Schraubenkompressor

Maßgeschneidert

Druckluft als pneumatische Förderluft ist weit verbreitet. Häufig stellt sich aber die Frage, wie viel Prozent der erzeugten Druckluft wirklich dafür verwendet wird. Die hier beschriebene Lösung mit einem ölfrei verdichtenden Schraubenkompressor der neusten Generation zeigt, wie man ein Maximum an Wirtschaftlichkeit erreichen kann.

Die Südharzer Gipswerk GmbH produziert in Sulzheim, einem von vier Produktionsstandorten des Unternehmens, seit circa 60 Jahren Gips. Er wird unmittelbar vor der Haustür abgebaut. Es geht um hochwertige Spezialgipse, unter anderem für die Herstellung von Keramikformen und Schulkreide, die zum Teil weltweit vertrieben werden. Ferner werden - überwiegend für den deutschen Markt - Maschinen-, Handputz- und Stuckgipse für den Bausektor hergestellt. Die jährliche Gesamtproduktion im Werk Sulzheim liegt aktuell bei circa 150.000 Tonnen. "Druckluft benötigen wir für zwei Bereiche: Erstens zur Steuerung unserer Produktionsanlagen in kleinerer Menge mit höherem Druck. Und zweitens in großer Menge mit einem niedrigen Druck für die pneumatische Förderung unserer staubförmigen Produkte in einem umfangreichen Rohrleitungssystem", erläutert Werksleiter Helmut Weiss.

Das Unternehmen verwendet seit mehr als 20 Jahren ausschließlich Schraubenverdichter und Drehkolbengebläse der Aerzener Maschinenfabrik in Hameln. Aktuell arbeiten 18 Aggregate dieser Firma am Standort Sulzheim, davon drei in einer zentralen Station. Bei Neu- und Ersatzanschaffungen wird seit Jahren auf diese Produkte vertraut ¿Beweis für ein besonders hohes Maß an Kundenzufriedenheit. Im Februar 2008 wurde die jüngste Anlage, ein ölfrei verdichtender Schraubenkompressor des Typs VML 18 R aus der neuen Delta Screw Generation 5, für die pneumatische Förderung in Betrieb genommen.

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Ölfrei verdichten bis 3 bar absolut

Für die Förderluft in diesem Bereich gibt es zwei wichtige Voraussetzungen. Sie muss für eine hohe Qualität der Produkte ölfrei verdichtet sein und die Temperatur von circa 50 bis 70 °C für spezielle Gipsprodukte einhalten. Bei dieser Temperatur gibt Gips kein Wasser ab, er dehydriert also nicht. Außerdem wird sichergestellt, dass der Gips - speziell im Winter - keinen Kälteschock bekommen kann. Zur Erzeugung dieser Förderluft setzt das Unternehmen auf dem Werksgelände dezentral installierte Drehkolbengebläse ein. Außerdem arbeiten in einer zentralen Druckluftstation zwei ölfrei verdichtende Schraubenverdichter und ein weiteres Drehkolbengebläse. Sämtliche Aggregate wurden von der Aerzener Maschinenfabrik in Aerzen bei Hameln geliefert und sind teilweise seit mehr als 15 Jahren in Betrieb. Die zentrale Station befindet sich in unmittelbarer Nähe eines so genannten Ursprungssilos, aus dem das bereits pulverförmige Rohmaterial durch ein Rohrleitungssystem zu den einzelnen, bis zu 200 m entfernten Weiterverarbeitungsanlagen gefördert wird. Zu diesem pneumatischen Fördersystem sieht Werksleiter Weiss keine Alternative, weil es keine Lösung gibt, die mit einer so hohen Leistungsfähigkeit, Wirtschaftlichkeit und Wartungsfreundlichkeit arbeitet. Die ölfrei verdichtete Druckluft wird mit max. 3 bar (absolut) in die Transportleitung eingespeist. In diese Transportleitung tritt der pulverförmige Gips in präziser Dosierung unterhalb des Ursprungssilos in einer Übergabestation ein. Dazu Werksleiter Weiss: "Die Kunst liegt darin, die Druckluftmenge und die Eintrittsmenge der Gipssorten mit unterschiedlichem Schüttgewicht so optimal wie möglich aufeinander abzustimmen. Ziel ist es, mit einer möglichst kleinen Druckluftmenge eine möglichst große Gipsmenge bis an das Ende der bis zu 200 m langen Förderleitungen zu transportieren."

Hohe Energieeffizienz

Aktuell arbeitet in der zentralen Druckluft-Station seit Februar 2008 ein ölfrei verdichtender, riemengetriebener Schraubenkompressor des Typs VML 18 R der Aerzener Maschinenfabrik. Die Anlage der neuen Delta-Screw-Generation 5 liefert einen Ansaugvolumenstrom von ca. 1.000 m³/h mit einem Austrittsdruck von max. 3,0 bar (absolut). Sie wird von einem besonders energieeffizient arbeitenden Motor der Klasse EFF1 mit 75 kW Nennleistung angetrieben. Im konkreten Fall verfügt der Motor zwar über eine Nennleistung von 75 kW, seine maximale Kupplungsleistung beträgt aber nur 57 kW. Das Rohrleitungssystem gibt über seine Widerstände den Druck vor. Dementsprechend entwickelt sich die Leistungsaufnahme des Verdichters. Das heißt, wenn das Leitungssystem 10 % weniger Druck fordert, vermindert sich die Leistungsaufnahme (gegebenenfalls abzüglich Wirkungsgrad) analog von 57 auf circa 51 kW. Die neue Baureihe umfasst sieben Baugrößen für Ansaugvolumenströme von ca. 270 bis 2.600 m³/h, Antriebsleistungen von 55 bis 200 kW und Überdrücke bis 3,5 bar. Im Unterdruckbetrieb können die VML-Verdichter bis 70 % Vakuum (0,3 bar absolut) eingesetzt werden, als Sonderausführung bis zu 85 % Vakuum (0,15 % absolut). Der Kühlluft-Ventilator wird bei diesen Anlagen auf der verlängerten Motorwelle montiert. Er arbeitet deshalb ausfallsicher, überwachungsfrei und ohne zusätzliche Fremdenergie. Zudem bietet er eine hohe Energieeffizienz von bis zu 20 %, das war eines der wesentlichen Entwicklungsziele für die neue Baureihe. Denn die Kosten eines Kompressors - bezogen auf dessen gesamte Lebensdauer - werden bis zu 90 % durch den Energieverbrauch bestimmt. Deshalb zahlen sich die Investitionskosten für ein Aerzener Verdichteraggregat nach kurzer Zeit wieder aus. "Wir gehen davon aus, dass wir die erzeugte Förderluft in 99,5 % der Verdichter-Laufzeit zur Förderung unserer staubförmigen Güter in unserem Transportsystem einsetzen, also fast ein ideales 1:1-Verhältnis", so Werksleiter Weiss.

Auf die Anforderung abgestimmt

Der neue Schraubenverdichter VML 18 R wird aus Sicherheitsgründen in Abstimmung mit dem Mischbetrieb und der Produktionsanlage grundsätzlich von Hand eingeschaltet. Er liefert die vorgegebene Druckluft-Menge kontinuierlich mit einem max. Höchstdruck von 3,0 bar. Die Anlage wurde im Vorfeld der Kaufentscheidung durch eine detaillierte Auslegung maßgeschneidert auf die Anforderungen des Fördersystems in Sulzheim abgestimmt. Dabei musste nicht nur ein schwankendes Schüttgewicht, sondern auch der zusätzliche Bedarf für die Abreinigung der Filterflächen in den Zielsilos berücksichtigt werden. Für die Einhaltung des konstanten Höchstdrucks von 3,0 bar absolut wurde die Anlage mit einem Überströmregler ausgerüstet. Er öffnet sobald der eingestellte Druck im angeschlossenen System überschritten wird. Dann verhindert ein kontrolliertes Abblasen das Überschreiten des Verdichtungsenddrucks und garantiert so die geforderte Kontinuität der pneumatischen Förderung unter optimalen Bedingungen. Der Verdichter schaltet nach dem Erreichen des vorgegebenen Enddrucks also nicht ab, weil sich bei einer pneumatischen Förderung das im Leitungssystem befindliche Material dann sofort absetzen und die Leitungen verstopfen würde. Sie könnten dann nur mit hohem manuellem Einsatz gereinigt werden. Der Überströmregler arbeitet mit sehr hoher Regelgenauigkeit, kurzer Ansprechzeit und unabhängig von Fremdenergie durch einen vordruckgesteuerten Membranantrieb. Ein Austrittsschalldämpfer kann zur Reduzierung des Schalldruckpegels um bis zu 20 dB nachgeschaltet werden. Die Abschaltung des Verdichters erfolgt in Sulzheim vollautomatisch, sobald der aktuelle Silo befüllt und die zu gehörige Rohrleitung freigeblasen wurde. Ein zentraler Leitstand überwacht die komplette Anlage.

Fazit

Die neue Verdichter-Anlage wurde im Februar 2008 in Betrieb genommen und läuft seit dem einwandfrei - obwohl es sich noch um eine Vorserienmaschine der neuen Generation 5 handelte. Werksleiter Helmut Weiss: "Die Aerzener Maschinenfabrik hat uns auf der Basis der vom Anlagenbauer ermittelten Luftmenge einen maßgeschneiderten energieoptimierten Verdichter geliefert, so dass wir die Materialförderung mit höchstmöglicher Wirtschaftlichkeit durchführen können. Unser Ziel, mit möglichst wenig Druckluft möglichst viel Material zu transportieren, haben wir also mit einer Punktlandung erreicht". Norbert Barlmeyer, Barlmeyer Kommunikation / Dr. Peter Stipp

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