DE202010015450U1

DE202010015450U1 - Kompressor und Druckluftanlage mit mindestens zwei Kompressoren

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Publication number: DE202010015450U1
Application number: DE202010015450U
Authority: DE
Original assignee: Boge & Co Maschinenhandelsgesellschaft & Co KG GmbH
Current assignee: Boge & Co Maschinenhandelsgesellschaft & Co KG GmbH
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2020-11-18

Abstract

Kompressor zur Erzeugung von Druckluft, mit folgenden Merkmalen:
– der Kompressor ist geeignet, über ein Rohrleitungssystem mit Verbrauchern verbunden zu werden,
– eine dem Kompressor zugeordnete elektrische Steuerung, die geeignet ist, den Druck in einer Druckluftanlage auf einem in etwa gleich bleibenden Wert zu halten, indem sie insbesondere den Kompressor ein- und ausschaltet, mit
– einem Bedienfeld mit einer Daten-Eingabe- und einer Daten-Ausgabe-Einrichtung,
– einer Auswertungseinrichtung zum Addieren der Laufzeit des Kompressors zur Drucklufterzeugung und/oder der erzeugten Druckluftmenge in einer Auswertungs-Zeitspanne von insbesondere weniger als 48 h und mehr als 1 h, vorzugsweise 3 bis 8 h, wobei diese Zeitspanne vorzugsweise in die Betriebsruhe der Verbraucher fällt,
– einer Vorrichtung geeignet zur Synchronisation dieser Auswertungs-Zeitspanne mit mindestens einem weiteren Kompressor, der dieselben Verbraucher versorgt (wodurch in allen Kompressoren die gleiche Zeitspanne ausgewertet wird), wofür keine Verbindung dieser Kompressoren durch Kabel oder Funk notwendig ist.

Description

Leckverluste an Druckluftanlagen stellen eine bedeutende Quelle von verschwendeter Energie dar, die oftmals Verluste von 20 bis 30% der erzeugten Druckluft ausmachen. Dadurch entstehen erhebliche Kosten.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Ausarbeitungen, beispielsweise aus der Druckschrift COMPRESSED AIR SYSTEM LEAKS, Fact Sheet #7, April 1998 – Rev. 0 oder aus der Veröffentlichung "Leckageermittlung bei laufender Produktion" (Drucklufttechnik 11) bekannt, Leckverluste an Druckluftanlagen quantitativ durch eine Auswertung der Ein- und Ausschaltzeiten der Druckluft-Erzeugungseinrichtung zu bestimmen. Weiter werden die Druckschriften DE 10 2005 016 786 A1 , DE 10 2005 026 777 B4 , US 6,711,507 B2 , DE 199 42 185 A1 sowie japanische Abstracts der JP 57 175 935 A , JP 02 268 243 A , JP 63 163 134 A , JP 05 164 651 A , JP 01 044 824 A und JP 2004251798 A angegeben, aus denen bekannt ist, die Größe einer Leckage in einem Druckluftsystem durch Vergleichen von Durchflussmengen-Messungen an Druckluft-Verbrauchern mit vorgegebenen Eich- oder Referenz-Durchflussmengen zu ermitteln.
Schließlich wird noch hinsichtlich der Ermittlung von Leckagen an Druckluftanlagen auf die Veröffentlichung ”Druckluftanlagen” (Infoblatt Druckluftleckagen, energie schweiz, www.druckluft.ch) und DE 20 2008 013 127 U1 verwiesen.
Die aus dem genannten Stand bekannten Geräte zur Leckagen-Bestimmung erfordern einen erheblichen Aufwand, der bei kleineren Druckluftanlagen in einem Größenbereich von etwa bis zu 100 kW Kompressorleistungs-Aufnahme aus wirtschaftlichen Gründen meist unterlassen wird. In diesem Bereich wäre ein Gerät nützlich, das ohne eine den Kompressoren übergeordnete Steuerung und ohne Verkabelungsaufwand die Leckage anzeigt.
Ein bewährtes Verfahren für Druckluftanlagen mit regelmäßigen Ruhezeiten des mit Druckluft versorgten Betriebes besteht darin, dass in einer solchen Betriebsruhezeit, typischerweise nachts oder am Wochenende, die Laufzeiten der Kompressoren aufgeschrieben werden. Wenn in dieser Betriebsruhezeit alle Druckluftverbraucher außer Betrieb sind, nur die Leckage einen Verbrauch an Druckluft bewirkt und der Druck in der Druckluftanlage gleich bleibt, ist die aus den Kompressorlaufzeiten in der Ruhezeit errechenbare erzeugte Druckluftmenge gleich der Leckagemenge. Eine manuelle Durchführung des Verfahrens verlangt aber die Anwesenheit einer Arbeitskraft an der Kompressoranlage in der Ruhezeit, also nachts oder am Wochenende, und wird deshalb nur ungern durchgeführt.
In DE 20 2008 013 127 U1 wird mit dem Anspruch 1 ein in einen Kompressor eingebautes Gerät beschrieben, das die Laufzeiten in der Betriebsruhezeit selbsttätig erfasst, also keine Anwesenheit einer Arbeitskraft an der Druckluftanlage in der Betriebsruhe benötigt. Die Betriebsruhezeit wird als die Zeitspanne in der Woche ermittelt, in der die Laufzeit des Kompressors minimal ist.
Bei einer Druckluftanlage mit mehreren Kompressoren, die während der Betriebsruhezeit Druckluft liefern können, ergeben sich aber keine zuverlässigen Ergebnisse, da die anhand der minimalen Laufzeit ermittelte Betriebsruhezeit bei den Kompressoren ungleich sein kann, obwohl diese Kompressoren Teile derselben Druckluftanlage sind. Das in DE 20 2008 013 127 U1 Anspruch 1 beschriebene Gerät kann beispielsweise bei einem ersten Kompressor die Zeit von 1 Uhr bis 5 Uhr erfassen und in einem zweiten Kompressor erfasst ein zweites solches Gerät die Zeit am Vortag von 19 Uhr bis 23 Uhr. Dadurch kann an dieser Druckluftanlage ein zu niedriger Wert für die Leckage ermittelt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Zeitspannen zu synchronisieren, so dass bei mehreren Kompressoren jeweils die gleiche Zeitspanne in der Betriebsruhe erfasst wird; und zwar ohne dass ein Informationsaustausch zwischen den jeweils einem Kompressor zugeordneten Steuergeräten einer Druckluftanlage untereinander oder zwischen den Geräten und einer den Kompressoren übergeordneten Steuerung durch Kabel, Funk oder andere aufwändige Mittel erforderlich oder vorgesehen ist. Das kann geschehen durch eine genau gehende Uhr in jedem Gerät zur Erfassung der Laufzeit eines Kompressors, oder durch Erfassung eines Zeitsignales in jedem Gerät, wobei in einem Spezialfall das Zeitsignal durch einen Bediener gegeben wird. Ein erfindungsgemäßer Kompressor weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf, fakultativ auch die Merkmale von Unteransprüchen. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Druckluftanlage, siehe Ansprüche 9 bis 11.
Ein erstes Ausführungsbeispiel beinhaltet eine genau gehende Uhr in einem Gerät zur Erfassung der Laufzeiten eines Kompressors, wobei das Gerät in der Steuerung für einen einzelnen Kompressor ausgeführt ist. Die Steuerung gibt den Befehl, zu vorher vom Bediener eingestellten Zeiten, in denen Betriebsruhe herrscht, beispielsweise von Sonntags 1 Uhr bis 5 Uhr, die Laufzeiten zu erfassen. Wenn mehrere so ausgerüstete und auf die gleiche Zeitspanne eingestellte Kompressoren einer Druckluftanlage dem Bediener die Laufzeit in dieser Zeitspanne anzeigen, kann ermittelt werden, welche Druckluftmenge in dieser Zeitspanne zum Ausgleich der Leckage erforderlich war. Bei einer Ganggenauigkeit von 1 Sekunde pro Tag reicht eine Korrektur der Uhren zweimal im Jahr, um nicht mehr als 3 Minuten Abweichung anzusammeln, was in der Praxis meist sehr gut ausreicht. Aber auch eine um 1 Stunde abweichende Synchronisation ergibt in der Praxis meist noch ausreichende Genauigkeit.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird das Zeitsignal für die mehreren Geräte zur Erfassung der Laufzeiten (die jeweils in der Steuerung eines Kompressors eingebaut sind) einer Druckluftanlage aus einem allgemein verfügbaren Funksignal, wie dem für die funkgesteuerten Armbanduhren, gewonnen. Dadurch wird in mehreren Kompressoren jeweils die gleiche vorher eingestellte Zeitspanne erfasst. Durch die genauen Funksignale ist hier eine besonders genaue Synchronisation trotz fehlender Verbindung der Kompressoren untereinander möglich. Es sei darauf hingewiesen, dass übliche Verfahren zur Auswertung der Funksignale über Möglichkeiten zum Ausgleich schlechten/unvollständigen Empfangs (statistische Auswertung der Signale, um bei schwacher Signalstärke durch Erfassung vieler Sendezyklen eine zuverläsige Angabe zu erhalten) und zur Überbrückung von Zeiten ungenügenden Empfangs (durch Verwendung eines internen Taktgebers in einer Zeit schlechten Empfangs, wobei dieser in einer Zeit guten Empfangs durch Vergleich mit dem Funksignal kalibriert wurde) verfügen, die hier auch eingesetzt werden können.
In einem dritten Ausführungsbeispiel ist eine nur beschränkt genaue Uhr in der Steuerung für jeweils einen Kompressor vorhanden. Sie wird aus dem Taktgeberquarz des Mikroprozessors in der Kompressorsteuerung abgeleitet, ist somit fast kostenlos, hat aber eine Ungenauigkeit von einigen Minuten in 24 Stunden. Das Signal zur Synchronisation wird dadurch gegeben, dass der Bediener kurz nacheinander an den mehreren Kompressoren einer Druckluftanlage jeweils eine bestimmte Taste des Bedienfeldes drückt. Das Gerät erfasst die Laufzeiten des Kompressors jeweils in einer vorzugebenden Zeitspanne von beispielsweise 6 bis 12 Stunden nach diesem Tastendruck. So kann der Bediener das Signal zur Erfassung in der normalen Arbeitszeit, beispielsweise dienstags um 16 Uhr, geben und die erfasste Zeitspanne läuft synchronisiert von Dienstag 22 Uhr bis Mittwoch 4 Uhr. Am Mittwochvormittag kann der Bediener die Laufzeiten in dieser Zeitspanne von den Kompressoren ablesen und daraus die Leckage errechnen.
In einem vierten Ausführungsbeispiel ist wieder eine beschränkt genaue Uhr in der Steuerung für jeweils einen Kompressor vorhanden. Das Signal zur Synchronisation der erfassten Zeitspanne erfolgt hier durch einen Tastendruck beim Ablesen. Das in die Steuerung eingebaute Gerät hat die Laufzeiten der letzten 12 Stunden gespeichert und rechnet zurück, welche Laufzeit in der Zeitspanne von 12 Stunden bis 6 Stunden vor dem Tastendruck vorlag. Wenn der Bediener also mittwochs um 9 Uhr bei den Kompressoren den Tastendruck durchführt, kann er ablesen, welche Laufzeiten zwischen Dienstag 21 Uhr und Mittwoch 3 Uhr auftraten. Für den Fall, dass die Kompressoren etwas weiter voneinander entfernt sind, kann eine Zusatzfunktion ermöglichen, dass bei einem Kompressor, der erst um X Minuten später abgelesen werden kann, die Zeitspanne von (12 Stunden + X Minuten) bis (6 Stunden + X Minuten) vor dem Tastendruck ausgewertet wird. Bei einstellbarer Zeit X ist eine genaue Synchronisation der ausgewerteten Zeitspanne auch dann möglich, wenn die Kompressoren in verschiedenen Räumen stehen. Aber auch eine um 1 Stunde abweichende Synchronisation ergibt in der Praxis meist noch ausreichende Genauigkeit.
Weiterentwicklungen einer reinen Laufzeitauswertung könnten statt der Laufzeit auch die in einer Zeitspanne während der Betriebsruhe erzeugte Druckluftmenge erfassen, was besonders bei Kompressoren mit veränderlicher Liefermenge die Erfassung der Leckage erleichtert.
Eine weitere Möglichkeit für einen Kompressor mit veränderlicher Druckluft-Liefermenge besteht darin, die erzeugte Druckluft in eine Laufzeit bei voller Druckluft-Liefermenge umzurechnen. Hierzu erfasst das erfindungsgemäße Gerät nicht nur den Zustand, dass der Kompressor läuft, sondern auch ein weiteres, mit der Druckluft-Liefermenge zusammenhängendes Signal, wie z. B. eines für die Drehzahl bei einem Kompressor mit Drehzahlregelung, und rechnet die Laufzeitsekunden mit einem sekündlich neu bestimmten Faktor (= momentane Liefermenge/maximale Liefermenge) auf eine Laufzeit bei voller Liefermenge um.
Die Figuren zeigen:
1 Eine Druckluft-Anlage mit zwei Kompressoren K1 und K2, einem Druckluftspeicherbehälter B, Verbrauchern V1, V2, V3 und Druckluftleitungen zur Verbindung, sowie einer Leckagestelle L.
2 Die Laufzeiten, die in einem typischen kleineren druckluftverbrauchenden Betrieb mit Leckage im Druckluftnetz und Betriebsruhe in der Nacht an den zwei diese Druckluftanlage speisenden Kompressoren auftreten, aufgetragen über der Zeitachse, wobei die Zeitspannen Z1 und Z2 zeigen, dass eine fehlende Synchronisation der Zeitspannen zu falschen Ergebnissen führen kann (die gemessene minimale Laufzeit in den Zeitspannen Z1 und Z2 ist jeweils 0, obwohl Leckage vorhanden ist).
3 Zeigt die Synchronisation durch einen Tastendruck TD vor der zu erfassenden Zeitspanne Z (6 bis 12 Stunden nach diesem Tastendruck) und den Zeitpunkt der Ablesung A.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102005016786 A1 [0002]
DE 102005026777 B4 [0002]
US 6711507 B2 [0002]
DE 19942185 A1 [0002]
JP 57175935 A [0002]
JP 02268243 A [0002]
JP 63163134 A [0002]
JP 05164651 A [0002]
JP 01044824 A [0002]
JP 2004251798 A [0002]
DE 202008013127 U1 [0003, 0006, 0007]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Druckschrift COMPRESSED AIR SYSTEM LEAKS, Fact Sheet #7, April 1998 – Rev. 0 oder aus der Veröffentlichung ”Leckageermittlung bei laufender Produktion” (Drucklufttechnik 11) [0002]
Infoblatt Druckluftleckagen, energie schweiz, www.druckluft.ch [0003]

Claims

Kompressor zur Erzeugung von Druckluft, mit folgenden Merkmalen: – der Kompressor ist geeignet, über ein Rohrleitungssystem mit Verbrauchern verbunden zu werden, – eine dem Kompressor zugeordnete elektrische Steuerung, die geeignet ist, den Druck in einer Druckluftanlage auf einem in etwa gleich bleibenden Wert zu halten, indem sie insbesondere den Kompressor ein- und ausschaltet, mit – einem Bedienfeld mit einer Daten-Eingabe- und einer Daten-Ausgabe-Einrichtung, – einer Auswertungseinrichtung zum Addieren der Laufzeit des Kompressors zur Drucklufterzeugung und/oder der erzeugten Druckluftmenge in einer Auswertungs-Zeitspanne von insbesondere weniger als 48 h und mehr als 1 h, vorzugsweise 3 bis 8 h, wobei diese Zeitspanne vorzugsweise in die Betriebsruhe der Verbraucher fällt, – einer Vorrichtung geeignet zur Synchronisation dieser Auswertungs-Zeitspanne mit mindestens einem weiteren Kompressor, der dieselben Verbraucher versorgt (wodurch in allen Kompressoren die gleiche Zeitspanne ausgewertet wird), wofür keine Verbindung dieser Kompressoren durch Kabel oder Funk notwendig ist.
Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Synchronisation der Auswertungs-Zeitspanne eine vom Bediener über das Bedienfeld einstellbare Uhr mit insbesondere weniger als 3 Sekunden, vorzugsweise weniger als 1 Sekunde Abweichung in 24 Stunden, vorgesehen ist.
Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Synchronisation eine Uhr vorgesehen ist, welche durch ein allgemein verfügbares Funksignal, wie dem für funkgesteuerte Uhren, einstellbar ist.
Kompressor nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisation mit einer Genauigkeit von weniger als 1 Stunde, vorzugsweise weniger als 1 Minute, durch einen Tastendruck des Bedieners auf dem Bedienfeld möglich bzw. auslösbar ist.
Kompressor nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisation durch einen Tastendruck einige Stunden vor der auszuwertenden Zeitspanne möglich bzw. auslösbar ist.
Kompressor nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisation durch einen Tastendruck einige Stunden nach der auszuwertenden Zeitspanne möglich bzw. auslösbar ist.
Kompressor nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisation durch einen Tastendruck sowie die Eingabe einer Zeitdifferenz zum Tastendruck an anderen Kompressoren der gleichen Druckluftanlage möglich bzw. auslösbar ist.
Kompressor nach Anspruch 1 oder einem der weiteren Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung zusätzlich oder alternativ zu der in Anspruch 1 angegebenen Funktion vorgesehen ist zum Erfassen einer Stillstandszeit des Kompressors während der Auswertungs-Zeitspanne, und insbesondere zum Berechnen eines Verhältnisses zwischen Stillstandszeit und Auswertungs-Zeitspanne.
Druckluftanlage mit mindestens zwei Kompressoren nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche.
Druckluftanlage nach Anspruch 9, mit einem Rohrleitungssystem zum Anschluss mindestens eines Druckluftverbrauchers, vorzugsweise zum Anschluss von mehr als einem Verbraucher.
Druckluftanlage nach Anspruch 10, mit einem oder mehreren Verbrauchern.