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Druckluft hält Faden in der Schwebe

2009-06-16

Bei der Teppichfaserproduktion benötigt Xentrys eine Menge Druckluft – welche die Leunaer möglichst effizient erzeugen wollen. Drei drehzahlgeregelte Schrauben­kompressoren mit je 500 kW Antriebsleistung werden dazu über ein Energiesparsystem gemeinsam geregelt. Der Energiebedarf sank dadurch um fast ein Viertel. Zusätzlich erforderliche weitere Verdichter konnte das Unternehmen problemlos einbinden.

Xentrys: Dreifach-Drehzahlregelung senkt Energiehunger der Drucklufterzeugung

Atlas Copco Germany - Xentrys Axel Sadlo ES130V

Über das Energieoptimierungssystem ES 130 V hat Axel Sadlo, Leiter der Technik bei Xentrys, seine Kompressoren jederzeit im Griff.


Essen, März 2009 – Teppichböden begegnen einem heute auf Schritt und Tritt. Kaum zu erkennen ist der enorme maschinelle Aufwand, um aus Kunststoffen wie Polypropylen und Polyamid Fasern herzustellen, die anschließend zu einem Garn gesponnen und dabei gestaucht, gedehnt und gekräuselt werden. „Dazu ist unter anderem eine Menge Druckluft nötig“, erklärt Axel Sadlo, Leiter der Technik der auf die Teppichgarnherstellung spezialisierten Xentrys Leuna GmbH. „Wir verbrauchen im Schnitt 8000 bis 9000 Norm­kubikmeter pro Stunde.“ Um die Kosten in den Griff zu bekommen, nahmen die Leunaer deshalb das Druckluftsystem genauestens unter die Lupe und konnten so dessen Energieverbrauch um knapp ein Viertel senken.

„Aufgrund des Produktionsprozesses ist ein stark schwankender Volumenstrom bei uns die Regel“, fährt Axel Sadlo fort. „Bricht beim Spinnen ein Faden, benötigen wir zum Wiedereinfangen und Auflegen auf die Maschine umgehend rund 500 bis 600 Normkubikmeter Druckluft zusätzlich.“ Drei ölfrei verdichtende Schraubenkompressoren des Typs ZR 500 VSD der Essener Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH sind deswegen bereits seit August 2004 im Einsatz – alle drei drehzahlgeregelt, was an dem Kürzel VSD (Variable Speed Drive) zu erkennen ist. Da die rund um die Uhr laufende Garnherstellung ohne Druckluft stoppen würde, arbeiten im Normalfall nur zwei Verdichter – der dritte wird zur Sicherheit vorgehalten, um beim Ausfall einer Maschine ohne Unterbrechung weiter produzieren zu können.

Pro Jahr zwei Gigawattstunden weniger Energie

Atlas Copco Germany - Xentrys ZR500VSD

Drei drehzahlgeregelte, ölfrei verdichtende Schraubenkompressoren sind per übergeordneter Regelung zusammengeschaltet.


„Vor der Produktionserweiterung im November 2007 benötigten wir einen durchschnittlichen Volumenstrom von rund 5500 Normkubikmeter je Stunde“, berichtet der Xentrys-Mitarbeiter. „Mit den drehzahlgeregelten Kompressoren sank der Energiebedarf zur Erzeugung dieses Volumenstroms von durchschnittlich 1000 auf nur noch 765 Kilowattstunden – pro Stunde.“ Da ein Abblasen überschüssiger Druckluft nun nicht mehr erforderlich war, reduzierte sich der Energieverbrauch für die Drucklufterzeugung um rund 2 GWh pro Jahr. Dies ist einer der Vorteile drehzahlgeregelter Kompressoren, die eben nur genau die Menge Druckluft bereitstellen, die auch wirklich benötigt wird.
Richtig interessant ist das Zusammenspiel von variabler Drehzahl und übergeordneter Regelung. Das Energieoptimierungssystem ES 130 V regelt die angeschlossenen Verdichter über den internen CAN-Bus „aktiv“ – kann also auf relevante regelungstechnische Parameter eingehen. Dies führt dazu, dass die zwei laufenden drehzahlgeregelten Aggregate mit jeweils 500 kW Antriebsleistung immer so effizient wie möglich betrieben werden. „Hier wird wirklich geregelt“, erläutert Heiko Reitz, Produktmanager CTS (Compressor Technique Service) bei Atlas Copco die Besonderheit dieses Systems der Essener Druckluftspezialisten. „Von Vorteil ist auch, dass Energiespitzen nun der Vergangenheit angehören“, ergänzt Axel Sadlo. Denn die zuvor verwendeten Turbo-Verdichter eines anderen Herstellers verursachten beim Anlaufen enorme Energiespitzen, die bei der Abrechnung mit dem Versorger aufgrund der höheren vorzuhaltenden Leistung die Kosten negativ beeinflussten.

Die übergeordnete Regelung der Kompressoren erlaubte auch das Absenken des Netzdruckes – und damit wiederum des Energiebedarfs. „Schrittweise konnten wir den Netzdruck von 10,5 auf 9,5 bar senken“, sagt Axel Sadlo. Pro Bar lässt sich so der Energieverbrauch um 7 bis 10 Prozent reduzieren. 9,5 bar genügen heute, weil das ES 130 V zusammen mit den drehzahlgeregelten Kompressoren die Druckdifferenz des Druckbandes minimal hält – was die Güte der Regelung durch das ES 130 V verdeutlicht.

Die Leunaer setzen zudem auf Wärmerückgewinnung, um den Energiebedarf der Drucklufterzeugung zu minimieren. Rund 80 bis 90 Prozent der Verdichterarbeit lassen sich in Form von Wärme zurückgewinnen. „Über die Wasserkühlung der Kompressoren nutzen wir diese Abwärme in der Klimaanlage der Spinnerei“, berichtet der Leiter der Technik. Da es zudem in der Verdichterstation selbst auch angenehm warm ist, wird mit der Abluft aus diesem Raum im Winter die Lagerhalle erwärmt.

Druckluftqualität vermeidet Probleme im Winter

Atlas Copco Germany- Xentrys MD1300VSD

Adsprotionstrockner des Typs MD 1300 VSD ermöglichen einen Drucktaupunkt vom -30°C.


Außer an den Spinnmaschinen benötigt Xentrys die Druckluft noch an vielen anderen Stellen. So wird das Kunststoffgranulat für die Faserherstellung vorab in Vorratsilos gefördert, in der Nachverarbeitung benötigen Zwirnmaschinen den Energieträger, und zusätzlich treibt Steuerluft zahlreiche Klappen und Tore. „Die Steuerluftleitungen liegen teilweise im Freien“, erläutert Ingenieur Sadlo, „im Winter hatten wir immer wieder große Probleme mit eingefrorenen Leitungen.“ Denn die alten Trockner erreichten nur einen Drucktaupunkt von +2 °C. Das führte dazu, dass bei einer Außentemperatur unter 2 °C der in der Druckluft enthaltene restliche Wasserdampf kondensierte. Dieses Wasser gefror bei Minusgraden in den Leitungen. Drei ebenfalls drehzahlgeregelte Adsorptionstrockner des Typs MD 1300 VSD lösten dieses Problem, heute liegt der Drucktaupunkt bei -30 °C. „Winterprobleme haben wir jetzt nicht mehr“, betont Axel Sadlo. Die Trockner arbeiten übrigens ohne zusätzlichen Energiebedarf. Der Trick hierbei: Durch die geschickte Prozessführung genügt die Verdichtungswärme, um das Trockenmittel zu regenerieren.

Damit die Kompressoren zuverlässig ihre Arbeit verrichten, hat Xentrys mit Atlas Copco eine Premium-Instandhaltungsvereinbarung mit zehn Jahren Laufzeit vereinbart. Diese umfasst neben den regelmäßigen Wartungsbesuchen auch die kostenlose Beseitigung jeglicher Schäden, inklusive der kompletten Generalüberholung. „Das rechnet sich für uns, denn nun können wir statt der früher sehr hohen Wartungskosten fest mit einem niedrigeren Betrag rechnen“, führt der Technikchef aus. Zudem sei sonst der Ersatzteilaufwand viel zu hoch. Und einen Ausfall der Druckluftversorgung will man in Leuna nicht riskieren. „Selbst suchen wir im Druckluftnetz zudem nach Leckagen.“ Das lohne sich auf alle Fälle, denn Leckagen ließen sich leicht beheben und so der Energiebedarf sehr einfach senken.
Als im Zuge eines Kapazitätsausbaus der Druckluftbedarf auf jetzt 8000 bis 9000 Normkubikmeter pro Stunde stieg, wandten sich die Leunaer wiederum an Atlas Copco. Seit November 2007 läuft nun ein ebenfalls ölfrei verdichtender Schraubenkompressor des Typs ZR 400 – diesmal ohne Drehzahlregelung – mit konstanter Drehzahl als Grundlastmaschine. Aber nur dann, wenn die Produktionsauslastung es erfordert. Das Energiesparsystem ES 130 V ist auch für diese Kombination von drehzahlgeregelten Kompressoren mit der neuen Festdrehzahlmaschine geeignet. Und auch hier kann die „aktive“ Regelung wieder sicherstellen, dass die vorhandenen Kompressoren so kombiniert werden, dass die drehzahlgeregelten Maschinen wiederum im effizientesten Arbeitspunkt laufen. Bis zu 30 Verdichter lassen sich so zusammen regeln. Übrigens: Auch die Abwärme des ZR 400 nutzt Xentrys wieder – diesmal für die Klimaanlage der Spinnereierweiterung.


Christioph Angenendt

Referent Marketing Kommunikation

Atlas Copco Kompressoren und Drucklufttechnik GmbH

Langemarckstraße 35
45141 Essen

Heiko Reitz

Serviceberatung und Verträge

Vertriebsbereich West