Ein Luftkompressor-Steuerungssystem stimmt die Druckluftversorgung mit dem Systembedarf ab und ist einer der wichtigsten Faktoren für die Energieeffizienz des Gesamtsystems. Die richtige Steuerung eines Luftkompressorsystems ist unerlässlich, um sicherzustellen, dass das System so effizient wie möglich arbeitet sowie hohe Leistung bieten.
Dieser Artikel enthält alles, was Sie über Steuersysteme für Luftkompressoren und die verschiedenen Steuerstrategien wissen müssen.
Steuersysteme Für Luftkompressoren
Kompressoren beziehen Niederdruckgas aus Hilfsspeichern als Rohinput. Das austretende Hochdruckgas kann dann zur Speicherung oder als Speisegas in anderen Prozessen verwendet werden. Ein Kompressorsystem besteht grundsätzlich aus drei Hauptkomponenten.
Diese Komponenten sind die Kompressoreinheit, das Steuersystem und der Treiber. Der Treiber versorgt den Kompressor mit mechanischer Leistung. Der Treiber ist in den meisten modernen Kompressoren typischerweise ein wechselstrombetriebener Elektromotor.
Die Wahl des Treibers hängt von den Leistungs- und Drehmomentanforderungen des Kompressors ab. Die Kompressoreinheit besteht aus drei Teilen: Der erste ist ein Kompressionsmechanismus, der in einem dichten Metallgehäuse eingeschlossen ist, gefolgt von den Einlass- und Auslassleitungen und dann den Kühl- und Schmiersystemen.
Während die meisten Kompressoren Wasser verwenden, um ihren Betrieb zu kühlen, verwenden diejenigen mit sehr niedrigen Temperaturen Kältemittelöle. Das Schmiersystem bedeckt die Kontaktflächen beweglicher Teile mit Öl. Dies reduziert den Verschleiß und die Überhitzung wichtiger Komponenten. Das System funktioniert ähnlich wie ein Motorölsystem, indem es Öl innerhalb des Luftkompressors pumpt, filtert, kühlt und umwälzt.
Die Stabilität des Betriebs eines Kompressors wird durch seine Steuersysteme aufrechterhalten. Der Zweck dieser Steuerungen besteht darin, ein sicheres Arbeiten sowohl für den Kompressor als auch für seine Bediener zu gewährleisten. Die Effizienz und Haltbarkeit des Kompressors kann durch den Einsatz von Steuerungssystemen verbessert werden.
Diese Steuerungssysteme bestehen aus einer Vielzahl von elektrischen Komponenten und Sensoren. Alle Steuerungen können typischerweise von einem zentralen Terminal aus gesteuert werden. Je größer der Kompressor, desto mehr computergestützte Steuerungssysteme haben sie.
Strategien Des Kompressorsteuerungssystems
Nur wenige Kompressoren können die ganze Zeit unter Volllast laufen. Die Teillastleistung ist daher kritisch und wird hauptsächlich durch den Kompressortyp und die eingesetzte Regelstrategie beeinflusst. Der Typ des verwendeten Kompressors und das Anforderungsprofil der Anlage bestimmen die Art der Steuerung, die für ein bestimmtes System erforderlich ist.
Wenn ein System einen einzelnen Kompressor mit sehr konstantem Bedarf hat, ist ein einfaches Kompressorsteuerungssystem ausreichend. Ein komplexeres System, wie z. B. ein Kompressor in einer Fabrik mit unterschiedlichem Bedarf und mehreren Kompressoren, erfordert eine ausgefeiltere Strategie.
In jedem Fall sollte die Auswahl sowohl des Kompressors als auch der Systemsteuerung sorgfältig abgewogen werden, da sie die wichtigsten Faktoren sein können, die die Systemleistung und -effizienz beeinflussen. Dies sind die 7 kritischsten Systemsteuerungsoperationen.
- Start stop
- System Information
- Fahrerkontrolle
- Stabiler Betrieb
- Modulierende Steuerungen
- Warnungen und Alarme
- Automatische Abschaltung unter unsicheren Bedingungen
Schauen wir uns jeden genauer an!
Start Stop
Das Starten und Stoppen von Kompressoren muss einer Reihe sorgfältiger Schritte folgen, um sicherzustellen, dass der Kompressor sicher startet und stoppt. Während der Inbetriebnahme muss der Bediener Vorabprüfungen und Vorbereitungen durchführen, einschließlich Ventilprüfung, Hilfsprüfungen und ggf. Spülen. Es ist auch wichtig, die Kühl- und Schmiermittelsysteme zu überprüfen.
Der Status des Kompressors sowie aller Nebenaggregate wird von Sensoren gemeldet. Der Kompressor startet zunächst mit niedriger Drehzahl zum Aufwärmen, während er sorgfältig überwacht wird. Wenn die Geschwindigkeit allmählich auf die Rampengeschwindigkeit ansteigt, die die niedrigste Geschwindigkeitsschwelle für minimale Kompression ist. Der Kompressor erreicht schließlich seine maximale Drehzahl.
Ebenso schwierig ist es, den Kompressor abzuschalten. Langsam wird der Kompressor verlangsamt und seine Einlasszufuhr eingeschränkt. Die Einlassversorgung hört schließlich auf, sich zu verzögern. Der Kompressor wird dann vollständig zum Stillstand gebracht.
Die Kompressorsteuerung passt die Kompressordrehzahl während dieser Start-/Stoppvorgänge an, um ein erfolgreiches Abschalten und sicheres Starten zu gewährleisten. Intelligente Steuerungssysteme können diese Aufgaben nahezu automatisch oder mit wenig menschlicher Interaktion ausführen.
Informationen Zum System
Echtzeitinformationen von Sensoren sind entscheidend für die Bestimmung des Status und Zustands des Kompressors. Niedrige Ölstände weisen beispielsweise wahrscheinlich auf ein Ölleck hin. Hohe Temperaturen können auf verschlissene Teile, unzureichende Schmierung oder aneinander reibende Teile hinweisen.
Zu den entscheidenden Sensoren in Druckluftsystemen gehören:
- Drucksensor
- Temperatursensoren
- Niveausensoren
- Durchflusssensoren
- Überlastsensoren
Sensorsysteme an Nebenaggregaten sind Teile der gesamten Kompressorsteuerung. Sie überwachen Umgebungsvariablen außerhalb des Kompressors, und diese Informationen können auch für den Betrieb des Kompressors entscheidend sein.
Jeder Kompressor ist für bestimmte Arbeitsbedingungen oder Umweltfaktoren ausgelegt. Die Effizienz des Kompressors kann durch Variieren oder Anpassen bestimmter Variablen beeinflusst werden. Ineffiziente Maschinen verschleißen und verschleißen schneller und verbrauchen viel mehr Energie.
Aus diesem Grund sind Überwachung und Berichterstattung so wichtig. Bediener können diese Daten verwenden, um die Verschleißrate von Kompressorteilen zu überwachen und Wartungspläne zu erstellen.
Fahrerkontrolle
Elektromotoren sind die am weitesten verbreitete Art von Luftkompressoren. Sie sind zuverlässig, effizient, sauber und können ein großes Drehmoment liefern. Motorsteuerungen sind für Elektromotoren erforderlich, um sie zu betreiben und zu schützen.
Dies sind einige der bekanntesten Motorsteuergeräte.
- Pilotgeräte
- Motorstarter
- Intelligente Steuerungen
- Variable Antriebs- und Geschwindigkeitsregler
- Leitungsschutzschalter
Schauen wir uns jeden genauer an!
Pilotgeräte
Vorsteuergeräte sind die gebräuchlichsten Motorsteuergeräte. Es gibt viele Arten von Pilotgeräten, einschließlich Drucktasten und Signalbaken, Kippschalter, Kippschalter, Signalbaken und Signalbaken. Sie können je nach Ausführung als Anzeigegeräte oder Betätigungsgeräte bezeichnet werden.
Befehlsgeräte werden typischerweise in Steuerungssystemen, automatisierten Prozessen oder Steuertafeln verwendet. Sie liefern Informationen über die Zustands- und Steuerungsüberwachung verschiedener Arten von Maschinen, Anlagen und Prozessen. Diese Geräte werden hauptsächlich in industriellen oder gewerblichen Anwendungen eingesetzt, die eine Mensch-Maschine-Schnittstelle erfordern.
Motorstarter
Manuelle Motorsteuerungen haben normalerweise einen Druckknopfstarter, der an das Leistungspanel angeschlossen ist. Es ist so einfach wie den Anlasser einzuschalten und dann auszuschalten. Für größere Motoren müssen Sie fortschrittlichere Start-/Stopp-Steuerungen verwenden. Diese Steuerungen regeln meist die elektrische Leistungseinspeisung in den Motor aus dem Netz oder der Stromversorgung.
Als Motorstarter wird die Kombination aus Schütz und Überlastrelais bezeichnet. Um ein sicheres Starten und Abschalten zu gewährleisten, können Transformatoren und andere Steuerungen verwendet werden, um die Frequenz, Amplitude und Spannung der in den Motor eintretenden Wechselstromwellenform zu ändern.
Relais ist ein gesteuerter Schalter, der auf ein externes Signal reagiert. Es wird hauptsächlich zur Steuerung von Hochleistungsschaltungen verwendet. Sowohl Schütze als auch Relais sind elektromagnetische Schaltelemente. Schütze arbeiten bei höheren Spannungen und bieten Überlastschutz.
Intelligente Controller
Intelligente Geräte können die Motorleistung überwachen und anpassen. Sie können die Drehzahl- und Drehmomentvariablen automatisch an die Belastung des Motors anpassen. Dies ermöglicht eine höhere Effizienz, weniger Lärm und weniger Strahlungswärme.
Sie verwenden normalerweise SPS (speicherprogrammierbare Steuerungen), um ihre Automatisierung zu unterstützen. Der Treiber steuert, wie viel Leistung in den Kompressor gesteckt wird und wie schnell sich die Komponenten drehen. Dadurch kann der Fahrer die Leistung anpassen. Durch Variieren der Drehzahl des Treibers wird die Ausgangsleistung des Kompressors verändert, was besonders bei Anwendungen nützlich ist, bei denen sich die Ausgangsleistung des Kompressors häufig ändern muss.
Variable Antriebs- und Geschwindigkeitsregler
Variable Antriebs- und Geschwindigkeitsregler ermöglichen die Anpassung des Antriebs und seiner Geschwindigkeit. Der Controller besteht aus einer Reihe von Geschwindigkeitsreglern, Leistungswandlern und Reglern. Typischerweise als VSDs (Variable Speed Drives) bekannt, verwenden viele Industriemotoren auch VFDs (Variable Frequency Drives), um die Geschwindigkeit zu steuern.
VFDs variieren die Frequenz der AC-Eingangsspannung für Drehstrommotoren, um die Drehzahl und das Drehmoment des Motors zu steuern. Die Motoren werden durch die Frequenz der Versorgungsspannung gesteuert.
Leitungsschutzschalter
Leistungsschalter bieten elektrischen Schutz für Personen und Geräte vor plötzlichen Überspannungen, Überlastungen und Kurzschlüssen. MCBs (Miniaturleistungsschalter) werden typischerweise als Teil eines Steuerungssystems, automatisierten Prozesses oder einer Steuertafel verwendet, um Informationen über die Zustands- und Steuerungsüberwachung verschiedener Arten von Prozessen, Maschinen und Geräten bereitzustellen.
Stabiler Betrieb
Bei Luftkompressoren müssen Sie für einen stabilen Betrieb mit optimalen Drehzahlen, optimaler Gaszufuhr und konstanter Ausgabe laufen. Bei Kompressorsteuerungen treten zwei allgemeine Bedingungen auf:
- Drossel
- Anstieg
Choke-Bedingungen
Verstopfung wird durch eine sehr hohe Durchflussrate am Eingang eines Luftkompressors verursacht, der mit niedrigem Auslassdruck arbeitet. Eine Verstopfung kann zu einer erheblichen Verringerung der Kompressorleistung führen, wodurch er nicht mehr in der Lage ist, den besten Druck und Durchfluss zu liefern.
Das Einlasssystem wird automatisch durch Choke-Steuerungen eingeschränkt. Sie tun dies, indem sie das Einlassventil teilweise schließen. In den Einlass eintretendes Gas kann bereits unter Druck stehen oder beschleunigt werden, und in einem solchen Fall entscheiden sich die Steuerungen dafür, das überschüssige Gas in einen Niederdruck-Pufferspeicher zu leiten, um das Gas vom Einlass abzuleiten.
Überspannungsbedingungen
Surge ist das Gegenteil von Choke. Ein Pumpen tritt auf, wenn die zugeführte Gaszufuhr unter ihre optimale Kapazität fällt. Dies führt dazu, dass der Antriebsmotor überlastet wird, wenn der Kompressor versucht, mehr Gas einzusaugen, während er den Ausgang hinausdrückt.
Das Ergebnis der Überspannung sind Leistungsschwankungen, unregelmäßiger Stromverbrauch des Motors, erhöhte Vibrationen und Geräusche. Luftkompressoren sind so konzipiert, dass sie automatisch entlasten, wenn die Einlasskapazität unter 40 % fällt. Die meisten Kompressoren haben ein Pumpsteuerungssystem, um den Kompressor zu stabilisieren.
Um das Pumpproblem zu lösen, ist eine kontrollierte Strömungsumkehr erforderlich. Sobald ein Abfall der Gasversorgung festgestellt wird, wird das Ventil, das das Auslassrohr mit dem Einlassrohr verbindet, geöffnet, um etwas des Ausgangsgases in den Eingang einzuleiten, um das Volumen zu erhöhen. Das Ventil bleibt geöffnet, bis die Gasquelle ihre reguläre Versorgung wieder herstellt.
Modulierende Steuerungen
Das Kompressorsteuersystem ist für die Aufrechterhaltung der Anforderungen des Kompressors verantwortlich. Es ist so einfach wie das Umlegen von Schaltern oder die Interaktion mit der HMI auf Ihrem Bedienfeld. Entscheidend ist, dass der Kompressor die gewünschte Leistung bringt. Dies müssen die Verantwortlichen sicherstellen.
Das Steuerungssystem kann die Antriebsdrehzahl anpassen, um die Durchflussrate und Verdrängung des Kompressors zu steuern. Es kann auch das Einlassventil steuern, um den Gaseinlass zu regulieren, wodurch ein gewünschtes Druckniveau aufrechterhalten wird.
Die Kapazität der einströmenden Gase kann reduziert werden, um den Druck zu reduzieren und die Leistung zu erhöhen. Der Kompressor kann an seinem Einlass ein Vakuum ziehen, wenn er mit maximaler Drehzahl läuft. Dies kann zu Überlastung und Überhitzung führen.
Die modulierende Steuerung verhindert dies, indem sie die Motorsteuerung anpasst. Dies entspricht der Einlaufreduzierung. Die meisten Luftkompressoren können mit Teillast betrieben werden, was bedeutet, dass die Verdrängung angepasst werden kann, ohne die Bedienelemente des Fahrers zu betätigen.
Alarme Und Warnungen
Alle Kompressorsteuerungen sind mit Alarmsystemen ausgestattet, um Benutzer zu warnen und zu warnen, wenn etwas schief geht. Diese Alarme umfassen Warnungen für Lecks, Überhitzung, Öldruck und Ausfall wichtiger Komponenten. Die Alarme können visuelle Lichter auf dem Bedienfeld sowie Pieptöne sein.
Diese Warnungen sind besonders hilfreich, wenn das zu verdichtende Gas gefährliche physikalische oder chemische Eigenschaften aufweist, wie z. B. korrosiv, entzündlich oder giftig, und ermöglichen es dem Bediener, sofort Maßnahmen zu ergreifen.
Unsichere Bedingungen: Automatische Abschaltung
Kompressoren haben geringe Fehlertoleranzen. Sensoren können ihren Status überwachen. Sie können drastische Präventivmaßnahmen ergreifen, um Schäden zu verhindern, wenn etwas schief gehen sollte.
Kompressorsteuerungssysteme können nach einem katastrophalen Ausfall wichtiger Komponenten oder wenn sich der Kompressor in unsicheren Arbeitsbedingungen befindet, eine automatische Abschaltung einleiten. Zu den gefährlichen Bedingungen gehören unkontrollierbare Überspannung und Drosselung oder Überlastung der elektrischen Systeme.
FAQ (Häufig Gestellte Fragen)
Was ist ein Kompressorsteuerungssystem?
Ein Kompressorsteuerungssystem ist ein System, mit dem Sie Ihren Luftkompressor überwachen und wechseln können. Die Art der Steuerung umfasst das Einstellen der Drehzahl des Kompressormotors sowie das Einstellen des automatischen Ladens und Entladens in Abhängigkeit von einem voreingestellten Druck.
Wie funktionieren Luftkompressoren?
Steuerungssysteme werden verwendet, um Luftkompressoren zu steuern. Sie bestehen aus verschiedenen Sensoren und elektrischen Komponenten. Diese Systeme überwachen den Kompressorbetrieb und stellen sicher, dass alles so funktioniert, wie es sollte. Die meisten Steuerungen können von einem zentralen Terminal aus gesteuert werden.
Wie kann man den Druck des Kompressors regulieren?
Um den Druck eines Luftkompressors zu steuern, verwenden Sie den Luftkompressor-Druckregler. Der Regler ist im Grunde ein Regelventil, mit dem Sie den Druck durch Ändern seines Niveaus einstellen können. Erfahren Sie mehr in unserer Anleitung zum Einstellen des Druckreglers für Luftkompressoren.
