzeugung überwacht, die Anlage wird auch im Hinblick auf ein Life-Cycle-Management immer wieder überprüft. So lässt sich veränderter Bedarf frühzeitig erkennen und die Druckluftstation entsprechend optimieren. Zusätzlich zur Steuerung der Anlage selbst ermöglichen die Managementsysteme die Erfassung, Weiterleitung und Auswertung wichtiger Daten für die Dokumentation nach ISO 50001. Sie erfassen Daten über den Luftverbrauch oder die Wärmerückgewinnung und rechnen sie automatisch in Kosten um, die sich dann wiederum den einzelnen Positionen zuordnen lassen. Die Nutzung dieser Funktionen einschließlich der Visualisierung erfolgt webbasiert mit Standardbrowsern.

Doch was tun, wenn die bestehende Anlage nicht dem neuesten Standard entspricht? Auch dann ist der Einsatz von Managementsystemen möglich. Denn sie erlauben die Einbindung von Altanlagen. Managementsysteme wie zum Beispiel der Sigma Air Manager 4.0 optimieren die Druckluftversorgung. Sie benötigen keine Zusatzsoftware zur Kostenüberwachung. Dieses Managementsystem steuert nicht nur die Kompressoren gemäß Druckluftverbrauch, sondern überwacht und steuert das Gesamtsystem und seine Randsysteme unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten. Zudem verbessert es die Auswertungsmöglichkeiten der Daten und ermöglicht neben vorausschauender Wartung auch Fernüberwachung und Life-Cycle-Management. Das bringt mehr Betriebssicherheit bei genaueren Informationen über das eigene System, und die Betriebskosten reduzieren sich insgesamt.

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