DE2717224A1

DE2717224A1 - Regeleinrichtung fuer drucklufterzeuger

Info

Publication number: DE2717224A1
Application number: DE19772717224
Authority: DE
Inventors: Wolf Ing Grad Zolldann
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1977-04-19
Filing date: 1977-04-19
Publication date: 1978-10-26

Description

B e sc h r e i b u n g
Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für eine Drucklufterzeugungsanlage mit einem insbesondere elektromotorisch angetriebenen Kompressor und einem Druckluft-Speicher.
Bei derartigen Anlagen ist es bekannt, die Liefermenge des Kompressors in direkter Abhängigkeit des jeweils vom Verbraucher abgerufenen Mengenstromes zu regeln. Zur Durchführung einer solchen Regelung kann man z.B. die jeweilige Druckabweichung im Druckluft-Speicher vom vorgegebenen Sollwert als Stellgröße für eine die Kompressoransaugluft steuernde Drosselklappe benutzen.
Die Ansaugdrossel kann dabei so gestaltet sein, daß sie bei geringem Luftverbrauch durch entsprechende Stellung der Drosselklappe die Luftzufuhr zum Kompressor praktisch vollständig unterbricht. Sie kann aber auch derart gestaltet sein, daß sie immer eine bestimmte Menge an Luft, z.B. 20 % des maximal möglichen Zuluftstromes, an den Kompressor gelangen läßt. In dem letztgenannten Fall wird das bei geringerem Luftverbrauch dazu führen, daß im Druckluft-Speicher allmählich ein über den Sollwert hinausgehender Überdruck aufgebaut wird. Für den Druckluft-Speicher kann man dann einen bestimmten maximalen Überdruck vorgeben, bei dessen Überschreiten der Kompressor auf Leerlauf geschaltet wird.
In der Praxis geschieht dies dadurch, daß der Kompressor stromab mit Atmosphärendruck in Verbindung gebracht wird.
Statt den Kompressor auf Leerlauf zu schalten, ist es grundsätzlich auch möglich, diesen ganz abzuschalten. Ist in dem Druckluft-Speicher durch Verbrauch an Druckluft der Druck auf einen bestimmten unteren Grenzwert, der dem Solldruck entsprechen kann, gefallen, wird der Kompressor entweder von Leerlaufbetrieb wieder auf Normalbetrieb geschaltet oder, wenn er ganz abgeschaltet war, erneut in Betrieb gesetzt. Zu Regelungsarten, bei denen der Kompressor bei geringem oder nicht vorhandenem Luftverbrauch aus dem Speicher abgeschaltet wird, ist generell zu bemerken, daß bei elektromotorisch angetriebenen Kompressoren eine bestimmte Schalthäufigkeit pro Zeiteinheit entsprechend den Betriebsvorschriften der Elektromotoren nicht überschritten werden darf.Diese forderung hält man in der Praxis im allgemeinen dadurch ein, daß man in die Anlage entsprechend ausgelegte Zeitschaltglieder einbaut, die ein zu häufiges Ein- und Ausschalten des Elektromotors von vornherein verhindern.
Die beschriebenen Regelungsarten weisen bei häufig auftretendem geringen Luftverbrauch einen im Grunde nicht zu vertretenden hohen Energiebedarf auf. Hier Abhilfe zu schaffen, ist Aufgabe der Erfindung.
Gelöst wird sie dadurch, daß bei einer Drucklufterzeugungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bei Verbrauch eines Luftmengenstromes unterhalb eines bestimmten Grenzwertes der Kompressor zum raschen Aufbau eines den Kompressor abstellenden oder auf Leerlauf umstellenden Überdrucks im Druckluft-Speicher auf maximale Fördermenge gesteuert wird.
Zweckmäßigerweise wird dabei der vom Kompressor geförderte Luftstrom über die Druckverhältnisse zwischen dem Kompressor und einer diesem vorgeschalteten Ansaugdrossel mit verstellbarer Drosselklappe bestimmt.
Eine ausführliche Erläuterung der Erfindung erfolgt im Zusammenhang mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles.
Fig.l zeigt ein Schaltbild der erfindungsgemäßen Druckerzeugungsanlage Fig.2 zeigt anhand der Diagramme a) bis c), in denen der Luftverbrauch, der Druck und die Leistung jeweils über der Zeit aufgetragen sind, einen Vergleich zwischen Erfindung und Stand der Technik.
Ein Schraubenkompressor 3 saugt Luft über ein Ansaugfilter 1 und eine Drosselklappe 2 an. Die verdichtete Luft gelangt über ein Rückschlagventil 4 in einen Ölabscheidebehälter 5.
Über ein weiteres Rückschlagventil 6 gelangt die Druckluft entweder direkt oder über einen Druckluft-Speicher 5' zum Verbraucher. Die Anlage ist mit einer Regelung versehen, die dafür sorgt, daß die vom Kompressor zugeführte Luft jeweils mengenmäßig kontinuierlich der vom Verbraucher abgenommenen Menge angepaßt wird. Konkret geschieht dies in der Weise, daß über einen Ist-Soll-Druck-Vergleicher 7, der die Abweichung des Solldruckes im Behälter 5, der demjenigen in dem Behälter 5' entspricht, mißt, ein die Drosselklappe 2 betätigendes Stellglied 8 gesteuert wird. Dabei wird mit stei-gendem Überdruck in dem Druckluft-Speicher die Luftzufuhr zum Kompressor 3 vermindert. Stromab der Drosselklappe 2 befindet sich ein Druckwächter 9. Der jeweils dort herrschende Unterdruck kann über ein Anzeigegerät 16 abgelesen werden. Der gemessene Unterdruck ist ein Maß für den dem Kompressor zugeführten Luftstrom. Erfindungsgemäß ist die Anlage nun so auszulegen, daß bei einer bestimmten Luftansaugstrommenge die Regelung über den Soll-Ist-Druck-Vergleicher 7 überspielt wird. Diese Menge muß in jedem Fall oberhalb der im Verbrauchernetz auftretenden Leckageverluste liegen, da sonst niemals ein Abschalten oder Umschalten des Kompressors erreicht werden kann.
Es hat sich als günstig erwiesen, eine wesentlich oberhalb der Leckageverluste liegende Menge, bei der der Soll-Ist-Druck-Vergleicher 7 überspielt wird, zu wählen. Zweckmäßigerweise sollte ein Bereich zwischen 30 und 70 % für diese Ansaugluftmenge gewählt werden. Das Überspielen des Soll-Ist-Druck-Vergleichers 7 geschieht dadurch, daß bei Überschreiten der für das Überspielen des Soll-Ist-Druck-Vergleichers 7 maßgebenden Luftansaugmenge der Druckwächter 9 einen Impuls zum Öffnen des Ventils 10 gibt, wodurch das Stellglied 8 derart unter Druck gesetzt wird, daß die Drosselklappe 2 dem Kompressor 3 maximale Luftmenge zuführt.
Auf diese Weise steigt der Druck in dem Behälter 5 und dem Speicher 5' sehr schnell an bis ein bestimmter vorgegebener oberer Grenzdruck erreicht ist. Hierzu ist es erforderlich, daß der einmal gegebene Impuls zum Öffnen der Drosselklappe 2 trotz veränderten Saugdrucks am Druckwächter 9 bis zum Erreichen des oberen Grenzdruckes in dem Behälter 5 und dem Speicher 5' erhalten bleibt. Dies wird durch ein dem Druckwächter 9 nachgeschaltetes Speicherglied 14 erreicht. Stellt sich der erwähnte obere Grenzdruck an einem Druckwächter 12 ein, so sorgt dieser dafür, daß der Kompressor stillgesetzt odgauf Leerlauf umgeschaltet und ein Entlastungsventil 13 zum Entspannen der Druckerzeugungsanlage zwischen Kompressor 3 und Behälter 5 geöffnet wird. Die Druckentlastung der Anlage in dem genannten Bereich ist beim Abschalten erforderlich, um den folgenden Anfahrvorgang des Kompressors ohne Gegendruck erfolgen lassen zu können, während sie beim Umschalten des Kompressors auf Leerlauf zur Senkung des Leerlaufleistungsbedarfs dient. Bei Absinken des Luftdruckes in dem Speicher 5' unter einen bestimmten unteren Grenzwert sorgt der Druckwächter 12 dafür, daß der Kompressor 3 wieder in Betrieb gesetzt oder wieder auf Fördern geschaltet wird.Nach einer Stillstands- oder Leerlaufperiode arbeitet der Kompressor 3 dann zunächst stets wieder nach der durch den Soll-Ist-Druck-Vergleicher 7 bestimmten Regelung entsprechend dem jeweiligen Luftverbrauch am Speicher 5'. Für den Fall, daß der den Kompressor antreibende Elektromotor 15 jeweils aus-und wieder eingeschaltet wird, ist dessen Betriebsvorschrift zu beachten, in der die Schalthäufigkeit, die nicht überschritten werden darf, festgehalten ist. Ein unzulässig häufiges Schalten des E-Motors wird bei der erfindungsgemäßen Anlage durch einen Zeitschalter 11 vermieden. Dieser sorgt dafür, daß ein Öffnen des Ventils 10 zum Überspielen der Regelung der Drosselklappe 2 durch den Ist-Soll-Druck-Vergleicher 7 erst nach Ablauf einer bestimmten sich aus der zulässigen Schalthäufigkeit des Elektromotors ergebenden Zeit möglich ist.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung zeigen die Diagramme axc der Fig.2. Diese zeigen in der folgenden Reihenfolge den Luftverbrauch aus dem Speicher 5', den Druck im Speicher 5' und die Leistung des Elektromotors für den Kompressor jeweils in Abhängigkeit von der Zeit. In den Diagrammen wird jeweils von einem Luftverbrauch von 50 % des maximal möglichen über einen Zeitraum t bis tl und einem Luftverbrauch von nur 10 % in dem Zeitraum tlbis t2 ausgegangen. Es wird weiter angenommen, daß der Druck im Speicher niemals unter einen Wert von 80% des max. möglichen Drucks fallen darf. Bei der zum Stand der Technik beschriebenen Regeleinrichtung bleibt ebenso wie bei der erfindungsgemäßen Einrichtung der Druck im Speicher während der Zeit t 0 bis tl auf dem minimal zulässigen Wert konstant (Diagramm b).
Denn in beiden Fällen wird so geregelt, daß die je Zeiteinheit entnommene Luft jeweils durch den Kompressor nachgefördert wird. Im Zeitraum t bis tl ist insofern auch die zum Antrieb des Kompressors erforderliche Leistung in beiden Fällen gleich (Diagramm c). Unterschiedlich ist der Leistungsbedarf für den Kompressor jedoch insbesondere im Zeitraum tl bis t2. Bei der Einrichtung nach dem Stand der Technik erhöht sich bei einem Luftverbrauch von 10 % und einer eingestellten Mindestfördermenge des Kompressors von 20 % der Druck im Speicher ganz allmählich. Liegt der Luftverbrauch lange genug bei nur 10 %, so würde ein oberer Grenzwert bei t3 erreicht, bei dem der Antrieb des Kompressors entweder ganz abgestellt oder bei dem der Kompressor durch Druckentlastung stromab auf Leerlauf geschaltet würde. Bei dem dargestellten Beispiel wird dieser Punkt bei t3 jedoch nicht erreicht, da schon vorher zum Zeitpunkt t2 der Luftverbrauch wieder auf 50 % ansteigt. Die schraffierte Fläche in dem Diagramm c ist ein Maß für die vom Antrieb des Kompressors verbrauchte Energie.
Diese ist bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wie Diagramm c zeigt im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich geringer.
Denn bei der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung wird der Kompressor bei einem Luftverbrauch von unter 50 % direkt auf volle Förderkapazität geschaltet. Dies hat zur Folge, daß der für ein Stillsetzen des Kompressors erforderliche Überdruck im Speicher sehr rasch erzielt und der Kompressorantrieb damit frühzeitig stillgesetzt wird. Dies ist der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung.
L e e r s e i t e

Claims

Regeleinrichtung für Drucklufterzeuger Ansprüche Regeleinrichtung für eine Drucklufterzeugungsanlage mit einem insbesondere elektromotorisch angetriebenen Kompressor und einem Druckluft-Speicher, bei der die Liefermenge des Kompressors in direkter Abhängigkeit des jeweils vom Verbraucher abgerufenen Luft stromes geregelt wird und bei der bei Unterschreitung einer Mindestabnahmemenge des Verbrauchers ein Druckanstieg in den Druckspeichern bis auf einen vorgegebenen oberen Grenzwert erfolgt, bei dem entweder der Kompressorantrieb abgeschaltet oder der Kompressor auf Leerlaufbetrieb geschaltet wird, bis ein unterer Grenzwert des Druckes in den Druckspeichern den Kompresser wieder auf Förderbetrieb schaltet bzw. den Kompressorantrieb überhaupt erst wieder einschaltet, dadurch g e k e n n -z e i c h n et , daß bei Verbrauch eines Luftstromes unterhalb eines bestimmten Grenzwertes der Kompressor (3) zum raschen Aufbau des den Kompressor abstellenden oder auf Leerlauf umstellenden Überdrucks im Druckluft-Speicher (5') auf maximale Fördermenge gesteuert wird.
2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der vom Kompressor (3) geförderte Luftstrom über die Druckverhältnisse zwischen dem Kompressor und einer diesem vorgeschalteten Ansaugdrossel (2) erfaßt wird.
.... la - 3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Grenzwert für den Luftstrom bei 70 % des maximal möglichen Luftstromes liegt.
4. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Grenzwert für den Luftstrom bei 60 % des maximal möglichen Luftstromes liegt.
5. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Grenzwert für den Luftstrom bei 50 % des maximal möglichen Luftstromes liegt.
6. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Grenzwert für den Luftstrom bei 40 % des maximal möglichen Luftstromes liegt.
7. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß der Grenzwert für den Luftstrom bei 30 % des maximal möglichen Luftstromes liegt.