Die Erfindung betrifft eine Kompressoranlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.The invention relates to a compressor system having the features of the preamble of claim 1.
Bekannte Kompressoranlagen komprimieren Gas, beispielsweise Druckluft, für technische Zwecke. Um die Grundlast und die Spitzenlast entsprechend der kundnenspezifischen Anforderungen zur Verfügung stellen zu können, ist die Kompressoranlage kundenspezifisch aus mehreren Kompressoraggregaten zusammengestellt und wird von einer extra Steuerung gesteuert. Dies bedingt einen entsprechenden Installationsaufwand der Kompressoranlage und eine spezifische Schulung und Wartung.Known compressor systems compress gas, for example compressed air, for technical purposes. In order to provide the base load and the peak load according to the customer-specific requirements, the compressor system is customized from several compressor units and is controlled by an extra controller. This requires a corresponding installation of the compressor system and a specific training and maintenance.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kompressoranlage der eingangs genannten Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kompressoranlage mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The invention is based on the object to improve a compressor unit of the type mentioned. This object is achieved by a compressor system with the features of claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
In organisatorischer Hinsicht ist die Kompressoranlage in Kompressormodule untergliedert, die untereinander gleich aufgebaut sind. Unterschiedlich ist allenfalls die Adresse oder Kennung der einzelnen Steuerungen. Jedes Kompressormodul ist ein komplettes, getestetes und voll funktionsfähiges Paket. Mit dieser modularen Organisation sind ein elektrisches Konzept und ein mechanisches Konzept verknüpft.From an organizational point of view, the compressor system is subdivided into compressor modules, which have the same structure as each other. The only difference is the address or identifier of the individual controllers. Each compressor module is a complete, tested and fully functional package. This modular organization is linked to an electrical concept and a mechanical concept.
Das elektrische Konzept, welches auch das Steuerungskonzept beinhaltet, sieht vor, dass die Steuerung hierarchisch in wenigstens zwei Ebenen untergliedert ist. In der untergeordneten Ebene der Kompressorsteuerungen erfolgt die Ansteuerung der einzelnen Komponenten des zugeordneten Kompressormoduls. In der übergeordneten Ebene der Modulsteuerung wird die Modulsteuerung eines der Kompressormodule als "Master" ausgewählt, dem alle Kompressorsteuerungen in der Kompressoranlage unterstehen. Die Modulsteuerungen der anderen Kompressormodule sind entweder als "Slave" konfiguriert, um die Befehle der Master-Modulsteuerung an ihre Kompressorsteuerungen weiterzuleiten, oder sie sind inaktiv, womit die Master-Modulsteuerung mit allen Kompressorsteuerungen direkt kommuniziert. Für die Steuerung und ihre Kommunikation sind eine standardisierte Hardware und standardisierte Kommunikationsprotokolle vorgesehen, was eine hohe Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit gewährleistet.The electrical concept, which also includes the control concept, provides that the control is hierarchically subdivided into at least two levels. In the subordinate level of the compressor controls, the control of the individual components of the associated compressor module takes place. In the higher level of the module control, the module control of one of the compressor modules is selected as the "master" to which all compressor controls in the compressor system are subject. The module controllers of the other compressor modules are either configured as "slaves" to forward the commands of the master module controller to their compressor controllers, or they are inactive, thus directly communicating the master module controller with all the compressor controllers. For the control and their communication a standardized hardware and standardized communication protocols are provided, which guarantees a high availability and reliability.
Zur Bildung eines Regelkreises sind außer den Modulsteuerungen, Kompressorsteuerungen, Ventilen und sonstigen Stellvorrichtungen auch die vorhandenen Drucksensoren im Druckbehälter eingebunden. Die Einhaltung einer Rangfolge, die Grundlastumschaltung, der Grundlastlauf, der Spitzenlastlauf mit entsprechenden Ansteuerungen und Regelungen, beispielsweise mittels Frequenzumrichters und Bypass, und die Kommunikation mit dem Leitstand der Gesamtanlage wird automatisch von der Master-Modulsteuerung gesteuert und geregelt. Eine übergeordnete Steuerung für die Kompressoranlage ist entbehrlich.To form a control loop, the existing pressure sensors in the pressure vessel are integrated in addition to the module controls, compressor controls, valves and other positioning devices. Compliance with the order of priority, base load switching, basic load operation, peak load operation with appropriate controls and regulations, for example by means of frequency converter and bypass, and communication with the control center of the entire system is automatically controlled and controlled by the master module controller. A higher-level control for the compressor system is unnecessary.
Das mechanische Konzept sieht vor, dass aufgrund der Untergliederung die einzelnen Kompressormodule hinsichtlich Produktion, Abmessung, Verpackung, Transport, Service und Bedienerschulung standardisiert sind, was auch die Planung der Kompressoranlage erleichtert. Die Kompressormodule können einfach miteinander verbunden werden, insbesondere durch eine aufeinander passend abgestimmte Anordnung der Schnittstellen für die Gas-, Kühlmittel- und elektrischen Leitungen. Mit einem integrierten Schaltschrank entfällt eine Verdrahtung zwischen Kompressoraggregat und Schaltschrank am Installationsort. Die einfache Installation und Inbetriebnahme erlaubt eine schnellere und kostenoptimierte Aufstellung der Kompressoranlage.The mechanical concept envisages that, due to the subdivision, the individual compressor modules are standardized with regard to production, dimensioning, packaging, transport, service and operator training, which also facilitates the planning of the compressor system. The compressor modules can be easily connected to each other, in particular by a coordinated matching arrangement of the interfaces for the gas, coolant and electrical lines. With an integrated control cabinet, there is no need for wiring between the compressor unit and the control cabinet at the installation site. The simple installation and commissioning allows a faster and cost-optimized installation of the compressor system.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels mit Abwandlungen näher erläutert. Es zeigenIn the following the invention with reference to an embodiment shown in the drawing with modifications is explained in detail. Show it
1 ein schematisiertes Blockschaltbild der Kompressoranlage, 1 a schematic block diagram of the compressor system,
2 eine schematisierte Darstellung der Steuerung der Kompressoranlage funktionell betrachtet, 2 a schematic representation of the control of the compressor system functionally considered
3 eine schematisierte Darstellung der Steuerung der Kompressoranlage gerätemäßig betrachtet, 3 a schematic representation of the control of the compressor system considered device,
4 eine Seitenansicht der Kompressoranlage auf der vom Schaltschrank abgewandten Seite, 4 a side view of the compressor system on the side facing away from the cabinet,
5 eine Draufsicht auf die Kompressoranlage, 5 a top view of the compressor system,
6 eine perspektivische Ansicht eines Kompressormoduls ohne Haube, und 6 a perspective view of a compressor module without hood, and
7 eine weitere perspektivische Ansicht eines Kompressormoduls ohne Haube. 7 another perspective view of a compressor module without hood.
Eine Kompressoranlage 1 zur Versorgung mit komprimiertem Gas, insbesondere Druckluft, weist einen Druckbehälter 3, aus welchem das komprimierte Gas an einem Behälterausgangsventil 5 mit nachgeschaltetem Filter 7 entnommen werden kann, und erfindungsgemäß mehrere Kompressormodule 10 zum Komprimieren des Gases und zum Befüllen des Druckbehälters 3 auf. Das zu komprimierende Gas kann (Druck-)Luft sein oder ein anderes technisches Gas, beispielsweise Kohlenstoffdioxid. Der Druckbehälter 3 (Windkessel) hat beispielsweise ein Volumen von 3000 l. Der entnehmbare Norm-Volumenstrom beträgt beispielsweise 3940 m3/h.A compressor system 1 for supplying compressed gas, in particular compressed air, has a pressure vessel 3 from which the compressed gas at a container outlet valve 5 with downstream filter 7 can be removed, and according to the invention several compressor modules 10 for compressing the gas and for filling the pressure vessel 3 on. The to be compressed Gas can be (compressed) air or another technical gas, for example carbon dioxide. The pressure vessel 3 (Windkessel) has for example a volume of 3000 l. The removable standard volume flow is for example 3940 m 3 / h.
Jedes der Kompressormodule 10 umfasst einen Grundrahmen 11, ein auf dem Grundrahmen 11 – unter Zwischenlage von Schwingungsdämpfern – montiertes Kompressoraggregat 12, einen ebenfalls auf dem Grundrahmen 11 montierten Schaltschrank 13 und optional eine Haube 14 zur Schalldämmung. Der vom Kompressormodul 10 eingenommene (oder wenigstens beanspruchte) Raum hat näherungsweise eine Quaderform, beispielsweise 3650 mm lang, 2140 mm breit und 2055 mm hoch. Das Kompressoraggregat 12 kann beispielsweise als ein einstufiger, wassergekühlter Kolbenkompressor mit einem Verdichtungsverhältnis von 1:7 und einer Leistung von 90 kW ausgebildet sein. Der Elektromotor des Kompressoraggregats 12 ist luftgekühlt mittels eines Gebläses, welches seine warme Abluft in den Innenraum der Haube 14 gibt. Der Haube 14 weist ein weiteres Gebläse auf, mittels dessen die Abluft im Innenraum der Haube 14 durch eine Abluftöffnung 14a auf der Oberseite der Haube 14 nach außen geblasen wird. Der Innenraum der Haube 14 erhält Frischluft durch eine Zuluftöffnung 14b auf der vom Schaltschrank 13 abgewandten Seite der Haube 14. Die Haube 14 kann abnehmbare Seitenelemente und abnehmbare Dachelemente aufweisen.Each of the compressor modules 10 includes a base frame 11 , one on the base frame 11 - with the interposition of vibration dampers - mounted compressor unit 12 , one also on the base frame 11 mounted control cabinet 13 and optionally a hood 14 for sound insulation. The from the compressor module 10 occupied (or at least claimed) space has approximately a cuboid shape, for example, 3650 mm long, 2140 mm wide and 2055 mm high. The compressor unit 12 For example, it can be designed as a single-stage, water-cooled reciprocating compressor with a compression ratio of 1: 7 and a power of 90 kW. The electric motor of the compressor unit 12 is air-cooled by means of a blower, which transfers its warm air into the interior of the hood 14 gives. The hood 14 has another fan, by means of which the exhaust air in the interior of the hood 14 through an exhaust opening 14a on the top of the hood 14 is blown outward. The interior of the hood 14 receives fresh air through a supply air opening 14b on the cabinet 13 opposite side of the hood 14 , The hood 14 may have removable side panels and removable roof panels.
Ferner weist jedes Kompressormodul 10 eine Verrohrung auf mit einer Saugleitung 15, einer Druckleitung 16, einem Kühlmittelvorlauf 17 und einem Kühlmittelrücklauf 18, die auch (wie das Kompressoraggregat 12, der Schaltschrank 13 und die Haube 14) am Grundrahmen 11 gelagert sind. Diese vier Leitungen verlaufen alle parallel zueinander, horizontal und zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten des Kompressormoduls 10, wo sie an ihren beiden Enden jeweils eine Schnittstelle zum Anschluss von Rohrstücken aufweisen. Vorliegend ist diese Schnittstelle mit einem Flansch ausgebildet. Es sind aber beliebige Verläufe jeder der vier Leitungen zwischen ihren beiden Schnittstellen möglich. Die Saugleitung 15 ist in räumlicher Hinsicht zwischen dem Kompressoraggregat 12 und dem Schaltschrank 13 angeordnet, die Druckleitung 16 oberhalb der Saugleitung 15, und die beiden Kühlmittelleitungen 17 und 18 auf gleicher Höhe zwischen der Saugleitung 15 und dem Kompressoraggregat 12, wobei der Kühlmittelvorlauf 17 näher zur Saugleitung 15 und der Kühlmittelrücklauf 18 näher zum Kompressoraggregat 12 angeordnet ist. Furthermore, each compressor module has 10 a piping on with a suction line 15 , a pressure line 16 , a coolant flow 17 and a coolant return 18 that too (like the compressor unit 12 , the control cabinet 13 and the hood 14 ) on the base frame 11 are stored. These four lines are all parallel to each other, horizontally and between two opposite sides of the compressor module 10 , where they each have an interface for connecting pipe sections at their two ends. In the present case, this interface is formed with a flange. However, any courses of each of the four lines between their two interfaces are possible. The suction line 15 is in space between the compressor unit 12 and the control cabinet 13 arranged the pressure line 16 above the suction line 15 , and the two coolant lines 17 and 18 at the same height between the suction line 15 and the compressor unit 12 , wherein the coolant flow 17 closer to the suction line 15 and the coolant return 18 closer to the compressor unit 12 is arranged.
Intern (bezüglich des Kompressormoduls 10) zweigt von der Saugleitung 15 – mittels eines Saugabsperrventils 15a – eine saugseitige Verbindungsleitung ab, die zur Saugseite des Kompressoraggregrats 12 führt, welches dort zwei ansteuerbare Saugventile als Anschluss aufweist. Das Kompressoraggregat 12 liefert ölfreie, silikonfreie und trockene Luft und benötigt entsprechend aufbereitete Luft. Vorsorglich kann hierfür in der Verbindungsleitung noch ein Saugfilter 15b vorgesehen sein, welcher auf dem Grundrahmen 11 montiert ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erhält das Kompressoraggregat 12 nur vorverdichtete Luft aus der Saugleitung 15. In einer abgewandelten Ausführung kann auch atmosphärische Luft zugeführt werden, die beispielsweise durch die Zuluftöffnung 14b angesaugt und dem Kompressoraggregat 12 zugeführt wird, beispielsweise indem sie nach Durchströmen des Saugfilters 15b dem Kompressoraggregat 12 zugeführt wird.Internal (with respect to the compressor module 10 ) branches off the suction line 15 - By means of a Saugabsperrventils 15a - A suction-side connecting line from the suction side of the Kompressoraggregrats 12 leads, which has there two controllable suction valves as a connection. The compressor unit 12 provides oil-free, silicone-free and dry air and requires appropriately prepared air. As a precaution, this can be done in the connecting line still a suction filter 15b be provided, which on the base frame 11 is mounted. In the present embodiment receives the compressor unit 12 only pre-compressed air from the suction line 15 , In a modified embodiment, atmospheric air can also be supplied, for example through the supply air opening 14b sucked and the compressor unit 12 is supplied, for example, by after flowing through the suction filter 15b the compressor unit 12 is supplied.
Ebenfalls intern (bezüglich des Kompressormoduls 10) zweigt von der Druckleitung 16 – mittels eines Druckabsperrventils 16a – eine druckseitige Verbindungsleitung ab, an welche die Druckseite des Kompressoraggregrats 12 angeschlossen ist, welches dort zwei selbstgesteuerte Druckventile als Anschluss aufweist. Beispielsweise sind die Druckventile federbelastet und öffnen bei einem vorgegebenen Druckunterschied. In der druckseitige Verbindungsleitung ist zum Abkühlen des komprimierten Gases ein Kühler 16b vorgesehen, welchem ein Abscheider 16c folgt, um etwaige Feuchtigkeit aus dem abgekühlten, komprimierten Gas zu entfernen. Zusätzlich ist am Kompressoraggregat 12 (mittels ansteuerbarer Ventile) ein Bypass 19 zwischen der Druckseite und der Saugseite vorgesehen.Also internally (with respect to the compressor module 10 ) branches off the pressure line 16 - By means of a pressure shut-off valve 16a - A pressure-side connecting line, to which the pressure side of the Kompressoraggregrats 12 is connected, which has there two self-operated pressure valves as a connection. For example, the pressure valves are spring loaded and open at a given pressure difference. In the pressure-side connecting line is for cooling the compressed gas, a radiator 16b provided, which a separator 16c to remove any moisture from the cooled, compressed gas. Additionally is on the compressor unit 12 (by means of controllable valves) a bypass 19 provided between the pressure side and the suction side.
In einem einfachwirkenden Betriebszustand des Kompressoraggregats 12 bleibt eines der beiden Saugventile geöffnet. In einem doppeltwirkenden Betriebszustand des Kompressoraggregats 12 arbeiten beide Saugventile. In beiden Betriebszuständen strömt das Gas aus der Saugleitung 15 durch das Saugabsperrventil 15a und durch das Saugfilter 15b zur Saugseite des Kompressoraggregats 12, welches das Gas komprimiert und an der Druckseite ausstößt, von wo das komprimierte Gas durch den Kühler 16b, den Abscheider 16c und das Druckabsperrventil 16a in die Druckleitung 16 strömt. Die Druckleitung 16 ist extern mit dem Druckbehälter 3 verbunden, in welchen das komprimierte Gas strömt. Der Saugdruck in der Saugleitung 15 beträgt beispielsweise 6,7 bar, der Enddruck in der Druckleitung 16 beispielsweise 10 bar, so dass mit diesem Druck sowohl die Druckleitung 16 den Druckbehälter 3 befüllen als auch Gas aus dem Druckbehälter 3 entnommen werden kann.In a single-acting operating state of the compressor unit 12 one of the two suction valves remains open. In a double-acting operating state of the compressor unit 12 Both suction valves work. In both operating states, the gas flows out of the suction line 15 through the Saugabsperrventil 15a and through the suction filter 15b to the suction side of the compressor unit 12 which compresses the gas and discharges at the pressure side, from where the compressed gas passes through the radiator 16b , the separator 16c and the pressure shut-off valve 16a in the pressure line 16 flows. The pressure line 16 is external to the pressure vessel 3 connected, in which the compressed gas flows. The suction pressure in the suction line 15 is for example 6.7 bar, the final pressure in the pressure line 16 For example, 10 bar, so that with this pressure both the pressure line 16 the pressure vessel 3 fill as well as gas from the pressure vessel 3 can be removed.
Der Kühlmittelvorlauf 17 und der Kühlmittelrücklauf 18 sind intern – mittels geeigneter Ventile – an den Kühler 16b angeschlossenen. Soweit das Kompressoraggregat 12 nicht luftgekühlt ist, kann dieses ebenfalls an Kühlmittelvorlauf 17 und Kühlmittelrücklauf 18 angeschlossen sein. Extern (bezüglich des Kompressormoduls 10) sind die beiden Kühlmittelleitungen 17 und 18 unter Bildung eines Kühlmittelkreislaufes an ein geeignetes Kühlaggregat angeschlossen, welches das erwärmte Kühlmittel abkühlt und wieder zurückpumpt. Das Kühlmittel ist vorzugsweise Wasser (mit Zusätzen). Es sind aber auch andere Kühlmittel denkbar.The coolant flow 17 and the coolant return 18 are internally - by means of suitable valves - to the radiator 16b connected. As far as the compressor unit 12 is not air cooled, this can also be to coolant flow 17 and coolant return 18 be connected. External (referring to the compressor module 10 ) are the two coolant lines 17 and 18 forming a Coolant circuit connected to a suitable cooling unit, which cools the heated coolant and pumped back. The coolant is preferably water (with additives). But there are also other coolants conceivable.
Im Schaltschrank 13 ist die Steuerung des Kompressormoduls 10 angeordnet. Funktionell betrachtet, ist eine übergeordnete Modulsteuerung 20 und eine untergeordnete Kompressorsteuerung 21 vorgesehen. Die Kompressorsteuerung 21 ist in an sich bekannter Weise aufgebaut. Anzusteuernde Komponenten sind insbesondere das Kompressoraggregat 12 und die verschiedenen Ventile, also beispielsweise die Energieversorgung des Kompressoraggregats 12, ein Frequenzumrichter 21a (vorzugsweise im Schaltschrank 13 angeordnet), eine Saugventilanhebung 21b, eine Umschaltung 21c zwischen einfachwirkendem und doppeltwirkendem Betriebszustand, der Bypass 19, und sämtliche sonstigen Ventile in der Verrohrung.In the control cabinet 13 is the control of the compressor module 10 arranged. Functionally, is a parent module control 20 and a subordinate compressor controller 21 intended. The compressor control 21 is constructed in a conventional manner. To be controlled components are in particular the compressor unit 12 and the various valves, so for example the power supply of the compressor unit 12 , a frequency converter 21a (preferably in the control cabinet 13 arranged), a suction valve lift 21b , a switch 21c between single-acting and double-acting operating condition, the bypass 19 , and all other valves in the piping.
Gerätemäßig betrachtet, sind (im Schaltschrank 13) eine Rechnereinheit 24, eine Bedienfeldeinheit 25, eine Schnittstelleneinheit 26 und eine Netzwerkeinheit 27 vorgesehen. Die Rechnereinheit 24 weist – zusätzlich zu einem Prozessor und einem Speicher für die Programme von Modulsteuerung 20 und Kompressorsteuerung 21 – Anschlüsse für Datenleitungen auf, die zu den von der Kompressorsteuerung 21 anzusteuernden Komponenten führen. Die Bedienfeldeinheit 25 enthält Eingabe- und Ausgabemittel zur Bedienung der Steuerung des Kompressormoduls 10, beispielsweise einen Touchscreen, gegebenenfalls Bedienknöpfe, Schalter und sonstige Anzeige. Die Bedienfeldeinheit 25 ist für den Bediener gut zugänglich im Schaltschrank 13 oder auf dessen Außenseite angeordnet. Die Schnittstelleneinheit 26 enthält die Schnittstelle zum Leitstand L der Gesamtanlage, in welcher die Kompressoranlage 1 eingebaut ist. Entsprechend ist diese Schnittstelle hinsichtlich Datenleitungsauslegung und Kommunikationsprotokoll kundenspezifisch ausgestaltet. Die Netzwerkeinheit 27 verknüpft die vorgenannten Einheiten miteinander mittels eines Netzwerkes, beispielsweise mittels TCP/IP auf Ethernet oder eines anderen normierten oder speziellen Netzwerkes. Soweit der Leitstand L die gleiche Netzwerktechnik und das gleiche Protokoll benutzt, kann die Netzwerkeinheit 27 auch die Aufgaben der Schnittstelleneinheit 26 übernehmen, d.h. die Schnittstelleneinheit 26 ist dann in die Netzwerkeinheit 27 integriert. Zur Netzwerkeinheit 27 gehören auch zwei von außen zugängliche Netzwerkschnittstellen. Für diese und alle anderen Anschlüsse der genannten Einheiten ist eine Ausbildung als RJ45 bevorzugt, so dass die Netzwerkeinheit 27 ein handelsüblicher (Netzwerk-)Switch sein kann.Regarded by the device, (in the control cabinet 13 ) a computer unit 24 , a control panel unit 25 , an interface unit 26 and a network unit 27 intended. The computer unit 24 points - in addition to a processor and a memory for the programs of module control 20 and compressor control 21 - Connections for data lines on that of the compressor controller 21 lead to components to be controlled. The control panel unit 25 contains input and output means for operating the control of the compressor module 10 For example, a touch screen, if necessary, control buttons, switches and other display. The control panel unit 25 is easily accessible to the operator in the control cabinet 13 or arranged on the outside thereof. The interface unit 26 Contains the interface to the control station L of the entire system in which the compressor system 1 is installed. Accordingly, this interface is customized in terms of data line design and communication protocol. The network unit 27 links the aforementioned units to each other by means of a network, for example by means of TCP / IP to Ethernet or another normalized or special network. As far as the control center L uses the same network technology and the same protocol, the network unit 27 also the tasks of the interface unit 26 take over, ie the interface unit 26 is then in the network unit 27 integrated. To the network unit 27 also includes two externally accessible network interfaces. For this and all other connections of the units mentioned, training as RJ45 is preferred, so that the network unit 27 a commercial (network) switch can be.
Am Schaltschrank 13 oder vorzugsweise unterhalb desselben am Grundrahmen 11 sind die elektrischen Anschlussstellen 29 für die Energieversorgungsleitungen (380 V) und für die Datenleitungen vorgesehen, also bei letzteren die besagten Netzwerkschnittstellen der Netzwerkeinheit 27 und die Schnittstelle der Schnittstelleneinheit 26 zum Leitstand L. Bevorzugt ist eine Anordnung je einer elektrischen Anschlussstelle 29 auf den gleichen Seiten des Kompressormoduls 10, an denen schon die Verrohrung (Saugleitung 15, Druckleitung 16, Kühlmittelvorlauf 17, Kühlmittelrücklauf 18) mit ihren Anschlüssen endet, und eine zusätzliche elektrische Anschlussstelle 29 auf der Stirnseite des Schaltschrankes 13. Sofern nicht alle drei elektrischen Anschlussstelle 29 gleich ausgebildet sein sollen, bedient die Netzwerkeinheit 27 vorzugsweise die seitlichen elektrischen Anschlussstellen 29 neben der Verrohrung, während die Schnittstelleneinheit 26 (und die Energieversorgungsleitungen) die stirnseitige elektrische Anschlussstelle 29 bedienen.At the control cabinet 13 or preferably below it on the base frame 11 are the electrical connection points 29 for the power supply lines (380 V) and for the data lines, so in the latter said network interfaces of the network unit 27 and the interface of the interface unit 26 to the control station L. Preferred is an arrangement depending on an electrical connection point 29 on the same sides of the compressor module 10 , where already the piping (suction line 15 , Pressure line 16 , Coolant flow 17 , Coolant return 18 ) ends with their connections, and an additional electrical connection point 29 on the front of the control cabinet 13 , Unless all three electrical connection point 29 should be trained the same, serves the network unit 27 preferably the lateral electrical connection points 29 next to the piping, while the interface unit 26 (and the power supply lines) the front electrical connection point 29 serve.
In der Kompressoranlage 1 ist wenigstens ein Drucksensor 30 vorgesehen. Der Drucksensor 30 kann räumlich im Druckbehälter 3 oder in der Druckleitung 16 angeordnet sein. Er ist funktionell an die Kompressorsteuerung 21 und gerätemäßig an die Rechnereinheit 24 (oder die Netzwerkeinheit 27) angeschlossen. Beispielsweise kann an jeder der vorgesehenen Kompressorsteuerungen 21 jeweils ein Drucksensor 30 angeschlossen sein, der dann sinnvollerweise in der Druckleitung 16 des jeweiligen Kompressormoduls 10 angeordnet ist. Alternativ kann ein einziger Drucksensor 30 vorgesehen sein, der dann sinnvollerweise im Druckbehälter 30 oder in der daran direkt angeschlossenen Druckleitung 16 angeordnet ist. In einem Regelkreis, mit Druckbehälter 3/Druckleitung 16 als Regelstrecke, dem Druck als Regelgröße, der Kompressorsteuerung 21 als Stellvorrichtung und der Kompressorleistung als Stellgröße, ist der Drucksensor 30 die Rückkopplung von Druckbehälter 3/Druckleitung 16 auf die Kompressorsteuerung 21.In the compressor system 1 is at least a pressure sensor 30 intended. The pressure sensor 30 can be spatially in the pressure vessel 3 or in the pressure line 16 be arranged. It is functional to the compressor control 21 and device to the computer unit 24 (or the network unit 27 ) connected. For example, at each of the provided compressor controls 21 one pressure sensor each 30 be connected, which then usefully in the pressure line 16 of the respective compressor module 10 is arranged. Alternatively, a single pressure sensor 30 be provided, which then usefully in the pressure vessel 30 or in the pressure line connected directly to it 16 is arranged. In a control circuit, with pressure tank 3 / pressure line 16 as a controlled system, the pressure as a control variable, the compressor control 21 as an actuator and the compressor power as a manipulated variable, is the pressure sensor 30 the feedback of pressure vessels 3 / Pressure line 16 on the compressor control 21 ,
Die Kompressorsteuerung 21 kann mit den bereits genannten, anzusteuernden Komponenten die Leistung des Kompressoraggregats 12 in gewissen Grenzen regeln. Die Saugventilanhebung 21b wird in einer Funktion für das Anlaufen des Kompressoraggregats 12 genutzt, um schnell eine hohe Drehzahl zu erreichen und um eine Überlastung des Motors im Kompressoraggregat 12 zu vermeiden. Mittels der Umschaltung 21c zwischen einfachwirkendem und doppeltwirkendem Betriebszustand kann die Kompressorsteuerung 21 zwischen 50 % und 100 % der Leistung des Kompressoraggregats 12 ansteuern. Dabei wird die Saugventilanhebung 21b in ihrer zweiten Funktion genutzt, um eines der Saugventile offen zu halten. Der Frequenzumrichter 21a kann die Frequenz der Energieversorgungsspannung zwischen etwa 28 Hz oder 30 Hz einerseits und 60 Hz andererseits ändern. Das Zuschalten des Bypasses 19 reduziert die abgegebene Leistung des Kompressoraggregats 12, allerdings auf die energetisch ungünstigste Weise.The compressor control 21 can with the already mentioned, to be controlled components, the performance of the compressor unit 12 regulate within certain limits. The suction valve lift 21b is in a function for starting the compressor unit 12 used to quickly reach a high speed and to overload the engine in the compressor unit 12 to avoid. By means of switching 21c between single-acting and double-acting operating state, the compressor control 21 between 50% and 100% of the power of the compressor unit 12 drive. This is the suction valve lift 21b used in their second function to keep one of the suction valves open. The frequency converter 21a can be the frequency of the power supply voltage between about 28 Hz or 30 Hz on the one hand and 60 Hz on the other. The connection of the bypass 19 reduces the output power of the compressor unit 12 , but in the most energetically unfavorable way.
In einer abgewandelten Ausführungsform ist das Kompressoraggregat 12 luftgekühlt und liefert einen geringeren Norm-Volumenstrom. Anstelle des Frequenzumrichters 21a kann ein Sanftanlauf vorgesehen sein, welcher die Energieversorgungsspannung beim Einschalten langsam steigert.In a modified embodiment, the compressor unit 12 air-cooled and provides a lower standard volume flow. Instead of the frequency converter 21a a soft start can be provided, which slowly increases the power supply voltage when switching on.
Vorliegend weist die Kompressoranlage 1 insgesamt drei Kompressormodule 10 auf. Es ist auch eine andere Anzahl möglich, beispielsweise bis zu sechs von Kompressormodulen 10. Die drei Kompressormodule 10 sind räumlich nebeneinander angeordnet, so dass von allen Kompressormodulen 10 die Schnittstellen der Leitungen der gleichen Art zueinander passend angeordnet sind. Die Schnittstellen sind also jeweils auf gleicher Höhe und ohne seitlichen Versatz, d.h. die Schnittstellen der Saugleitungen 15 fluchten miteinander, diejenigen der Druckleitungen 16 fluchten miteinander, diejenigen der Kühlmittelvorläufe 17 fluchten miteinander und diejenigen der Kühlmittelrückläufe 18 fluchten miteinander. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Kompressormodulen 10 beträgt etwa 1000 mm. Die Enden der besagten vier Leitungen der beiden benachbarten Kompressormodule 10 sind mittels entsprechend langer Rohrstücke und entsprechender Schnittstellen dicht miteinander verbunden, vorzugsweise mittels Flansche. Vorzugsweise ist bei den verwendeten Rohrstücken an einem Ende (in der Zeichnung jeweils am linken Ende) ein Kompensator in der Schnittstelle vorgesehen, beispielsweise ein Gummibalg. Der Kompensator gleicht etwaige Abweichungen von einer fluchtenden Anordnung und/oder Toleranzen aus. Zugleich kann der Kompensator Schwingungen der Leitungen dämpfen. Die miteinander fluchtenden seitlichen Anschlussstellen 29 sind ihrerseits miteinander verbunden, so dass insbesondere die drei Netzwerkeinheiten 27 miteinander mittels Datenleitungen verbunden sind, also ein gemeinsames Netzwerk bilden.In the present case, the compressor system 1 a total of three compressor modules 10 on. It is also possible a different number, for example, up to six of compressor modules 10 , The three compressor modules 10 are arranged spatially next to each other, so that of all compressor modules 10 the interfaces of the lines of the same kind are arranged to match each other. The interfaces are thus always at the same height and without lateral offset, ie the interfaces of the suction lines 15 aligned with each other, those of the pressure lines 16 aligned with each other, those of the coolant heats 17 aligned with each other and those of the coolant returns 18 aligned with each other. The distance between two adjacent compressor modules 10 is about 1000 mm. The ends of said four lines of the two adjacent compressor modules 10 are tightly interconnected by means of correspondingly long pieces of pipe and corresponding interfaces, preferably by means of flanges. Preferably, in the case of the pipe pieces used at one end (in the drawing, in each case at the left end), a compensator is provided in the interface, for example a rubber bellows. The compensator compensates for any deviations from an aligned arrangement and / or tolerances. At the same time, the compensator can damp vibrations in the cables. The aligned lateral connection points 29 are in turn interconnected, so that in particular the three network entities 27 connected to each other by means of data lines, so form a common network.
Die erfindungsgemäß vorhandenen Modulsteuerung 20 sind an sich gleich ausgebildet. Jedoch ist eine der drei vorhandenen Modulsteuerungen 20 erfindungsgemäß als "Master" konfiguriert, was nachfolgend als Master-Modulsteuerung bezeichnet sei. Sie hat dann die Kontrolle über alle (vorliegend drei) vorhandenen Kompressorsteuerungen 21 und steuert diese an, entweder direkt oder unter Zwischenschaltung der beiden anderen Modulsteuerungen 20, welche dann inaktiv sind oder als "Slave" konfiguriert sind. Vorzugsweise sind die Modulsteuerungen 20 nicht exakt gleich, sondern mittels einer individuellen Kennung oder Adresse identifizierbar. Mittels dieser Kennung kann eine bestimmte Rangfolge definiert werden, nach welcher die als "Master" zu konfigurierende Modulsteuerung 20 ausgewählt wird. Die Kennungen/Adressen und die definierte Rangfolge sind alle Modulsteuerungen 20 bekannt. Fällt die Master-Modulsteuerung aus, kann die nächste Modulsteuerung 20 in der definierten Rangfolge ausgewählt werden, um die Aufgabe als Master-Modulsteuerung zu übernehmen, beispielsweise indem sie sich selbst hierfür aktiviert. Vorzugsweise geschieht die gesamte Konfiguration automatisch, wofür beispielsweise alle Modulsteuerungen 20 regelmäßig mittels Datenaustausch das Vorhandensein der jeweils anderen Modulsteuerungen 20 prüfen und vorzugsweise auch der Kompressorsteuerungen 21, um einen Ausfall zu erkennen oder um ihre Funktion als "Master" oder "Slave" zu bestätigen. Weitere Grunddaten können ebenfalls regelmäßig ausgetauscht werden.The present invention module control 20 are the same in themselves. However, one of the three existing module controls 20 configured according to the invention as a "master", which is hereinafter referred to as master module control. It then has control over all (in this case three) existing compressor controls 21 and controls them, either directly or with the interposition of the two other module controllers 20 which are then inactive or configured as a "slave". Preferably, the module controls 20 not exactly the same, but identifiable by means of an individual identifier or address. By means of this identifier, a specific ranking can be defined, according to which the module control to be configured as "master" 20 is selected. The identifiers / addresses and the defined ranking are all module controls 20 known. If the master module control fails, the next module control 20 be selected in the defined order of precedence to take over the task as master module control, for example by activating itself for this purpose. Preferably, the entire configuration happens automatically, for which, for example, all module controls 20 regularly by means of data exchange the presence of the other module controls 20 check and preferably also the compressor controls 21 to detect a failure or to confirm its function as "Master" or "Slave". Further basic data can also be exchanged regularly.
Bezüglich der Dimensionierung des (aus dem Druckbehälter 3 zu entnehmenden) Volumenstroms (und damit der Leistung) reicht normalerweise ein Kompressoraggregat 12 für die Grundlast, das zweite Kompressoraggregat 12 wird für Spitzenlasten zusätzlich betrieben, und das dritte Kompressoraggregat 12 dient als Ausfallsicherung (Backup). Die Master-Modulsteuerung hat die Aufgabe, den vorgegebenen Sollwert des Druckes im Druckbehälter 3 möglichst schnell zu erreichen, wenn der Istwert davon abweicht, und nach Erreichen des Sollwertes diesen energieeffizient zu halten. Dies kann auch bedeuten, dass die Master-Modulsteuerung bereits die Grundlast auf mehrere der drei Kompressoraggregate 12 anstatt auf ein einziges verteilt. Bei zu großen Abweichungen des Istwertes zum Sollwert, beispielsweise mehr als 0,5 bar nach oben, steuert die Master-Modulsteuerung alle Kompressoraggregate 12 gleichzeitig an, um deren Leistung zu reduzieren, bis zum Leerlauf, oder sie abzuschalten. Bei kleineren Abweichungen, beispielsweise weniger als 0,5 bar nach oben, steuert die Master-Modulsteuerung die Kompressoraggregate 12 einzeln an, um ihre Leistung nacheinander (gegebenenfalls bis zum Leerlauf) zu reduzieren oder sie in einer Kaskade abzuschalten.Regarding the dimensioning of (from the pressure vessel 3 to be taken) volume flow (and thus the power) is usually sufficient, a compressor unit 12 for the base load, the second compressor unit 12 is operated in addition for peak loads, and the third compressor unit 12 serves as a failover (backup). The task of the master module controller is to set the specified setpoint pressure in the pressure vessel 3 reach as quickly as possible, if the actual value deviates from it, and after reaching the target value to keep this energy efficient. This may also mean that the master module controller already has the base load on several of the three compressor units 12 instead of being distributed to a single one. Too large deviations of the actual value from the setpoint, for example, more than 0.5 bar up, the master module control controls all compressor units 12 simultaneously to reduce their power, to idle, or to turn them off. For smaller deviations, for example less than 0.5 bar upwards, the master module control controls the compressor units 12 individually to reduce their power successively (eventually to idle) or shut them off in a cascade.
Jedes Kompressormodul 10 kann seinen eigenen Drucksensor 30 haben, der mittels einer Leitung an die Rechnereinheit 24 angeschlossen ist. Es ist aber auch denkbar, dass es einen gemeinsamen Drucksensor 30 und vorzugsweise wenigstens einen weiteren Drucksensor 30 als Ersatz und zur Kontrolle gibt. Zwischen diesen gemeinsamen Drucksensoren 30 kann dann ein Bus vorhanden sein, der die Daten aus dem Druckbehälter 3 an die Kompressorsteuerungen 21 oder Modulsteuerungen 20 liefert. In einer bevorzugten Ausführung sind alle vorgesehenen Drucksensoren 30 netzwerkfähig und an das Netzwerk der Netzwerkeinheiten 27 angeschlossen.Each compressor module 10 can have its own pressure sensor 30 have, by means of a line to the computer unit 24 connected. But it is also conceivable that there is a common pressure sensor 30 and preferably at least one further pressure sensor 30 as a substitute and for control. Between these common pressure sensors 30 then there may be a bus that collects the data from the pressure vessel 3 to the compressor controls 21 or module controls 20 supplies. In a preferred embodiment, all provided pressure sensors 30 network capable and to the network of network units 27 connected.
Die Kompressoranlage 1 kann problemlos neue Kompressormodule 10 aufnehmen, die hinzugekommen sind, um als Ersatz zu dienen oder um die Leistung zu erhöhen. Der Master-Modulsteuerung muss lediglich die Kennung/Adresse des neuen Kompressormoduls 10 bzw. seiner Modulsteuerung 20 bekannt sein oder bekannt gemacht werden. Die oben genannte automatische Konfiguration der Modulsteuerungen 20 sorgt dafür, dass die Master-Modulsteuerung die Kontrolle über die Kompressorsteuerung 21 des neuen Kompressormoduls 10 erlangt. Die Modulsteuerung 20 des neuen Kompressormoduls 10 wird in die definierte Rangfolge eingefügt. Bedarfsweise kann die Modulsteuerung 20 des neuen Kompressormoduls 10 dann auch zur Master-Modulsteuerung werden.The compressor system 1 can easily new compressor modules 10 which have been added to serve as a substitute or to increase performance. The master module control only needs to know the identifier / address of the new compressor module 10 or its module control 20 be known or made known. The above automatic configuration of the module controls 20 Ensures that the master module control takes control of the compressor control 21 of the new compressor module 10 obtained. The module control 20 of the new compressor module 10 is inserted in the defined ranking. If necessary, the module control 20 of the new compressor module 10 then become the master module controller.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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11
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Kompressoranlage compressor unit
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33
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Druckbehälter pressure vessel
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55
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Behälterausgangsventil Container outlet valve
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77
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Filter filter
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1010
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Kompressormodul compressor module
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1111
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Grundrahmen base frame
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1212
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Kompressoraggregat compressor unit
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1313
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Schaltschrank switch cabinet
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1414
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Haube Hood
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14a14a
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Abluftöffnung exhaust vent
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14b14b
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Zuluftöffnung air intake opening
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1515
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Saugleitung suction
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15a15a
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Saugabsperrventil Suction shut
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15b15b
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Saugfilter Suction
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1616
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Druckleitung pressure line
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16a16a
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Druckabsperrventil pressure check
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16b16b
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Kühler cooler
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16c16c
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Abscheider separators
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1717
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Kühlmittelvorlauf Coolant supply
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1818
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Kühlmittelrücklauf Coolant return
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1919
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Bypass bypass
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2020
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Modulsteuerung module control
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2121
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Kompressorsteuerung compressor control
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21a21a
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Frequenzumrichter frequency converter
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21b21b
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Saugventilanhebung suction valve
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21c21c
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Umschaltung change
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2424
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Rechnereinheit computer unit
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2525
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Bedienfeldeinheit control panel unit
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2626
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Schnittstelleneinheit Interface unit
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2727
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Netzwerkeinheit Network unit
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2929
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elektrische Anschlussstelle electrical connection point
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3030
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Drucksensor pressure sensor
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LL
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Leitstand control station
