DE10013098C2 - Anlage zur Erzeugung von Druckluft - Google Patents
Anlage zur Erzeugung von DruckluftInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum
Komprimieren von Gas, wie Luft, also zur Erzeugung von Druck
luft, und insbesondere auf eine solche Anlage, bei welcher ein
Kompressor mit variabler Geschwindigkeit, der so ausgelegt
ist, daß er seine Drehzahl zur Einstellung seiner Förderlei
stung ändert, und ein Kompressor mit konstanter Drehzahl par
allel betrieben werden.
Eine Anlage zur Erzeugung von Druckluft, die leistungsmäßig
gesteuert wird, ist beispielsweise in dem japanischen offenge
legten Patent Nr. H9-250485 offenbart. Der in diesem Dokument
offenbarte Kompressor ist an seinem Druckluft-Auslaßkanal mit
einem Drucksensor versehen, der einen Förderdruck mißt. Bei
dieser Anordnung wird eine PID-Regelung für die Drehzahl des
Kompressors unter Verwendung des so gemessenen Förderdrucks
durchgeführt, um den Kompressor leistungsmäßig zu steuern.
Bei einer solchen Anordnung, bei welcher konventionell eine
Vielzahl von Kompressoren betrieben werden, die in Reihe ge
schaltet sind, werden die Lastdrucke (Startdrucke) und Last
freidrucke (Ruhedrucke) der Kompressoren so eingestellt, daß
sie allmählich voneinander verschieden sind. In diesem Fall
verläuft die Änderung des Leistungsverbrauchs (%) bezüglich
eines Luftverbrauchs (%) durch einen Kompressor derart, daß
der Leistungsverbrauch linear verringert wird, wenn der Luft
verbrauch verringert wird, entweder in einem Ansaugdrosselsy
stem (S1) oder in einem Kombinationssystem (S2), in welchem
ein System zum Wiederholen des Lastbetriebs und des Lastfrei-
Betriebs durch Reduzierung des Förderdrucks mit einem Ansaug
drosselsystem kombiniert ist. Dabei werden jedoch etwa 30% (im
Falle des Systems S1) oder 70% (im Falle des Systems S2) der
Nennleistung verbraucht, auch wenn der Luftverbrauch null
wird.
Wenn eine Vielzahl von Kompressoren, beispielsweise zwei, mit
der oben erwähnten Kennlinie automatisch parallel betrieben
und angehalten werden, erhält man die Kennlinien S1, S2, wie
sie in Fig. 2 gezeigt sind. Wie sich deutlich aus dieser Figur
ergibt, ist der Betrieb von zwei Kompressoren mit Volumina,
die im wesentlichen einander gleich sind, hinsichtlich Kraft
einsparung vorteilhaft im Vergleich mit dem Betrieb eines ein
zigen Kompressors, der ein Förderluftvolumen hat, welches
zweimal so groß ist wie das der vorstehend erwähnten zwei Kom
pressoren.
Im Gegensatz dazu hat in einem System (R1), das den oben er
wähnten Kompressor mit variabler Drehzahl benutzt, der in dem
oben erwähnten japanischen offengelegten Patent Nr. H9-250485
offenbart ist, ein Leistungsverbrauch (%) bezüglich eines
Luftverbrauchs (%) eine Kennlinie, die im wesentlichen eine
direkt proportionale Kurve bildet, jedoch etwas davon
abweicht, wenn der Luftverbrauch übermäßig niedrig ist. Wenn
der Luftverbrauch null wird, wird der Leistungsverbrauch auf
etwa 10% der Nennleistung abgesenkt. Dementsprechend kann man
im Falle des Betriebs von zwei Kompressoren, von denen jeder
die gleiche Kennlinie hat, eine Kennlinie R1, die in Fig. 2
gezeigt ist, erhalten, die hinsichtlich Leistungseinsparung
verglichen mit der der Systeme S1, S2 hervorragend ist. Obwohl
der Kompressor mit variabler Drehzahl diese vorteilhafte Kenn
linie hat, benötigt man einen Mechanismus für die variable
Drehzahl, beispielsweise einen Inverter bzw. Wechselrichter,
was den Nachteil mit sich bringt, daß die Kosten der Anlage
höher werden.
Die US-A-5 743 714 offenbart die Steuerung einer mehrere
Kompressoren aufweisenden Station in der Weise, dass die
erforderliche Gesamtarbeit der Station auf ein Miniumum redu
ziert wird, während die Kompressoren in einem Zustand ohne
Pumpen gehalten werden. Zum Steuern der Kompressoren mit
variabler Drehzahl oder Drosselventile von Kompressoren mit
konstanter Drehzahl sind zusammengeschaltete Regelkreise
vorgesehen, die einen Satz von Kriterien zum Berechnen des
Werts und des Vorzeichens des ersten Differenzialquotienten
der von der Station geleisteten Arbeit bestimmen. Dann wird
die Drehzahl jedes Kompressors so eingestellt, dass die gesam
te Systemarbeit verringert wird, während der Förderdruck der
Station aufrecht erhalten wird und die Kompressoren in einem
nicht pumpenden Betriebsmodus gehalten werden.
Aus der US-A-4 580 947 ist die Betriebssteuerung einer Viel
zahl von Kompressoren bekannt, von denen jeder wenigstens eine
Fördermengensteuerung hat, die die Kompressorförderung abge
stuft derart ändern kann, dass die Gesamtförderung gerade der
Lastanforderung entspricht, die sich kurzeitig ändert. Das
dabei verwendete Steuersystem ist in einen Fördermengenregel
kreis, der auf vergleichsweise geringe Laständerungen an
spricht, und in einen Kompressorregelkreis unterteilt, der auf
vergleichsweise große Laständerungen anspricht. Der Fördermen
genregelkreis ist bezüglich der Fördermengensteuerung eines
Kompressors, der am längsten arbeitet und zuerst angehalten
werden muss, und einer Fördermengensteuerung der anderen
Kompressoren unterteilt. Der Lastfrei-Betrieb beginnt über die
Fördermengensteuerung des Kompressors, der zuerst anzuhalten
ist, während der Lastbetrieb über die Fördermengensteuerung
der anderen Kompressoren erfolgt.
Aus der US 5 797 729 ist ein Kühlsystem bekannt, das eine
Vielzahl von Kompressoren mit variabler Drehzahl und eine
Steuerung für die Aktivierung eines Satzes der Kompressoren
mit variabler Drehzahl aufweist. Dieser Satz von Kompressoren
wird dadurch bestimmt, dass die Förderanforderung des Kühlsy
stems mit in der Steuerung gespeicherten Werten verglichen
wird, die eine Vielzahl von Bereichen einer geförderten An
lagenleistung definieren, gegenüber der definierte Sätze der
Kompressoren mit variabler Drehzahl ein größeres Energiewir
kungsgradverhältnis als andere Sätze ergeben, wenn jeder
aktivierte Kompressor mit variabler Drehzahl bei einer Dreh
zahl arbeitet, die im Wesentlichen die gleiche wie bei den
anderen aktivierten Kompressoren mit variabler Drehzahl ist,
wobei diese Drehzahl unter der maximalen Drehzahl der Kom
pressoren liegt.
Die EP-0 844 396 A1 offenbart eine aus mehreren elektromoto
risch angetrieben Verdichtern bestehende Druckluftverdichter
station, die mit einem möglichst geringen Energieaufwand
betrieben werden soll. Dies wird dadurch erreicht, dass die
Förder- und Verbrauchsvolumenströme der Druckluftanlage in
vorgegebenen kurzen Zeitintervallen ermittelt werden. Bei
Erreichen des oberen oder unteren Druckgrenzwerts wird ein
Signal für eine Veränderung des Betriebszustands der Verdich
ter in der Verdichterstation erzeugt. Anhand des Abweichungs
volumens wird der tatsächlich erforderliche Gesamtfördervolu
menstrom ermittel. Anhand des festgestellten tatsächlich
erforderlichen Gesamtfördervolumenstroms wird für die Ver
dichterstation ein diesem Wert möglichst nahe kommender Be
triebszustand der Verdichter ausgewählt und eingestellt.
Solange der Betriebsdruck der erzeugten Druckluft innerhalb
des Druckluftnetzes außerhalb des von den Druckgrenzwerten
begrenzten Bereichs liegt, werden neue Veränderungenssignale
erzeugt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, bei
einer Anlage der eingangs genannten Art den Leistungsverbrach
während eines Parallelbetriebs der Vielzahl von Kompressoren
zu verringern.
Für diesen Zweck wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegen
den Erfindung eine Anlage zur Erzeugung von Druckluft bereit
gestellt, die wenigstens einen Kompressor mit konstanter Dreh
zahl, der den Lastbetrieb und den Lastfrei-Betrieb unter Ein-
Aus-Steuerung wiederholt, einen Kompressor mit variabler Dreh
zahl, eine gemeinsame Rohrleitung oder einen Luftspeicher, in
welchem Förderluft sowohl aus dem Kompressor mit konstanter
Drehzahl als auch aus dem Kompressor mit variabler Drehzahl
geleitet wird, eine Meßeinrichtung zum Messen eines Förder
drucks der Förderluft, die in der gemeinsamen Rohrleitung oder
dem Luftspeicher vorgesehen ist, und eine Reguliereinrichtung
zum Regulieren des Förderdrucks auf einen Solldruck unter
Verwendung des Kompressors mit variabler Drehzahl hat, wobei
die Reguliereinrichtung den Förderdruck des Kompressors mit
variabler Drehzahl während des Betriebs auf einen Solldruck
zwischen einem Förderdruck des Kompressors mit konstanter
Drehzahl während des Lastbetriebs und einem Förderdruck des
gleichen Kompressors während des Lastfrei-Betriebs regelt.
Ein Kompressor mit variabler Drehzahl wird gewöhnlich von
einem Motor angetrieben, der einen Konverterabschnitt zum
Umwandeln des Drei-Phasen-Wechselstroms in einen Gleichstrom
und einen Inverterabschnitt zum Umwandeln des Gleichstroms in
einen Wechselstrom hat, wobei der Inverterabschnitt der An
trieb mit variabler Frequenz für die Motorsteuerung ist,
wodurch die Motordrehzahl auf kontinuierlich variable Weise
geändert werden kann.
Wenn gemäß diesem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung der
Verbrauch der Druckluft abnimmt, wird der Kompressor mit va
riabler Drehzahl über den Lastfrei-Betrieb mit einer unteren
Grenzdrehzahl angetrieben. Wenn dieser Lastfrei-Betrieb für
eine vorgegebene Zeit andauert, möchte man den Kompressor mit
variabler Drehzahl abschalten. Wenn der Verbrauch der Druck
luft abnimmt, möchte man weiterhin, daß der Lastfrei-Betrieb
und der Lastbetrieb für den Kompressor mit variabler Drehzahl
an der unteren Grenzdrehzahl wiederholt werden, und außerdem,
daß der Förderdruck des Kompressors mit variabler Drehzahl
während des Lastbetriebs und der Förderdruck dieses Kompres
sors während des Lastfrei-Betriebs jeweils so gesteuert wer
den, daß sie in einen Bereich zwischen dem Förderdruck des
Kompressors mit konstanter Drehzahl während des Lastbetriebs
und dem Förderdruck des gleichen Kompressors während des Last
frei-Betriebs fallen. Außerdem wird eine Vielzahl von Kompres
soren mit konstanter Drehzahl zueinander parallel geschaltet.
Es ist ferner erwünscht, daß sowohl der Solldruck, bei welchem
der Kompressor mit variabler Drehzahl vom Lastbetrieb auf den
Lastfrei-Betrieb umschaltet, als auch der Solldruck, bei wel
chem der Kompressor mit variabler Drehzahl vom Lastfrei-Be
trieb in den Lastbetrieb umschaltet, so gesteuert werden, daß
beide Solldrucke zwischen einen Solldruck, bei welchem alle
Kompressoren mit konstanter Drehzahl von dem Lastbetrieb in
den Lastfrei-Betrieb umgeschaltet werden, und einen Solldruck
fallen, bei welchem alle Kompressoren mit konstanter Drehzahl
von dem Lastfrei-Betrieb in den Lastbetrieb umgeschaltet wer
den. Vorzugsweise werden die Solldrucke, bei denen die Kom
pressoren mit konstanter Drehzahl von dem Lastbetrieb in den
Lastfrei-Betrieb umgeschaltet werden, und die Solldrucke, bei
welchem diese von dem Lastfrei-Betrieb in den Lastbetrieb um
geschaltet werden, jeweils so eingestellt, daß sie voneinander
verschieden sind.
Darüber hinaus können Eingabeeinrichtungen zum Eingeben eines
Solldrucks für den Kompressor mit variabler Drehzahl und Ein
stelleinrichtungen zum Einstellen des Förderdrucks oder des
Anlaufdrucks des Kompressors mit variabler Drehzahl während
des Lastbetriebs auf einen Wert vorgesehen werden, der niedri
ger ist als der Solldruck, wobei der Förderdruck oder Ruhe
druck während des Lastfrei-Betriebs auf einen Wert eingestellt
wird, der höher als der Solldruck ist.
Der Kompressor mit konstanter Drehzahl und der Kompressor mit
variabler Drehzahl können ferner mit automatischen Einstell
einrichtungen versehen werden, so daß ihre Solldrucke automa
tisch so eingestellt werden, daß sie zwischen dem Förderdruck
oder dem Anlaufdruck während des Lastbetriebs und ihrem För
derdruck oder Ruhedruck während des Lastfrei-Betriebs liegen.
Der Kompressor mit konstanter Drehzahl und der Kompressor mit
variabler Drehzahl können außerdem mit Einrichtungen zum auto
matischen Unterbrechen ihres Betriebs versehen sein, wenn sich
der Lastfrei-Betrieb fortsetzt und eine vorgegebene Lastfrei-
Zeit überschreitet. Bei dieser Anordnung kann die Lastfrei-
Sollzeit des Kompressors mit variabler Drehzahl so eingestellt
werden, daß sie länger ist als die Lastfrei-Sollzeit des Kom
pressors mit konstanter Drehzahl.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung regelt zum
Erreichen der vorstehend erwähnten Ziele bei der vorstehend
beschriebenen Lufterzeugungsanlage die Reguliereinrichtung den
Förderdruck des Kompressors mit variabler Drehzahl auf einen
Solldruck zwischen dem Förderdruck des Kompressors mit kon
stanter Drehzahl während des Lastbetriebs und dessen Förder
druck während des Lastfrei-Betriebs, und es sind eine
Druckmeßeinrichtung zum Messen des Förderdrucks, eine Spei
chereinrichtung zum Speichern eines Drucks, bei welchem der
Förderdruck von seiner steigenden Richtung in seine fallende
Richtung bei Abnahme des Luftverbrauchs übergeht als Lastfrei-
Betriebsdruck oder Ruhedruck des Kompressors mit konstanter
Drehzahl, und eines Drucks, bei welchem der Förderdruck von
seiner fallenden Richtung in seine steigende Richtung übergeht
als ein Lastbetriebsdruck oder ein Ruhedruck des Kompressors
mit konstanter Drehzahl, und eine Einstelleinrichtung zum Ein
stellen des Solldrucks des Kompressors mit variabler Drehzahl
auf einen Wert zwischen den so gespeicherten zwei Drucken vor
gesehen, wobei ein von der Druckmeßeinrichtung gemessener
Druck mit dem Solldruck des Kompressors mit variabler Drehzahl
verglichen wird und vorzugsweise der Lastfrei-Betriebsdruck
oder Ruhedruck des Kompressors mit konstanter Drehzahl auf
einen Wert eingestellt wird, der höher ist als der Solldruck
des Kompressors mit variabler Drehzahl, und der Lastbetriebs
druck oder Anlaufdruck des Kompressors mit konstanter Drehzahl
auf einen Wert eingestellt wird, der niedriger ist als sein
Solldruck.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zum
Erreichen der vorstehend erwähnten Ziele eine Anlage zur Er
zeugung von Druckluft bereitgestellt, die eine Vielzahl von
Kompressoren mit konstanter Drehzahl, welche einer Ein-Aus-
Steuerung unterliegen, so daß sie den Lastbetrieb und den
Lastfrei-Betrieb bei einer vorgegebenen Drehzahl wiederholen,
einen Kompressor mit variabler Drehzahl, eine gemeinsame
Rohrleitung, durch welche die Förderluft von den Kompressoren
abgeführt wird, und eine Reguliereinrichtung zum Durchführen
einer derartigen Regulierung hat, so daß die Vielzahl der
Kompressoren mit konstanter Drehzahl entsprechend einem Luft
verbrauch aufeinanderfolgend arbeiten oder nicht arbeiten,
wobei jedoch der Kompressor mit variabler Drehzahl immer
arbeitet.
Vorzugsweise werden ferner ein Lastbetriebsdruck und ein Last
frei-Betriebsdruck des Kompressors mit variabler Drehzahl so
eingestellt, daß sie zwischen den Lastbetrieb-Anlaufdrucken
und den Lastfrei-Anlaufdrucken aller Kompressoren mit konstan
ter Drehzahl liegen. Der Kompressor mit variabler Drehzahl
kann ferner mit einem Ansaugdrosselventil versehen sein, wo
durch die Reguliereinrichtung den Betriebsmodus umschaltet,
nämlich zwischen einem Betriebsmodus, in welchem die Drehzahl
des Motors zum Antrieb dieses Kompressors geändert wird, und
einem I-Typ Lastfrei-Betriebsmodus, bei welchem das Ansaug
drosselventil geschlossen ist, während die Drehzahl auf einem
unteren Grenzwert gehalten und der Druck auf der Stromaufseite
des Rückschlagventils verringert wird, die Förderluftmenge
also Null wird, oder einem U-Typ Lastfrei-Betriebsmodus, in
welchem der Öffnungsgrad des Ansaugdrosselventils auf eine
kontinuierliche variable Weise so eingestellt wird, dass die
Förderluftmenge verringert wird, während die Drehzahl auf
einem unteren Grenzwert gehalten wird.
Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfin
dung näher erläutert.
Fig. 1 ist eine Systemansicht, die eine Ausführungsform der
Anlage zur Erzeugung von Druckluft gemäß der vorliegenden Er
findung veranschaulicht.
Fig. 2 ist eine Ansicht, die den Leistungsverbrauch einer An
lage zur Erzeugung von Druckluft erklärt, bei welcher zwei
Kompressoren in Kombination auf herkömmliche Weise betrieben
werden.
Fig. 3 ist ein Druck-Zeit-Diagramm, das sich auf die in Fig. 1
gezeigte Ausführungsform der Anlage für die Herstellung von
Druckluft bezieht.
Fig. 4 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Beziehungen zwi
schen den Kompressoren einer weiteren Ausgestaltung der vor
liegenden Erfindung.
Fig. 5 ist ein Steuerzeitdiagramm, das sich beispielsweise auf
die in Fig. 1 gezeigte Anlage zur Erzeugung von Druckluft be
zieht.
Fig. 6 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Leistungsver
brauchskennlinien.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Systemansicht einer Anlage zur
Erzeugung von Druckluft werden zum Komprimieren von Luft drei
Komressoreinheiten 13a, 13b, 13c verwendet. Die Kompressorein
heit 13a mit variabler Drehzahl hat eine Antriebsvorrichtung
11a mit variabler Drehzahl und eine Reguliervorrichtung 10a
zur Durchführung der PID-Regelung der Antriebsvorrichtung 11a.
Durch die PID-Regelung wird außerdem der Förderdruck so regu
liert, daß er konstant ist. Insbesondere wird die Frequenz der
Stromquelle 12a für einen Motor 2a so geändert, daß sie die
Drehzahl des Motors 2a ändert, um die Drehzahl eines Kompres
sors 1a zu ändern.
Wenn der Kompressor 1a angetrieben wird, wird die Atmosphären
luft in den Kompressor 1a durch einen Ansaugfilter 3a und ein
Ansaugdrosselventil 4a zugeführt, anschließend in dem Kompres
sor 1a verdichtet und dann in einen Ölabscheider 5a geführt.
Die Druckluft, aus der die Ölkomponenten in dem Ölabscheider
5a entfernt worden sind, strömt über ein Rückschlagventil 7 in
einen Nachkühler 6a, um darin gekühlt zu werden, und anschlie
ßend in einen Luftspeicher 15. Das aus der Druckluft in dem
Ölabscheider 5a entfernte Öl wird durch den Ölkühler 9a ge
kühlt und dann für die Einspritzung in den Kompressor 1a zu
rückgeführt, um mehrere Teile des Kompressors 1a zu schmieren,
während die Druckluft gekühlt wird.
Die Drehzahl des Kompressors 1a wird entsprechend den Aus
gangssignalen aus den Drucksensoren 14a, 14b und 14c, die
stromab von Rückschlagventilen 7a, 7b, 7c vorgesehen sind, so
gesteuert, daß man einen gewünschten Druck erhält, der vorher
eingestellt worden ist. Wenn beispielsweise der Förderdruck
der Anlage für die Drucklufterzeugung ansteigt, wenn das Volu
men der verbrauchten Luft abnimmt, wird die Drehzahl des Mo
tors 2a ansprechend auf diese Änderung im Druck gesenkt, und
dementsprechend nimmt das Luftvolumen ab, das von dem Kompres
sor 1a gefördert wird. Als Folge wird der Förderdruck auf ei
nen gewünschten Druck reguliert. Sollte jedoch die Drehzahl
des Motors extrem abgesenkt werden, würde der Wirkungsgrad des
Kompressors 1a übermäßig verringert oder der Motor würde nicht
ausreichend gekühlt. Deshalb erfolgt gewöhnlich eine Einstel
lung auf eine Drehzahl als eine untere Grenzdrehzahl, die etwa
15 bis 30% der maximalen Drehzahl des Motors beträgt. Für eine
Last, die niedriger ist als die dem unteren Grenzwert entspre
chende, wird das Volumen der komprimierten Luft durch Wieder
holen beider Betriebsarten bei der unteren Grenzdrehzahl regu
liert, d. h. bei dem Lastbetrieb bei der unteren Grenzdrehzahl
und bei dem Lastfrei-Betrieb bei der unteren Grenzdrehzahl,
bei denen das Ansaugdrosselventil 4a geschlossen ist, während
ein Luftabführventil 8a geöffnet ist. Dieses Verfahren ist im
einzelnen in dem japanischen offengelegten Patent Nr. H7-
293477 beschrieben, d. h., wenn der Druck höher als der ge
wünschte Druck wird, wird der Lastfrei-Betrieb durchgeführt,
und wenn der Druck auf den gewünschten Druck abgesenkt wird,
wird mit dem Lastbetrieb begonnen.
Ein anderes Verfahren zur Steuerung des Luftvolumens während
eines niedrigen Lastbetriebs ist in dem japanischen offenge
legten Patent Nr. S55-164792 offenbart. Bei diesem Verfahren
wird das Ansaugdrosselventil 4a kontinuierlich gedrosselt. Bei
einem anderen Verfahren wird ein Entlüftungsventil 8a geöff
net, ohne das Ansaugdrosselventil 4a zu schließen, um so den
Druck in dem Ölabscheider abzusenken. Bei dieser Ausführungs
form kann jedes dieser Verfahren verwendet werden.
Zunächst wird nachstehend das Prinzip der vorliegenden Erfin
dung unter Verwendung eines Beispiels erläutert, bei welchem
nur ein einziger Kompressor mit variabler Drehzahl und ein
einziger Kompressor mit konstanter Drehzahl betrieben werden.
Insbesondere wird eine Kompressoreinheit 13b mit konstanter
Drehzahl arbeiten gelassen, während die Kompressoreinheit 13c
mit konstanter Drehzahl abgeschaltet bleibt. Der Fluß des Ar
beitsdrucks und der Strom des als Schmiermittel verwendeten
Öls in der Kompressoreinheit 13b mit konstanter Drehzahl sind
die gleichen wie bei der Kompressoreinheit 13a mit variabler
Drehzahl, so daß die Einzelheiten davon weggelassen werden.
Die von einem Nachkühler 6b abgeführte Luft wird mit der
Druckluft in dem Luftbehälter 15 gemischt, die von der Kom
pressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl gefördert wird. Die
Kompressoreinheit 13~ mit konstanter Drehzahl unterscheidet
sich von der Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl da
durch, daß sie nur mit konstanter Drehzahl betrieben wird,
nachdem sie über eine Starter-Schalttafel 11b gestartet worden
ist. Damit die Kompressoreinheit 13b mit konstanter Drehzahl
läuft, werden der Lastfrei-Betrieb, in welchem ein Ansaugdros
selventil 4b entsprechend einem Ausgangssignal aus den Druck
sensoren 14a, 14b, 14c geschlossen worden ist, während das
Entlüftungsventil 8b geöffnet ist, und der Lastbetrieb wieder
holt, so daß eine kapazitätsmäßige bzw. leistungsmäßige Steue
rung der Anlage zur Herstellung von Druckluft durchgeführt wird.
Die Reguliervorrichtung 10b der Kompressoreinheit mit konstan
ter Drehzahl ist mit einer Stoppeinrichtung zum Öffnen eines
Schaltschützen versehen, um den Betrieb des Motors 2b zu un
terbrechen, wenn der Lastfrei-Betrieb über eine Zeit fortge
setzt wird, die eine vorgegebene Zeit überschreitet, oder wenn
der Druck in dem Luftspeicher einen vorgegebenen Druck über
schreitet oder wenn Drucke stromab von den Rückschlagventilen
7a, 7b, 7c (d. h. der Förderdruck der Anlage zur Erzeugung kom
primierter Luft) gemessen von Drucksensoren 14a, 14b, 14c zu
festgelegten Zeitintervallen einem vorgegebenen Zustand genü
gen, so daß die Reguliervorrichtung 10b aktiviert wird. Wenn
die Drucksensoren 14a, 14b, 14c einen Fall messen, daß die
Drucke stromab von den Rückschlagventilen unter einen vorgege
benen Druck abgesunken sind, reaktiviert die Stoppeinrichtung
in der Starter-Schalttafel 11b den Schaltschütz, so daß der
Motor 2b erneut gestartet wird. Zu vermerken ist, daß ein Ver
fahren, bei welchem das Ansaugdrosselventil 4b kontinuierlich
gedrosselt oder dergleichen ist, zusätzlich zu dem vorstehend
erwähnten Verfahren verwendet werden kann, bei welchem der
Lastbetrieb und der Lastfrei-Betrieb wiederholt werden.
Bei dieser Ausführungsform ist ein Luftspeicher 15 vorgesehen.
Der Speicher 15 ist jedoch entbehrlich, d. h. die komprimierte,
von den Kompressoreinheiten geförderte Luft kann in eine ge
meinsame Rohrleitung eingeführt werden, aus der die Druckluft
direkt verbraucht wird. Außerdem kann der Förderdruck der An
lage zur Erzeugung von Druckluft durch einen der Förderdrucke
aus den zugehörigen Kompressoren oder durch einen Mittelwert
dieser Förderdrucke dargestellt werden.
Obwohl die Vielzahl der Drucksensoren stromab von den Rück
schlagventilen vorgesehen und mit einer gemeinsamen Rohrlei
tung so gekoppelt sind, daß die zwei Kompressoreinheiten bei
der vorstehend erwähnten Ausführung gesteuert werden, kann
anstelle der Vielzahl von Drucksensoren ein Gemeinschafts
drucksensor mit dem Luftspeicher verbunden werden.
Gemäß der Erfindung haben die für die Regulierung der
Kompressoreinheiten verwendeten Drucke eine Beziehung, die
sich durch die folgende Gleichung wiedergeben läßt:
PUb < P2 < P1 < P1b (1)
wobei P1 ein gewünschter Druck zum Regulieren der Drehzahl der
Kompressoreinheit mit variabler Drehzahl, P2 ein Lastfrei-
Druck der Kompressoreinheit mit variabler Drehzahl, PUb ein
Entlast-Betriebsdruck oder ein Ruhedruck der Kompressoreinheit
13b mit konstanter Drehzahl und PLb ein Lastbetriebsdruck oder
ein Startdruck sind. Diese Beziehung kann für jede der Kom
pressoreinheiten eingestellt werden oder es kann der Druck
einer der Kompressoreinheiten eingestellt werden, während der
Druck der anderen Kompressoreinheit automatisch durch die
Reguliervorrichtungen 10a, 10b eingestellt wird.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der verschiedenen Bauteile
dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 3 erläutert,
bei welcher der Zeitverlauf längs der Ordinate und der Förder
druck der Anlage längs der Abszisse aufgetragen sind und in
der die jeweiligen Betriebsarten der Kompressoreinheiten 13a
mit variabler Drehzahl und der Kompressoreinheit 13b mit kon
stanter Drehzahl gezeigt sind, wenn sich der Luftverbrauch
ändert. Zu vermerken ist, daß der Kompressor 1a mit variabler
Drehzahl seinen Lastbetrieb und seinen Lastfrei-Betrieb wie
derholen kann, wenn der Luftverbrauch weniger als 30% beträgt.
Wenn der Luftverbrauch zu einem oberen Grenzwert (200%) kommt,
der durch die beiden Kompressoreinheiten maximal erreicht wer
den kann, wird die Kompressoreinheit 13a mit variabler Dreh
zahl mit ihrer vollen Drehzahl betrieben, während die Kompres
soreinheit 13b mit konstanter Drehzahl im Lastbetriebsmodus
arbeitet (Schritt 1).
Während eines Zeitraums, in welchem der Luftverbrauch von 200%
auf 130% abnimmt, wird die Drehzahl der Kompressoreinheit 13a
mit variabler Drehzahl so reguliert, daß der Förderdruck der
Anlage zur Erzeugung von Druckluft der gewünschte Druck P1
wird. Während dieses Zeitraums läuft die Kompressoreinheit 13b
mit konstanter Drehzahl in dem Lastbetriebsmodus (Schritt 2).
Wenn der Luftverbrauch auf einen Wert unter 130% absinkt, wird
die Drehzahl der Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl
auf ihren unteren Grenzwert abgesenkt, und dementsprechend
kann das Förderluftvolumen nicht mehr durch Verringern der
Drehzahl der Kompressoreinheit 13b mit variabler Drehzahl ab
sinken. Als Folge wird der Förderdruck der Anlage für die Er
zeugung von Druckluft höher. Der Förderdruck der Anlage zur
Erzeugung von Druckluft steigt bis auf den Druck P2, und die
Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl arbeitet in ihrem
Lastfrei-Betriebsmodus. Zu dieser Zeit ist das Volumen der
Förderluft null. Wenn die Kompressoreinheit 13a mit variabler
Drehzahl in den Lastfrei-Betriebsmodus fällt, wird der Förder
druck der Anlage zur Erzeugung von Druckluft abgesenkt. Wenn
der Förderdruck der Anlage zur Erzeugung von Druckluft auf P1
abgesenkt wird, wird die Kompressoreinheit mit variabler Dreh
zahl bei einer unteren Grenzdrehzahl wieder arbeiten gelassen,
d. h. es wird der Lastbetrieb bewirkt. Im Bereich eines Luft
verbrauchs von 200 bis 130% wird der oben erwähnte Betrieb
wiederholt, um das Volumen der Förderluft zu regulieren. In
dieser Betriebsperiode setzt die Kompressoreinheit 13b mit
konstanter Drehzahl ihren Lastbetrieb fort (Schritt 3).
Wenn der Luftverbrauch auf 100% absinkt, wird die Kompresso
reinheit 13a mit variabler Drehzahl bei dem unteren Grenzwert
in dem Lastfrei-Betriebsmodus arbeiten gelassen. Wenn der
Luftverbrauch weiter abnimmt, können die beiden Kompressorein
heiten ihre Förderluftvolumina nicht weiter verringern, so daß
der Förderdruck der Anlage zur Erzeugung von Druckluft wieder
höher wird (Schritt 4).
Wenn der Förderdruck der Anlage zur Erzeugung von Druckluft
auf PUb steigt, fällt die Kompressoreinheit 13b mit konstanter
Drehzahl in ihren Lastfrei-Betriebsmodus. Dadurch werden die
Volumina der Förderluft aus beiden Kompressoren null. Als Fol
ge wird der Druck zu diesem Zeitpunkt niedriger. Wenn der För
derdruck der Anlage zur Erzeugung von Druckluft auf P1 ab
sinkt, wird der Lastfrei-Betriebsmodus der Kompressoreinheit
13a mit variabler Drehzahl aufgehoben, und dementsprechend
arbeitet die Kompressoreinheit mit variabler Drehzahl unter
Drehzahlregulierung. Dementsprechend wird das Absinken des
Drucks unterbrochen, und deshalb wird der Förderdruck der An
lage zur Erzeugung von Druckluft auf dem gewünschten Druck P1
aufgrund des Betriebs der Kompressoreinheit mit variabler
Drehzahl unter Drehzahlregulierung gehalten. Inzwischen wird
die Kompressoreinheit mit konstanter Drehzahl noch in dem
Lastfrei-Betriebsmodus gehalten. Außerdem läuft eine vorher
eingestellte Zeit Tb an einem Zeitmesser ab, und die Kompresso
reinheit 13b mit konstanter Drehzahl wird abgeschaltet
(Schritt 5).
Wenn der Luftverbrauch in dem abgesenkten Bereich von 100 bis
130% liegt, wird die Kompressoreinheit 13a mit variabler Dreh
zahl unter Drehzahlregulierung so betrieben, daß der Förder
druck auf P1 gehalten wird. Wenn der Luftverbrauch auf einen
Wert in einem Bereich von 30% bis 0% absinkt, wiederholt die
Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl wieder ihren
Lastbetrieb und ihren Lastfrei-Betrieb bei einer unteren
Grenzdrehzahl, und dementsprechend wird der Förderdruck der
Anlage zur Erzeugung von Druckluft auf einem Wert zwischen P1
und P2 gehalten (Schritt 6). Wenn der Luftverbrauch auf 0%
absinkt, setzt die Kompressoreinheit 13a mit variabler Dreh
zahl ihren Lastfrei-Betrieb bei der unteren Grenzdrehzahl fort
(Schritt 7). Die oben erwähnten Schritte 1 bis 7 führen das
Betriebsmuster aus, bei dem der Luftverbrauch von 200 auf 0%
absinkt.
Bei der Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl kann
ebenfalls ein Zeitmesser vorgesehen werden. Dieser Zeitmesser
dient dazu, den Betrieb automatisch zu unterbrechen, wenn der
Lastfrei-Betrieb fortgesetzt wird. In diesem Fall wird eine
Einstellzeit Ta an dem Zeitmesser für die Kompressoreinheit
13a mit variabler Drehzahl so eingestellt, daß sie länger ist
als die Einstellzeit Tb an dem Zeitmesser für die Kompres
soreinheit 13b mit konstanter Drehzahl. Wenn somit der Luft
verbrauch auf 0% absinkt, kann die Kompressoreinheit mit va
riabler Drehzahl automatisch angehalten werden.
Als nächstes wird ein Ablauf erläutert, bei welchem der Luft
verbrauch von 0 auf 100% ansteigt. Wenn der Luftverbrauch von
0 auf 100% ansteigt, wird die Kompressoreinheit 13a mit varia
bler Drehzahl in der Folge arbeiten gelassen, die umgekehrt
ist zu dem oben erwähnten Betriebsablauf, der ausgeführt wird,
wenn der Luftverbrauch abnimmt (Schritte 8 und 9). Wenn der
Luftverbrauch auf einen 100% übersteigenden Wert ansteigt,
kann der gewünschte Druck P1 durch die Kompressoreinheit 13a
mit variabler Drehzahl auch dann aufrechterhalten werden, wenn
die Kompressoreinheit mit variabler Drehzahl mit voller Dreh
zahl arbeitet, da der Luftverbrauch von der Kompressoreinheit
13a mit variabler Drehzahl nicht übertroffen werden kann. Als
Folge wird der Förderdruck der Anlage zur Erzeugung von Druck
luft allmählich abgesenkt.
Wenn der Förderdruck der Anlage zur Herstellung von Druckluft
auf PLb absinkt, wird die Kompressoreinheit 13b mit konstanter
Drehzahl gestartet, die dann ihren Lastbetrieb ausführt. Auf
grund dieses Lastbetriebs der Kompressoreinheit 13b mit kon
stanter Drehzahl steigt der Förderdruck der Anlage zur Her
stellung von Druckluft. Wenn dieser Druck bis auf P1 ansteigt,
wird die Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl und der
Drehzahlregulierung so arbeiten gelassen, daß das Förderluft
volumen reguliert wird. Wenn der Förderdruck der Anlage zur
Erzeugung von Druckluft weiter auf P2 ansteigt, wiederholt die
Kompressoreinheit 13a mit variabler Geschwindigkeit ihren
Lastbetrieb und Lastfrei-Betrieb bei ihrer minimalen Drehzahl.
Während dieses Zeitraums setzt die erneut gestartete Kompres
soreinheit 13b mit konstanter Drehzahl ihren Lastbetrieb fort
(Schritte 10, 11).
Wenn der Luftverbrauch weiter auf einen Wert von mehr als 130%
ansteigt, wird die Kompressoreinheit 13a mit variabler Dreh
zahl wieder in dem Drehzahl-Reguliermodus (Schritt 12) arbei
ten gelassen, und die Kompressoreinheit 13a mit variabler
Drehzahl arbeitet mit voller Drehzahl, wenn der Luftverbrauch
200% erreicht. Die Kompressoreinheit 13b mit konstanter Dreh
zahl wird weiterhin in ihrem Lastbetrieb gehalten.
Wie oben erwähnt, wird bei der Anlage zur Erzeugung von Druck
luft in dieser Ausgestaltung die Kompressoreinheit 13a mit
variabler Drehzahl, die unter Drehzahlregulierung arbeiten ge
lassen wird, zum Regulieren des Förderluftvolumens verwendet,
wodurch eine ideale Kapazitätsregulierung bzw. Steuerung des
Leistungsvermögens erreicht werden kann. Das bedeutet, daß es,
weil der Leistungsverbrauch sich im wesentlichen proportional
zu dem Luftverbrauch ändert, möglich ist, Verbrauchsleistung
einzusparen. Bei der vorstehend erwähnten Ausführungsform
kann, obwohl eine Beziehung, die durch die vorstehend erwähnte
Gleichung (1) vorher eingestellt worden ist, anstelle der Ein
stellung der vorstehend erwähnten Beziehung ein optimaler
Druck automatisch eingestellt werden. Diese Einstellung kann
auch von Nicht-Fachleuten auf dem Gebiet von Kompressoren feh
lerlos eingestellt werden mit dem Vorteil der Stromeinsparung.
Dieses Verfahren kann in einem solchen Fall effektiv sein, in
welchem die Kompressoreinheit mit konstanter Drehzahl betrie
ben worden ist, nachdem die Kompressoreinheit 13a mit varia
bler Drehzahl installiert worden ist und die Druckeinstellung
unklar ist. Ein Beispiel dieser Einstellung wird nachstehend
erläutert. In einer Rohrleitung, durch welche Luft von dem
Luftspeicher 15 abgeführt wird, ist ein Ventil mit einem ein
stellbaren Öffnungsgrad vorgesehen. Bei der automatischen Ein
stellung wird das Ventil allmählich geschlossen oder geöffent.
Dadurch kann das Phänomen erhalten werden, daß der Luftver
brauch abnimmt oder zunimmt. Bei dieser Anordnung ist eine
Speichereinrichtung zum Speichern einer Zeitabfolge eines
Drucksignals, das von den Drucksensoren 14a oder 14b kommt,
entweder für die Steuervorrichtung 10a für die Kompressorein
heit 13a mit variabler Drehzahl oder für die Steuervorrichtung
10b für die Kompressoreinheit 13b mit konstanter Drehzahl vor
gesehen.
Wenn das in der Luftleitung vorgesehene Ventil allmählich ge
schlossen wird, nimmt der Förderdruck der Anlage zur Erzeugung
von Druckluft zunächst zu. In einem Bereich, in welchem der
Druck des Luftspeichers auf einen vorgegebenen Druck durch
Ändern der Drehzahl der Kompressoreinheit 13a mit variabler
Drehzahl reguliert werden kann, wird der Druck nicht merkbar
verändert. Außerhalb des Drehzahlregulierbereichs der Kompres
soreinheit 13a mit variabler Drehzahl nimmt jedoch der Druck
zu. Wenn die Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl in
ihrem Lastbetriebsmodus und in ihrem Lastfrei-Betriebsmodus
bei ihrer unteren Grenzdrehzahl arbeiten kann, nimmt der Druck
in dem Luftspeicher zu und wird in diesem Bereich verringert.
Dieser Druck ist dabei derjenige, der vorher für die Kompres
soreinheit 13a mit variabler Drehzahl eingestellt worden ist,
und wenn dementsprechend der Druck in dem Luftspeicher von
seiner aufsteigenden Richtung in seine fallende Richtung bei
einem Druckwert, der von diesem eingestellten Druck verschie
den ist, überführt wird, stellt der Druckwert einen Lastfrei-
Betriebsdruck oder einen Ruhedruck der Kompressoreinheit 13b
mit konstanter Drehzahl dar, die parallel zu der Kompres
soreinheit 13a mit variabler Drehzahl angeordnet ist. Dieser
Betriebspunkt entspricht B in Fig. 3.
In gleicher Weise wird das Ventil in der Rohrleitung allmäh
lich geöffnet, während der Förderdruck der Anlage zur Erzeu
gung von Druckluft absinkt. In dem Bereich, in welchem die
Drehzahl der Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl re
guliert werden kann, sinkt der Druck nicht merklich ab. Wenn
er jedoch außerhalb des Drehzahlregulierbereichs kommt, sinkt
der Förderdruck der Anlage für die Erzeugung von Druckluft ab.
Die Drucke, mit der die Kompressoreinheit 13a mit variabler
Geschwindigkeit in ihrem Lastfrei-Betriebszustand oder in ih
rem Lastbetriebszustand arbeiten gelassen wird, wurden vorher
bei der Kompressoreinheit 13a für variable Geschwindigkeit
eingestellt. Wenn also der Druck von der fallenden Richtung in
die steigende Richtung an einem anderen Punkt als bei diesen
Drucken übergeht, stellt der Druck an diesem Punkt seinen
Lastbetriebsdruck oder Startdruck der Kompressoreinheit 13b
mit konstanter Drehzahl dar, die parallel zu der Kompres
soreinheit 13a mit variabler Geschwindigkeit angeordnet ist.
Dieser Betriebspunkt entspricht C in Fig. 3.
Dieser Druck ist in den Reguliervorrichtungen 10a, 10b einge
speichert oder wird dort angezeigt. Ferner sind ein gewünsch
ter Druck, ein Lastfrei-Betriebsdruck und dergleichen der Kom
pressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl in der Reguliervor
richtung eingespeichert. Diese Werte werden bei dieser Anord
nung so eingegeben, daß sie der Gleichung (1) genügen. Alter
nativ kann in die Reguliervorrichtung ein Programm zum automa
tischen Erhalten von Werten eingespeichert werden, die der
Gleichung (1) genügen. Soweit der durch Gleichung (1) darge
stellten Beziehung genügt wird, kann der gleiche Effekt auch
dadurch erhalten werden, entweder die Einstellung der Kompres
soreinheit 13a für variable Drehzahl oder die Einstellung der
Kompressoreinheit 13b für konstante Drehzahl zu ändern. Zu
vermerken ist, daß, obwohl die eingestellten Werte der oben
erwähnten Drucke in der Reguliervorrichtung 10a oder 10b in
dieser Ausgestaltung gespeichert sind, diese Werte in einer
anderen Regulier- bzw. Regelvorrichtung gespeichert werden
können.
Im folgenden wird ein spezielles Beispiel unter der Bezugnahme
auf Fig. 1 bis 3 und 6 erläutert, bei welchem eine Vielzahl
von Kompressoreinheiten mit konstanter Drehzahl arbeiten ge
lassen werden. Insbesondere wird der Fall erläutert, bei wel
chem die Kompressoreinheiten 13b, 13c mit konstanter Drehzahl
arbeiten.
Jeder der Kompressoren hat eine Ausgangsleistung von 37 kW,
und das Volumen des Luftspeichers beträgt 1,24 m3. Die Kompres
soren werden alle in einem Lastfrei-Betriebsmodus unter Ver
wendung eines Ansaugdrosselventils betrieben. Der sogenannte
U-Typ-Lastfrei-Betrieb ist ein Lastfrei-Betrieb, bei welchem
der Öffnungsgrad des Ansaugdrosselventils kontinuierlich ver
ringert wird, während der sogenannte I-Typ-Lastfrei-Betrieb
ein Lastfrei-Betrieb ist, bei welchem das Ansaugdrosselventil
geschlossen wird und gleichzeitig der Druck auf der Stromauf
seite des Rückschlagventils abnimmt, wodurch der Förderdruck
des Kompressors abgesenkt wird, während der sogenannte Lastbe
trieb jeder andere Betrieb ist, der nicht den vorstehend er
wähnten Lastfrei-Betrieben entspricht.
Die Drehzahl der Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl
wird so geändert, daß der Förderdruck des Kompressors auf ei
nen Regulierdruck P1 von 0,62 MPa eingestellt wird. Der Start
druck P2 des I-Typ-Lastfrei-Betriebs, bei welchem der Förder
druck der Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl gleich
zeitig mit dem Schließen des Ansaugdrosselventils verringert
wird, während die untere Grenzdrehzahl der Kompressoreinheit
mit variabler Drehzahl aufrechterhalten wird, wird auf 0,65 MPa
eingestellt. Zu vermerken ist, daß der Druck P1', bei wel
chem die Kompressoreinheit aus dem I-Typ-Lastfrei-Betrieb zu
rückkehrt, auf 0,62 MPa eingestellt ist.
Ferner ist der Regulierdruck PUb, bei welchem die
Kompressoreinheit 13b mit konstanter Drehzahl ihren I-Typ-
Lastfrei-Betrieb beginnt, auf 0,69 MPa eingestellt, während
ein Druck PLb, bei welchem die Kompressoreinheit aus dem I-
Typ-Lastfrei-Betrieb zurückkehrt, d. h. aus dem automatischen
Wiederanlaufdruck, auf 0,60 MPa eingestellt ist, während der
Druck für den Anlauf des U-Typ-Lastfrei-Betriebs auf 0,69 MPa
eingestellt ist. In gleicher Weise ist der Druck PUc, bei wel
chem die Kompressoreinheit mit konstanter Drehzahl ihren I-
Typ-Lastfrei-Betrieb beginnt, auf 0,67 MPa eingestellt, wäh
rend der Druck PLc, bei welchem sie aus dem I-Typ-Lastfrei-
Betrieb zurückkehrt, d. h. dem automatischen Anlaufdruck, auf
0,58 MPa eingestellt. Der Druck, bei welchem der U-Typ-Last
frei-Betrieb beginnt, ist auf 0,69 MPa eingestellt.
Bei den vorstehend erwähnten Einstellungen kann der Rückkehr
druck oder der automatische Wiederanlaufdruck PLc der Kompres
soreinheit 13c mit konstanter Drehzahl durch den Rückkehrdruck
oder den automatischen Wiederanlaufdruck PLb der Kompres
soreinheit 13b mit konstanter Drehzahl ersetzt werden.
Fig. 4 zeigt die Beziehungen unter den eingestellten Werten
der Drucke. Obwohl bei der Kompressoreinheit 13b mit konstan
ter Drehzahl der Anlaufdruck des I-Typ-Lastfrei-Betriebs so
eingestellt ist, daß er gleich dem des U-Typ-Lastfrei-Betriebs
ist, wird zunächst der I-Typ-Lastfrei-Betrieb ausgeführt.
Fig. 5 zeigt das Zeitablaufdiagramm für den Betrieb der Anlage
zur Erzeugung von Druckluft, für den die Betriebsdrucke der
Kompressoreinheiten wie oben erwähnt eingestellt sind. Da das
maximale Förderluftvolumen einer jeden Kompressoreinheit von
100% gebildet wird, kann ein maximales Förderluftvolumen von
300% insgesamt von den drei Kompressoren erreicht werden.
Fig. 5 zeigt auch Änderungen bei dem Förderdruck der Anlage
zur Erzeugung von Druckluft, bei der Inverter- bzw. Wechsel
richterausgangsfrequenz und bei dem Leistungsverbrauch der
Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl sowie bei dem
Leistungsverbrauch der Kompressoreinheiten 13b, 13c mit kon
stanter Drehzahl, wenn der Luftverbrauch von einem maximalen
Luftverbrauch von 300% auf 0%, wo keine Luft mehr verbraucht
wird, geändert wird oder wenn im Gegensatz dazu der Luftver
brauch von 0% auf 300% geändert wird.
Der Betrieb beginnt in einem solchen Zustand, daß die Kompres
soreinheit 13a mit variabler Drehzahl und die Kompressorein
heiten 13b, 13c mit konstanter Drehzahl mit der Ausgangslei
stung von 100% betrieben werden und daß der Förderdruck der
Anlage zur Erzeugung von Druckluft, d. h. der Sekundärdruck des
Rückschlagventils 7a, auf 0,62 MPa eingestellt ist.
Der Luftverbrauch wird von 300 auf 230% geändert, während der
Förderdruck P0 auf 0,62 MPa gehalten wird (Schritt 21). Zu die
sem Zeitpunkt ist die Drehzahl der Kompressoreinheit 13a mit
variabler Drehzahl so abgesunken, daß verhindert wird, daß der
Förderdruck P0 den Regulierdruck P1 von 0,62 MPa überschreitet.
Demzufolge wird der Druck auf einem im wesentlichen konstanten
Wert gehalten, während der Leistungsverbrauch absinkt. Da der
Förderdruck P0 (0,62 MPa) inzwischen niedriger als der Regu
lierdruck PUb (0,69 MPa) der Kompressoreinheit 13b mit kon
stanter Drehzahl und niedriger als der Regulierdruck PUc
(0,67 MPa) der Kompressoreinheit 13c mit konstanter Drehzahl
ist, wird der Lastbetrieb bewirkt. Außerdem erreichen das För
dervolumen der Druckluft und der Leistungsverbrauch jeweils
100%.
Die Kompressoreinheiten 13b, 13c mit konstanter Drehzahl haben
die oben erwähnte Eigenschaft, daß das Fördervolumen der
Druckluft um so niedriger ist, je größer der Wert des Lei
stungsverbrauchs ist. Inzwischen wird der Wert des Leistungs
verbrauchs der Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl im
wesentlichen nicht geändert, auch wenn der Wert für das För
derluftvolumen geändert wird. In dieser Ausgestaltung werden
die beiden Kompressoreinheiten 13b, 13c mit konstanter Dreh
zahl so betrieben, daß ihre Fördervolumina für die komprimier
te Luft und ihre elektrischen Leistungsverbrauche jeweils auf
100% eingestellt sind, während der Wert des Leistungsver
brauchs niedrig eingestellt ist, so daß eine Änderung des För
derluftvolumens der Anlage zur Erzeugung von Druckluft der
Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl aufgebürdet wird,
wodurch es möglich ist, eine Einsparung an elektrischer Lei
stung zu bewirken.
Der Luftverbrauch wird aus einem Zustand, in welchem er 230%
beträgt, abgesenkt, während der Förderdruck P0 0,62 MPa ist,
und zwar auf 200% (Schritt 22). Die Kompressoreinheit 13a mit
variabler Drehzahl hat bereits ihren unteren Grenzwert er
reicht und kann deshalb ihr Förderluftvolumen nicht mehr wei
ter absenken. Wenn der Luftverbrauch sinkt, nimmt der Förder
druck P0 allmählich zu. Wenn der Förderdruck P0 auf den Regu
lierdruck P2 (0,65 MPa) ansteigt, wird die Kompressoreinheit
mit variabler Drehzahl in dem I-Typ-Lastfrei-Betriebsmodus
betrieben. Wenn der Förderdruck jedoch noch niedriger als der
Regulierdruck PUb, PUc der Kompressoreinheiten 13b, 13c mit
konstanter Drehzahl ist, wird mit dem Lastbetrieb fortgefah
ren. Das Fördervolumen der Druckluft und der Leistungsver
brauch sind jeweils 100%.
Wenn der Luftverbrauch niedriger als 200% wird, wird der För
derdruck P0 allmählich gesteigert (Schritt 23), da die beiden
Kompressoreinheiten 13b, 13c mit konstanter Drehzahl in einem
solchen Zustand arbeiten, daß ihre beiden Druckluft-Fördervo
lumina jeweils 100% betragen. Wenn der Förderdruck ansteigt
und den Regulierdruck PUb von 0,67 MPa übersteigt, wird die
Kompressoreinheit 13c mit konstanter Drehzahl in den I-Typ-
Lastfrei-Betriebsmodus überführt. Wenn der Förderdruck P0 auf
den Regulierdruck PLc von 0,58 MPa innerhalb von 3 Minuten
nach dem Beginn des Lastfrei-Betriebs absinkt, wird die Kom
pressoreinheit 13c mit konstanter Drehzahl in den Lastbe
triebsmodus aus dem I-Typ-Lastfrei-Betriebsmodus überführt.
Da jedoch beim Schritt 23 mehr als 3 Minuten vergangen sind,
bis der Förderdruck höher als der Regulierdruck PLc von
0,58 MPa ausgehend von der Zeit wird, zu der der Betrieb in
den I-Typ-Betriebsmodus übergeführt wird, wird die Kompresso
reinheit mit konstanter Drehzahl automatisch abgeschaltet.
Wenn die Kompressoreinheit 13c mit konstanter Drehzahl abge
schaltet worden ist, kann das Fördervolumen der Anlage zur
Erzeugung von Druckluft nur durch das der Kompressoreinheit
13b mit konstanter Drehzahl erhalten werden, wodurch der Luft
verbrauch um maximal 100% unzureichend ist. Als Folge sinkt
der Förderdruck P0.
Der Förderdruck P0 sinkt bis zum Regulierdruck P1 von 0,62 MPa
ab. Die Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl wird von
ihrem I-Typ-Lastfrei-Betrieb in den Lastbetriebsmodus über
führt, in welchem ihre Drehzahl reguliert wird. Außerdem wird
die Drehzahl so erhöht, daß die Druckluft erzeugt wird, die
das Defizit ausgleicht. Wenn das Defizit ausgeglichen worden
ist, steigt der Förderdruck P0 wieder auf den Regulierdruck P1
von 0,62 MPa.
Da der Förderdruck P0 nicht auf den Rückkehrdruck PLc von
0,65 MPa für die Kompressoreinheit 13c mit konstanter Drehzahl
abgesunken ist, wird die Kompressoreinheit 13c mit konstanter
Drehzahl nicht in den Lastbetriebsmodus überführt. Dementspre
chend kommt sie über den I-Typ-Lastfrei-Modus zum Abschalten.
Der Förderdruck P0 steigt außerdem nicht auf den Regulierdruck
PUb von 0,69 MPa, so daß die Kompressoreinheit mit konstanter
Drehzahl den Lastbetrieb weiterführt.
Der Luftverbrauch wird von 200 auf 130% geändert (Schritt 24).
Dementsprechend sinkt die Drehzahl der Kompressoreinheit 13a
mit konstanter Drehzahl ab, und dementsprechend wird der För
derdruck P0 auf dem Regulierdruck P1 von 0,62 MPa gehalten. Da
der Förderdruck P0 den Regulierdruck PUb von 0,69 MPa nicht
erreicht, setzt die Kompressoreinheit 13b mit konstanter Dreh
zahl den Lastbetrieb fort.
Der Luftverbrauch wird von 130% auf 100% geändert, während der
Förderdruck auf dem Regulierdruck P1 von 0,62 MPa gehalten
wird (Schritt 25). Da die Drehzahl der Kompressoreinheit mit
variabler Drehzahl bereits die untere Grenzdrehzahl erreicht
hat, sinkt das Förderluftvolumen nicht weiter ab. Wenn der
Luftverbrauch abnimmt, nimmt der Förderdruck P0 allmählich zu.
Wenn der Förderdruck P0 bis zum Regulierdruck P2 von 0,65 MPa
ansteigt, wird die Kompressoreinheit 13a mit variabler Dreh
zahl in den I-Typ-Lastfrei-Betriebsmodus überführt. Da der
Förderdruck P0 außerdem niedriger ist als der Regulierdruck PUb
von 0,69 MPa, führt die Kompressoreinheit 13b für konstante
Drehzahl ihren Lastbetrieb weiter. Bei diesem Schritt 25 er
zeugt nur die Kompressoreinheit 13b mit konstanter Drehzahl
Druckluft.
Da das Fördervolumen der Druckluft der Kompressoreinheit 13b
mit konstanter Drehzahl 100% beträgt, wenn der Luftverbrauch
weniger als 100% wird, steigt der Förderdruck P0 allmählich
(Schritt 26). Wenn der Förderdruck P0 0,62 MPa überschreitet,
ist er größer als der Regulierdruck PUb der Kompressoreinheit
13b mit konstanter Drehzahl, und dementsprechend wird die Kom
pressoreinheit 13b mit konstanter Drehzahl in den I-Typ-Last
frei-Betriebsmodus überführt.
Wenn das Fördervolumen der Druckluft auf 0% sinkt, nachdem die
Kompressoreinheit 13b für konstante Drehzahl in den I-Typ-
Lastfrei-Betriebsmodus überführt worden ist, wird das Druck
luft-Fördervolumen unzureichend, da der Luftverbrauch nicht 0%
ist. Als Folge sinkt der Förderdruck P0 allmählich. Wenn der
Förderdruck P0 von dem Regulierdruck PUb von 0,69 MPa auf den
Regulierdruck Pa von 0,62 MPa der Kompressoreinheit 13a mit
variabler Drehzahl abgesunken ist, wird die Kompressoreinheit
13a mit variabler Drehzahl aus dem I-Typ-Lastfrei-Betrieb in
den Lastbetrieb überführt, in welchem ihre Drehzahl reguliert
wird. Außerdem wird die Drehzahl der Kompressoreinheit 13a mit
variabler Drehzahl erhöht, bis der Förderdruck P0 auf den Regu
lierdruck Pa von 0,62 MPa ansteigt, wodurch das Defizit an
Luftvolumen ausgeglichen wird. Nach dem Ausgleich des Defizits
steigt der Förderdruck P0 auf den Regulierdruck Pa von 0,62 MPa
und wird dann auf diesem Wert gehalten. Der Förderdruck P0
sinkt nicht auf den Rückkehrdruck P1b der Kompressoreinheit
13b mit konstanter Drehzahl ab. Als Folge wird die Kompresso
reinheit 13b mit konstanter Drehzahl nicht in den Lastbe
triebsmodus überführt, sondern hält ihren I-Typ-Lastfrei-Be
trieb bei.
Das Luftverbrauchsverhältnis wird von 100 auf 30% geändert,
wenn der Förderdruck der Regulierdruck P1 von 0,62 MPa ist
(Schritt 27). Die Drehzahl der Kompressoreinheit 13a mit va
riabler Drehzahl wird verringert. Die Kompressoreinheit 13b
mit konstanter Drehzahl wird in den I-Typ-Lastfrei-Betriebs
modus überführt, und weil ein solcher Zustand, in welchem der
Förderdruck P0 höher als der Rückkehrdruck ist, über eine Zeit
fortgesetzt wird, die länger als 3 Minuten ist, wird die Kom
pressoreinheit 13b mit konstanter Drehzahl automatisch aus dem
I-Typ-Lastfrei-Betriebsmodus abgeschaltet.
Der Luftverbrauchswert wird von 30 auf 0% geändert, wenn der
Förderdruck P0 der Regulierdruck P1 von 0,62 MPa ist
(Schritt 28). Da die Kompressoreinheit 13a mit variabler Dreh
zahl bereits auf der unteren Grenzdrehzahl arbeitet, sinkt der
Förderdruck P0 nicht weiter ab. Dementsprechend steigt, wenn
der Verbrauch abnimmt, der Förderdruck P0 allmählich an. Wenn
der Förderdruck bis auf den Regulierdruck P2 von 0,65 MPa an
gestiegen ist, wird die Kompressoreinheit 13a mit variabler
Drehzahl in den I-Lastfrei-Betriebsmodus überführt. Aufgrund
des Lastfrei-Betriebs der Kompressoreinheit 13a mit variabler
Drehzahl wird die Druckluft nicht in den Luftspeicher 15 ein
gespeist. Als Folge kann der Förderdruck P0 nur sinken, jedoch
niemals steigen.
Die Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl setzt ihren
I-Typ-Betrieb fort, bis der Förderdruck P0 auf den Regulier
druck P1 von 0,62 MPa absinkt (Schritt 29). Die oben erwähnte
Beschreibung betrifft den Fall, daß der Luftverbrauch verrin
gert wird. Im folgenden wird der Fall erläutert, in dem der
Luftverbrauch erhöht wird.
Wenn der Luftverbrauch von 0% ansteigt, sinkt der Förderdruck
P0 allmählich (Schritt 30). Wenn der Förderdruck P0 auf einen
Wert abgesunken ist, der niedriger als der Regulierdruck P1
von 0,62 MPa ist, wird die Kompressoreinheit 13a mit variabler
Drehzahl von dem I-Typ-Lastfrei-Betriebsmodus in den Drehzahl-
Reguliermodus überführt, so daß der Betrieb der Kompressorein
heit 13a mit variabler Drehzahl bei der unteren Grenzdrehzahl
beginnt. Wenn der Luftverbrauch niedriger als 30% ist, wird
die Drehzahl der Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl
auf der unteren Grenzdrehzahl gehalten.
Wenn der Luftverbrauch von 30% auf 100% geändert wird, erhöht
die Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl ihre Drehzahl
von der unteren Grenzdrehzahl auf die maximale Drehzahl, so
daß der Förderdruck P0 auf dem Regulierdruck P1 von 0,62 MPa
gehalten wird, während das Fördervolumen der Druckluft auf
100% erhöht wird (Schritt 31).
Der Luftverbrauch wird auf 100% gehalten (Schritt 32). Die
Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl setzt ihren Last
betrieb fort, während sie ihre maximale Drehzahl aufrechter
hält.
Der Luftverbrauch steigt von 100% auf 130% (Schritt 33). Der
Förderdruck P0 sinkt allmählich ab. Wenn der Förderdruck P0 auf
den Rückkehrdruck PLb von 0,60 MPa absinkt, wird die Kompres
soreinheit 13b mit konstanter Drehzahl automatisch wieder ge
startet, so daß der Lastbetrieb bewirkt wird. Wenn die Kom
pressoreinheit 13b mit konstanter Drehzahl in dem Lastbetrieb-
Modus arbeitet, nimmt das Fördervolumen der Druckluft um 100%
zu, und dementsprechend steigt der Förderdruck P0. Wenn der
Förderdruck P0 bei seinem Anstieg den Regulierdruck P2 von
0,62 MPa übersteigt, wird die Drehzahl der Kompressoreinheit
13a mit variabler Drehzahl abgesenkt, um den Förderdruck P0 an
einem weiteren Anstieg zu hindern. Dann wird der Förderdruck P0
auf dem Regulierdruck P1 von 0,62 MPa stabilisiert.
Der Luftverbrauch wird von 130 auf 200% erhöht (Schritt 34).
Wenn der Förderdruck P0 von dem Regulierdruck P1 von 0,62 MPa
aus absinkt, wird die Drehzahl der Kompressoreinheit 13a mit
variabler Drehzahl bis zu ihrer maximalen Drehzahl erhöht, um
das Absinken des Förderdrucks P0 zu kompensieren, damit der
Förderdruck P0 auf dem Regulierdruck P1 von 0,62 MPa stabili
siert wird.
Der Luftverbrauch wird auf 200% gehalten (Schritt 35). Die
Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl setzt ihren Last
betrieb mit der Ausgangsleistung von 100% fort, während der
Betrieb der Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl auf
der maximalen Drehzahl gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt
setzt auch die Kompressoreinheit 13b mit konstanter Drehzahl
ihren Lastbetrieb mit der Ausgangsleistung von 100% fort.
Der Luftverbrauch wird von 200 auf 230% geändert (Schritt 36).
Da nur zwei Kompressoren in Betrieb sind, wird das Fördervolu
men der Druckluft unzureichend, so daß der Förderdruck P0 all
mählich absinkt. Wenn der Förderdruck P0 auf den Rückkehrdruck
PLc von 0,58 MPa absinkt, wird automatisch die Kompressorein
heit 13c mit konstanter Drehzahl wieder gestartet und ihr
Lastbetrieb bewirkt. Da die Kompressoreinheit 13c mit konstan
ter Drehzahl den Lastbetrieb ausführt, wird das Fördervolumen
der Druckluft um 100% erhöht. Als Folge überschreitet das För
dervolumen der Druckluft den Luftverbrauch, und dementspre
chend nimmt der Förderdruck P0 zu. Wenn der Förderdruck P0 bis
zum Regulierdruck P1 von 0,62 MPa angestiegen ist, wird die
Drehzahl der Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl so
weit verringert, daß der Förderdruck P0 auf den Förderdruck P1
von 0,62 MPa reguliert wird. Der Förderdruck P0 steigt auch,
wenn die Drehzahl der Kompressoreinheit 13a mit variabler
Drehzeit auf den unteren Grenzwert absinkt. Wenn der Förder
druck P0 den Steuerdruck P2 von 0,65 MPa überschreitet, wird
die Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl in den I-Typ-
Lastfrei-Betriebsmodus überführt. Da bei diesem Schritt 36 der
Luftverbrauch auf über 200% gehalten wird, jedoch auf weniger
als 230%, wiederholt die Kompressoreinheit 13a mit variabler
Drehzahl den I-Typ-Lastfrei-Betrieb und den Lastbetrieb bei
der unteren Grenzdrehzahl.
Der Luftverbrauch wird von 230 auf 300% erhöht (Schritt 37).
Wenn der Förderdruck P0 von dem Regulierdruck P1 von 0,62 MPa
aus absinkt, wird die Drehzahl der Kompressoreinheit 13a mit
variabler Drehzahl bis zur maximalen Drehzahl erhöht, um den
Förderdruck P0 auf dem Regulierdruck P1 von 0,62 MPa zu halten.
Während des Verlaufs von Schritt 21 zum Schritt 37 werden die
Kompressoreinheiten mit konstanter Drehzahl in den Lastfrei-
Betrieb zu dem Zeitpunkt der Umschaltung der Regulierung über
führt, wenn das genutzte Luftvolumen sinkt, wobei jedoch in
den anderen Zuständen die Kompressoreinheiten mit konstanter
Drehzahl entweder im Lastbetriebsmodus laufen oder automatisch
abgeschaltet sind. Dies zeigt, daß die Änderung des Luftver
brauchs mit der Nutzung des Fördervolumens der Druckluft der
Kompressoreinheit 13a mit variabler Geschwindigkeit einge
stellt wird. Dadurch kann die Anlage zur Erzeugung von Druck
luft unter Einsparung von elektrischer Leistung betrieben wer
den.
Bei dieser Ausführungsform wird der Förderdruck der
Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl auf der Sekundär
seite des Rückschlagventils 7a gemessen, während die Förder
drucke der Kompressoreinheiten 13b, 13c mit konstanter Dreh
zahl, die für die Regulierung eingesetzt werden, ebenfalls auf
der Sekundärseite des Rückschlagventils 7a gemessen werden.
Die Druckdifferenz zwischen dem sekundärseitigen Druck des
Rückschlagventils 7a und dem Druck in dem Luftspeicher ändert
sich, wenn die Drehzahl der Kompressoreinheit 13a mit varia
bler Drehzahl geändert wird. Wenn die Förderdrucke der Kom
pressoreinheiten an den Sekundärseiten der Rückschlagventile
gemessen werden, die in den Förderrohren von den Kompres
soreinheiten aus vorgesehen sind, sollte der Bereich zwischen
den oberen und unteren Grenzwerten für den Druck, bei welchem
die Lastbetriebe und Lastfrei-Betriebe umgeschaltet werden, im
Hinblick auf die Druckdifferenzen zwischen den Drucken an den
Meßstellen und dem Druck in dem Luftspeicher weit eingestellt
werden. Wenn die Drucke der Kompressoren in dem Luftspeicher
gemessen werden, wird die Entfernung zwischen jedem Kompressor
und dem Luftspeicher lang, und dementsprechend wird eine Ände
rung im Druck verzögert. Auch wenn das Nutzungsvolumen der
Druckluft konstant ist, unterliegt die Drehzahl der Kompresso
reinheit 13a mit variabler Drehzahl einer Schwankung, und dem
entsprechend ist zu befürchten, daß der Druck in dem Luftspei
cher schwankt. Wenn somit eine Vielzahl von Kompressoreinhei
ten mit konstanter Drehzahl und Kompressoreinheiten mit varia
bler Drehzahl in Kombination gesteuert bzw. geregelt werden,
möchte man gewöhnlich den sekundärseitigen Druck des Rück
schlagventils für die Kompressoreinheit mit variabler Drehzahl
nutzen.
Fig. 6 zeigt eine Situation, in der der Leistungsverbrauch
gemäß der vorliegenden Erfindung in dem Fall verringert wird,
in welchem vier Kompressoreinheiten mit konstanter Drehzahl
mit einer einzigen Kompressoreinheit mit variabler Drehzahl
kombiniert sind (Kurve P). Für Vergleichszwecke sind auch ein
Fall, bei welchem fünf Kompressoreinheiten mit konstanter
Drehzahl vorgesehen sind, die alle kapazitätsmäßig gesteuert
sind (Kurve Q), und ein Fall gezeigt, in welchem fünf Kompres
soreinheiten mit variabler Drehzahl alle kapazitätsmäßig ge
steuert sind (Kurve R). Gemäß dieser Ausführungsform ist es
möglich, eine derart ideale Kennlinie zu erhalten, daß der
Leistungsverbrauch im wesentlichen linear mit dem Luftver
brauch sinkt. Außerdem kann bei dieser Ausführungsform vergli
chen mit den kapazitätsmäßigen Steuer- bzw. Regelprozessen
(Kurven Q, R), die konventionell genutzt werden, elektrische
Leistung bei jedem Luftverbrauch gespart werden. Insbesondere
kann bei Verwendung von fünf Kompressoreinheiten, von denen
jede einen Leistungsverbrauch von 37 kW hat, wobei vier
Kompressoreinheiten mit konstanter Drehzahl arbeiten und eine
Kompressoreinheit mit variabler Drehzahl arbeitet, elektrische
Leistung von 18 kWh maximal eingespart werden.
Zu vermerken ist, daß bei Verwendung eines Kompressors mit
variabler Drehzahl unter Regulierung ein vorgegebener Förder
druck genau aufrechterhalten werden kann. Dementsprechend kann
der elektrische Leistungsverbrauch aufgrund eines nutzlosen
Druckanstiegs reduziert werden, wenn der Solldruck etwas höher
als der automatische Rückkehrdruck ist.
Bei der vorstehend erwähnten Ausführungsform wird außerdem der
I-Typ-Lastfrei-Betrieb ausgeführt, wenn der Förderdruck P0 wäh
rend des Betriebs der Kompressoreinheit mit variabler Drehzahl
an der unteren Grenzdrehzahl steigt. Wenn jedoch der Förder
druck P0 auch bei der unteren Grenzdrehzahl noch weiter steigt,
erfolgt eine Verschiebung in den U-Typ-Lastfrei-Betriebsmodus.
Als Kompressoreinheit 13a mit variabler Drehzahl kann eine
Kompressoreinheit verwendet werden, die sowohl im I-Typ-Last
frei-Betriebsmodus als auch im U-Typ-Betriebsmodus arbeiten
kann. In diesem Fall beginnt der U-Typ-Lastfrei-Betrieb, nach
dem der Förderdruck P0 auf einen gewünschten Druck angestiegen
ist, und wenn der Förderdruck P0 einen vorgegebenen Druck über
steigt, wenn eine vorgegebene Zeit, beispielsweise 3 Minuten,
nach Beginn des U-Typ-Lastfrei-Betriebs abgelaufen sind, kann
der Betrieb in den I-Typ-Betriebsmodus von dem U-Typ-Betriebs
modus überführt werden. Wenn der sekundäre Druck einen vorge
gebenen Wert überschreitet, wenn eine vorgegebene Zeit, wie
drei Minuten, abgelaufen ist, nachdem die Kompressoreinheit
13a mit variabler Drehzahl in den I-Typ-Lastfrei-Betriebsmodus
übergeführt worden ist, kann jede der Kompressoreinheiten mit
konstanter Drehzahl, der in Betrieb ist, in den I-Typ-Be
triebsmodus überführt werden.
Obwohl bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläu
tert worden ist, daß nur eine einzige Kompressoreinheit mit
variabler Drehzahl verwendet wird, kann eine Vielzahl von Kom
pressoreinheiten mit variabler Drehzahl für den Zweck des
Stand-by-Betriebs für einen Ausfall zum Einsatz kommen. Die
Umschaltreihenfolge für die Kompressoren mit konstanter Dreh
zahl sollte nicht festgelegt werden, sondern sie soll im Hin
blick auf ihre Betriebszeiten geeigneterweise geändert werden.
Wie vorstehend dargelegt wurde, werden gemäß der vorliegenden
Erfindung dann, wenn die Änderung des Luftverbrauchs durch
Verwendung einer Vielzahl von Kompressoren auszugleichen ist,
die Kompressoren kapazitätsmäßig bzw. entsprechend ihrem För
dervolumen so geregelt, daß sie den Leistungsverbrauch linear
ändern und es dadurch möglich ist, den nutzlosen Leistungsver
brauch zu reduzieren.
Claims (16)
1. Anlage zur Erzeugung von Druckluft
mit wenigstens einem Kompressor mit konstanter Dreh zahl, der den Last- und Lastfrei-Betrieb bei einer vorgegebenen Drehzahl unter Ein-Aus-Steuerung wie derholt,
mit einem Kompressor mit variabler Drehzahl,
mit einer gemeinsamen Rohrleitung, in welche Förder luft von dem Kompressor mit konstanter Drehzahl und Förderluft von dem Kompressor mit variabler Drehzahl eingeführt wird,
mit einer Meßeinrichtung, die in der Rohrleitung oder einem Luftspeicher vorgesehen ist, um einen Druck der Förderluft zu messen und um den Förder druck auf einen vorgegebenen Solldruck durch Verwen dung des Kompressors mit variabler Drehzahl zu regu lieren,
wobei der Förderdruck des Kompressors mit variabler Drehzahl während des Betriebs auf den Solldruck reguliert wird, der zwischen einen Förderdruck des Kompressors mit konstanter Drehzahl während des Lastbetriebs und einen Förderdruck des Kompressors mit konstanter Drehzahl während des Lastfrei-Be triebs fällt.
mit wenigstens einem Kompressor mit konstanter Dreh zahl, der den Last- und Lastfrei-Betrieb bei einer vorgegebenen Drehzahl unter Ein-Aus-Steuerung wie derholt,
mit einem Kompressor mit variabler Drehzahl,
mit einer gemeinsamen Rohrleitung, in welche Förder luft von dem Kompressor mit konstanter Drehzahl und Förderluft von dem Kompressor mit variabler Drehzahl eingeführt wird,
mit einer Meßeinrichtung, die in der Rohrleitung oder einem Luftspeicher vorgesehen ist, um einen Druck der Förderluft zu messen und um den Förder druck auf einen vorgegebenen Solldruck durch Verwen dung des Kompressors mit variabler Drehzahl zu regu lieren,
wobei der Förderdruck des Kompressors mit variabler Drehzahl während des Betriebs auf den Solldruck reguliert wird, der zwischen einen Förderdruck des Kompressors mit konstanter Drehzahl während des Lastbetriebs und einen Förderdruck des Kompressors mit konstanter Drehzahl während des Lastfrei-Be triebs fällt.
2. Anlage zur Erzeugung von Druckluft nach Anspruch 1, bei
welcher der Kompressor mit variabler Drehzahl in dem
Lastfrei-Betriebsmodus bei einer unteren Grenzdrehzahl
betrieben wird, wenn der Verbrauch an Druckluft abnimmt,
und bei welcher der Betrieb des Kompressors mit variabler
Drehzahl gestoppt wird, wenn der Lastfrei-Betrieb über
eine vorgegebene Zeit fortgesetzt wird.
3. Anlage zur Erzeugung von Druckluft nach Anspruch 1 oder
2, bei welcher der Kompressor mit variabler Drehzahl den
Lastfrei-Betrieb und den Lastbetrieb bei einer unteren
Grenzdrehzahl wiederholt, wenn der Verbrauch an Druckluft
abnimmt, und bei welcher beide Förderdrucke während des
Last- und Lastfrei-Betriebs des Kompressors mit variabler
Drehzahl zwischen dem Förderdruck des Kompressors mit
konstanter Drehzahl während des Lastbetriebs und dem För
derdruck des Kompressors mit konstanter Drehzahl während
des Lastfrei-Betriebs reguliert werden.
4. Anlage zur Erzeugung von Druckluft nach einem der Ansprü
che 1 bis 3, bei welcher eine Vielzahl von Kompressoren
mit konstanter Drehzahl parallel zueinander geschaltet
sind.
5. Anlage zur Erzeugung von Druckluft nach Anspruch 4, bei
welcher ein Solldruck, bei welchem der Kompressor mit
variabler Drehzahl von dem Lastbetriebsmodus in den Last
frei-Betriebsmodus überführt wird, und ein Solldruck, bei
welchem der Kompressor mit variabler Drehzahl von dem
Lastfrei-Betriebsmodus in den Lastbetriebsmodus überführt
wird, zwischen einem Solldruck, bei welchem alle Kom
pressoren mit konstanter Drehzahl von dem Lastbetriebsmo
dus in den Lastfrei-Betriebsmodus überführt werden, und
einem Solldruck eingestellt werden, bei welchem alle Kom
pressoren mit konstanter Drehzahl von dem Lastfrei-Be
triebsmodus in den Lastbetriebsmodus überführt werden.
6. Anlage zur Erzeugung von Druckluft nach Anspruch 5, bei
welcher der eingestellte Druck, bei welchem die Kompres
soren mit konstanter Drehzahl von dem Lastbetrieb in den
Lastfrei-Betrieb überführt werden, unter den Kompressoren
mit konstanter Drehzahl unterschiedlich ist, und bei wel
cher der Solldruck, bei dem die Kompressoren mit konstan
ter Drehzahl von dem Lastfrei-Betrieb in den Lastbetrieb
überführt werden, unter den Kompressoren mit konstanter
Drehzahl unterschiedlich ist.
7. Anlage zur Erzeugung von Druckluft nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, welche weiterhin eine Eingabeeinrich
tung zum Eingeben eines Solldrucks der Anlage zur Erzeu
gung von Druckluft und eine Einstelleinrichtung zum Ein
stellen eines Förderdrucks oder eines Startdrucks des
Kompressors mit variabler Drehzahl während des Lastbe
triebs auf einen Wert, der niedriger als der Solldruck
der Anlage zur Erzeugung von Druckluft ist, und zum Ein
stellen eines Förderdrucks und eines Ruhedrucks des Kom
pressors mit variabler Drehzahl während des Lastfrei-
Betriebs auf einen Wert aufweist, der höher ist als der
eingestellte Wert der Anlage zur Erzeugung von Druckluft.
8. Anlage zur Erzeugung von Druckluft nach einem der vorher
gehenden Ansprüche, welche weiterhin eine automatische
Einstelleinrichtung zum automatischen Einstellen des
Solldrucks zwischen einem Förderdruck oder einem Start
druck des Kompressors mit variabler Drehzahl während des
Lastbetriebs und einem Förderdruck oder Ruhedruck des
Kompressors mit variabler Drehzahl während des Lastfrei-
Betriebs aufweist.
9. Anlage zum Erzeugen von Druckluft nach einem der Ansprü
che 1 bis 3 oder 7 bis 8, bei welcher der Kompressor mit
variabler Drehzahl und der Kompressor mit konstanter
Drehzahl jeweils mit Einrichtungen zum automatischen
Stoppen der Kompressoren versehen sind, wenn der Last
frei-Betrieb über einen Zeitraum fortgesetzt wird, der
eine vorgegebene Lastfrei-Zeit überschreitet, wobei die
eingestellte Lastfrei-Zeit des Kompressors mit variabler
Drehzahl länger ist als die eingestellte Lastfrei-Zeit
des Kompressors mit konstanter Drehzahl.
10. Anlage zur Erzeugung von Druckluft
mit wenigstens einem Kompressor mit konstanter Dreh zahl, der den Last- und Lastfrei-Betrieb bei einer vorgegebenen Drehzahl unter Ein-Aus-Steuerung wie derholt,
mit einem Kompressor mit variabler Drehzahl,
mit einer gemeinsamen Rohrleitung, in welche sowohl die Förderluft aus dem Kompressor mit konstanter Drehzahl als auch die Förderluft aus dem Kompressor mit variabler Drehzahl gefördert wird,
mit einer Reguliereinrichtung zum Regulieren eines Förderdrucks eines Kompressors mit variabler Dreh zahl auf einen vorgegebenen Solldruck unter Verwen dung des Kompressors mit variabler Drehzahl derart, daß die Regulierung des Förderdrucks des Kompressors mit variabler Drehzahl auf den Solldruck erfolgt, der zwischen einen Förderdruck des Kompressors mit konstanter Drehzahl während des Lastbetriebs und einen Förderdruck des Kompressors mit konstanter Drehzahl während des Lastfrei-Betriebs fällt,
mit einer Meßeinrichtung zum Messen des Förder drucks,
mit einer Speichereinrichtung zum Speichern eines Drucks als Lastfrei-Betriebsdruck oder als Ruhedruck des Kompressors mit konstanter Drehzahl, bei wel chem der Förderdruck aus einer steigenden Richtung in eine fallende Richtung übergeht, wenn der Luft verbrauch abnimmt, und zum Speichern eines Drucks als Lastbetriebsdruck oder als Startdruck des Kom pressors mit konstanter Drehzahl, bei welchem der Förderdruck von einer fallenden Richtung in eine steigende Richtung übergeht, und
mit einer Einrichtung zum Einstellen des Solldrucks des Kompressors mit variabler Drehzahl auf einen Wert zwischen diesen zwei gespeicherten Drucken.
mit wenigstens einem Kompressor mit konstanter Dreh zahl, der den Last- und Lastfrei-Betrieb bei einer vorgegebenen Drehzahl unter Ein-Aus-Steuerung wie derholt,
mit einem Kompressor mit variabler Drehzahl,
mit einer gemeinsamen Rohrleitung, in welche sowohl die Förderluft aus dem Kompressor mit konstanter Drehzahl als auch die Förderluft aus dem Kompressor mit variabler Drehzahl gefördert wird,
mit einer Reguliereinrichtung zum Regulieren eines Förderdrucks eines Kompressors mit variabler Dreh zahl auf einen vorgegebenen Solldruck unter Verwen dung des Kompressors mit variabler Drehzahl derart, daß die Regulierung des Förderdrucks des Kompressors mit variabler Drehzahl auf den Solldruck erfolgt, der zwischen einen Förderdruck des Kompressors mit konstanter Drehzahl während des Lastbetriebs und einen Förderdruck des Kompressors mit konstanter Drehzahl während des Lastfrei-Betriebs fällt,
mit einer Meßeinrichtung zum Messen des Förder drucks,
mit einer Speichereinrichtung zum Speichern eines Drucks als Lastfrei-Betriebsdruck oder als Ruhedruck des Kompressors mit konstanter Drehzahl, bei wel chem der Förderdruck aus einer steigenden Richtung in eine fallende Richtung übergeht, wenn der Luft verbrauch abnimmt, und zum Speichern eines Drucks als Lastbetriebsdruck oder als Startdruck des Kom pressors mit konstanter Drehzahl, bei welchem der Förderdruck von einer fallenden Richtung in eine steigende Richtung übergeht, und
mit einer Einrichtung zum Einstellen des Solldrucks des Kompressors mit variabler Drehzahl auf einen Wert zwischen diesen zwei gespeicherten Drucken.
11. Anlage zur Erzeugung von Druckluft nach Anspruch 10, bei
welcher ein von der Meßeinrichtung gemessener Druck mit
dem Solldruck des Kompressors mit variabler Drehzahl ver
glichen wird und dementsprechend der Lastfrei-Betriebs
druck oder Ruhedruck des Kompressors mit konstanter Dreh
zahl so eingestellt wird, daß er höher ist als der Soll
druck des Kompressors mit variabler Drehzahl, während der
Lastbetriebsdruck oder Startdruck des Kompressors mit
konstanter Drehzahl so eingestellt wird, daß er niedriger
ist als der Solldruck des Kompressors mit variabler Dreh
zahl.
12. Anlage zur Erzeugung von Druckluft
mit einer Vielzahl von Kompressoren mit konstanter Drehzahl, welche den Lastbetrieb und den Lastfrei- Betrieb unter einer Ein-Aus-Steuerung wiederholen,
mit einem Kompressor mit variabler Drehzahl,
mit einer gemeinsamen Rohrleitung, durch welche För derluft geführt wird, die von den Kompressoren abge führt wird, und
mit einer Reguliereinrichtung zum Ausführen einer solchen Regulierung, daß die Vielzahl der Kompresso ren mit konstanter Drehzahl entsprechend einem Luft verbrauch so betrieben werden, daß die Vielzahl der Kompressoren mit konstanter Drehzahl nacheinander arbeiten gelassen und angehalten werden und der Kom pressor mit variabler Drehzahl immer arbeitet.
mit einer Vielzahl von Kompressoren mit konstanter Drehzahl, welche den Lastbetrieb und den Lastfrei- Betrieb unter einer Ein-Aus-Steuerung wiederholen,
mit einem Kompressor mit variabler Drehzahl,
mit einer gemeinsamen Rohrleitung, durch welche För derluft geführt wird, die von den Kompressoren abge führt wird, und
mit einer Reguliereinrichtung zum Ausführen einer solchen Regulierung, daß die Vielzahl der Kompresso ren mit konstanter Drehzahl entsprechend einem Luft verbrauch so betrieben werden, daß die Vielzahl der Kompressoren mit konstanter Drehzahl nacheinander arbeiten gelassen und angehalten werden und der Kom pressor mit variabler Drehzahl immer arbeitet.
13. Anlage zur Erzeugung von Druckluft nach Anspruch 12, bei
welcher der Lastbetriebs-Startdruck und der Lastfrei-Be
triebsstartdruck des Kompressors mit variabler Drehzahl
beide zwischen dem Lastbetriebs-Startdruck und dem Last
frei-Betriebsstartdruck aller Kompressoren mit konstanter
Drehzahl liegend eingestellt sind.
14. Anlage zur Erzeugung von Druckluft nach Anspruch 13, bei
welcher der Kompressor mit variabler Drehzahl ein An
saugdrosselventil hat und die Reguliereinrichtung den
Betrieb zwischen einem Betriebsmodus, in welchem die
Drehzahl des Kompressors mit variabler Drehzahl geändert
wird, und einem Lastfrei-Betriebsmodus umschaltet, in
welchem das Ansaugdrosselventil geschlossen ist, während
die Drehzahl auf einem unteren Grenzwert gehalten und der
Druck auf der Stromaufseite des Rückschlagventils ver
ringert wird, so dass die Förderluftmenge Null wird.
15. Anlage zur Erzeugung von Druckluft nach Anspruch 13, bei
welcher der Kompressor mit variabler Drehzahl ein Ansaug
drosselventil hat und die Reguliereinrichtung den Betrieb
zwischen einem Betriebsmodus, in welchem die Drehzahl des
Kompressors mit variabler Drehzahl geändert wird, und
einem Lastfrei-Betriebsmodus umschaltet, in welchem der
Öffnungsgrad des Ansaugdrosselventils in kontinuierlicher
variabler Weise so eingestellt wird, dass die Förderluft
menge verringert wird, während die Drehzahl auf einem
unteren Grenzwert gehalten wird.
16. Anlage zur Erzeugung von Druckluft nach einem der Ansprü
che 12 bis 15, bei welcher ein erstes Rückschlagventil
und eine erste Druckmeßeinrichtung in der Nähe des ersten
Rückschlagventils stromab von wenigstens einem der Viel
zahl von Kompressoren mit konstanter Drehzahl vorgesehen
sind, während ein zweites Rückschlagventil und eine zwei
te Druckmeßeinrichtung in der Nähe des zweiten Rück
schlagventils stromab von dem Kompressor mit variabler
Drehzahl vorgesehen sind und die Reguliereinrichtung den
Betrieb aller Kompressoren entsprechend dem Druck regu
liert, der durch die erste und zweite Druckmeßeinrichtung
gemessen wird.
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