DE102022134751A1

DE102022134751A1 - Integrierter umgebungssensor

Info

Publication number: DE102022134751A1
Application number: DE102022134751.6A
Authority: DE
Inventors: Peter Luckner; Thomas Bittermann; Andreas Birkenfeld
Original assignee: Kaeser Kompressoren AG
Current assignee: Kaeser Kompressoren AG
Priority date: 2022-12-23
Filing date: 2022-12-23
Publication date: 2024-07-04
Also published as: WO2024132743A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kompressoranlage, insbesondere Schraubenkompressor, zur Verdichtung von Gasen, vorzugsweise Luft, umfassend einen Kompressorblock (11), in dem ein Kompressorraum (12) ausgebildet ist, in dem das Gas über mechanische Kompressionsmittel (13) komprimiert wird, wobei der Kompressorraum (12) eine zuströmseitige Einlassöffnung (14) und eine abströmseitige Auslassöffnung (15) aufweist, und eine Steuerungseinrichtung (16) zur Steuerung eines Antriebs (17) der Kompressionsmittel (13), wobei die Steuerungseinrichtung (16) mit einem Temperatursensor (19) und/oder einem Feuchtesensor (20) in Wirkverbindung steht, um Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung (14) eintretenden Gases zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (19) und/oder der Feuchtesensor (20) an oder in der Steuerungseinrichtung (16) innerhalb der Kompressoranlage angeordnet sind zur Erfassung einer dort herrschenden Temperatur Tc bzw. einer dort herrschenden Feuchte Fc und die Steuerungseinrichtung (16) eine Verarbeitungseinrichtung (23) umfasst, um aus den gemessenen Werten Tc und/oder Fc auf die Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung (14) eintretenden Gases rückzuschließen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kompressoranlage, insbesondere einen Schraubenkompressor, zur Verdichtung von Gasen, vorzugsweise Luft, umfassend einen Kompressorblock, in dem ein Kompressorraum ausgebildet ist, in dem das Gas über mechanische Kompressionsmittel komprimiert wird, wobei der Kompressorraum eine zustromseitige Einlassöffnung und eine abstromseitige Auslassöffnung aufweist, sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Kompressoranlage insbesondere zur Einstellung der Temperatur des verdichteten Gases an einer Auslassöffnung eines Kompressorblocks unter Berücksichtigung von Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung einströmenden Gases nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 bzw. dem Oberbegriff von Patentanspruch 16.
Gerade bei fluidgekühlten Kompressoren besteht der Wunsch, eine Temperatur des verdichteten Gases an der Auslassöffnung des Kompressorraums auf eine gewünschte Soll-Verdichtungsendtemperatur T_s,VET einzustellen, wobei die Temperatur in jedem Fall so hoch sein soll, dass Kondensation innerhalb des verdichteten Gases mit ausreichender Sicherheit verhindert wird. Gleichzeitig soll die Soll-Verdichtungsendtemperatur T_s,VET aber auch nicht zu hoch eingestellt sein, was beispielsweise über einen Fluidkühlkreislauf, der den Kompressorraum kühlt, realisiert werden kann. Gerade bei Kompressoren, die über einen Fluidkühlkreislauf gekühlt werden, soll die Soll-Verdichtungsendtemperatur T_s,VET nicht zu hoch eingestellt werden, um das Kühlfluid zu schonen.
Eine gattungsgemäße Kompressoranlage ist bereits aus der US 8,226,378 B2 bekannt. Dort wird bei einem Schraubenkompressor die Bildung von Kondensat im komprimierten Gas dadurch verhindert, dass über ein Bypassventil die Kühlleistung eines Ölkühlkreislaufs geregelt wird. Bei der dort vorgeschlagenen Einstellung der Temperatur des verdichteten Gases an der Auslassöffnung des Kompressorraums werden auch über einen Temperatursensor sowie einen Feuchtesensor Zustandsbedingungen für die in den Kompressorraum einströmende Zuluft ermittelt. Konkret wird in einer bevorzugten Ausgestaltung dort vorgeschlagen, den Temperatursensor zur Erfassung einer für die Zustandsbedingung des Gases an der zuströmseitigen Einlassöffnung repräsentativen Gastemperatur T_ein sowie den Feuchtesensor zur Erfassung einer für die Zustandsbedingung des Gases an der zustromseitigen Einlassöffnung repräsentativen Feuchte F_ein an der Außenseite der Kompressoranlage anzuordnen.
Obwohl dadurch prinzipiell die Zustandsbedingungen für das in den Kompressorraum einströmende Gas ermittelt werden können, so ergeben sich mit der dort vorgeschlagenen Lehre gleichwohl einige Nachteile.
Was den Temperatursensor anbelangt, so können sich verfälschte Werte beispielsweise dadurch ergeben, dass der Sensor durch Abwärme der Maschine beaufschlagt wird. Dieser Effekt wirkt sich dann verstärkt aus, wenn der Ansaugvolumenstrom gering ist und dann ein relativ hoher Anteil von durch die Abwärme erwärmten Gas angesaugt wird.
Was den Feuchtesensor anbelangt, so ist er außerhalb er Kompressoranlage entsprechend hohen Partikelbeladungen bzw. Verschmutzungen ausgesetzt mit der Folge, dass Messergebnisse verfälscht werden. Der Effekt der Verschmutzung ist außerhalb der Kompressoranlage spürbar und nimmt mit fortschreitender Betriebszeit deutlich zu.
Eine Platzierung eines Temperatursensors bzw. eines Feuchtesensors ist auch stromab des Ansauglüftfilters und stromauf eines Einlassventils in einer Kompressoranlage denkbar. In diesem Bereich liegt üblicherweise eine gefiltere Gasströmung vor; jedoch kann es beim Entlüften der Kompressoranlage zur Bildung von Ölnebel kommen. Hierdurch sind Temperatur- bzw. Feuchtesensor einem gewissen Verschmutzungsrisiko ausgesetzt. Weiterhin wird der Bereich zwischen Luftfilter und Einlassventil vom kompletten Ansaugvolumenstrom der Kompressoranlage durchströmt, so dass aufgrund des relativ hohen Volumenstroms trotz des vorhandenen Einlassfilters eine relativ hohe Partikelbelastung über die gesamte Standzeit für den Temperatur- bzw. den Feuchtesensor gegeben ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin, ausgehend vom diskutierten Stand der Technik eine Lösung vorzuschlagen, bei der die Festlegung einer gewünschten Temperatur T_VET des verdichteten Gases an der Auslassöffnung des Kompressorraums unter Einbeziehung von Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung einströmenden Gases noch zuverlässiger ermittelt werden kann. Insofern soll auch eine baulich verbesserte Lösung geschaffen werden.
Diese Aufgabe wird in vorrichtungstechnischer Hinsicht mit einer Kompressoranlage nach den Merkmalen des Anspruchs 1 und in verfahrenstechnischer Hinsicht durch die Merkmale des Anspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Temperatursensor und/oder den Feuchtesensor an oder in der Steuerungseinrichtung innerhalb der Kompressoranlage anzuordnen zur Erfassung einer dort herrschenden Temperatur T_c bzw. einer dort herrschenden Feuchte F_c, wobei die Steuerungseinrichtung eine Verarbeitungseinrichtung umfasst, um aus den gemessenen Werten T_c und/oder F_c auf die Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung eintretenden Gases rückzuschließen.
Unter Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung eintretenden Gases können einzelne physikalische Parameter oder eine Kombination physikalischer Parameter verstanden werden, wie insbesondere eine Temperatur T_ein, eine Feuchte F_ein, ein Taupunkt Tau_ein, ein Wasserdampfgehalt WDG_ein oder ein Druck P_ein. Im Hinblick auf die im Zusammenhang mit dem Erfindungsgegenstand angesprochenen Schritte, wie „Ermitteln“, „Rückschließen“, „Ansteuern des Stellmittels“, wird klargestellt, dass diese Schritte automatisch durch die Steuerungseinrichtung selbständig durchgeführt werden.
Durch die vorgeschlagene Lösung ergeben sich gleich mehrere Vorteile. Zum einen sind Feuchtesensor und Temperatursensor bei dieser Ausgestaltung wesentlich besser vor Verschmutzungen oder auch Beschädigungen geschützt als wenn sie am oder im Ansaugbereich der Kompressoranlage angebracht sind. Darüber hinaus ist die Herstellung vereinfacht, da keine weiten Zuleitungen für Energieversorgung und/oder Datenübertragung notwendig sind. Schließlich ist auch der Betrieb verbessert, da eine unmittelbarere Anbindung an die Steuerungseinrichtung auch hinsichtlich des Betriebs weitere praktische Vorteile mit sich bringt: Die Aufbereitung des Prozessdatenwerts in Form von Kalibrieren, Kennlinienkorrektur, Messbereichsabgleich, etc. kann bei Anbindung an die Steuerungseinrichtung, insbesondere wenn eine Integration des Feuchtesensors und/oder des Temperatursensors in einen MEMS-Sensor gegeben ist, direkt innerhalb der Steuerungseinrichtung bzw. direkt innerhalb des MEMS-Sensors erfolgen und es wird ein digitaler Wert an der Datenschnittstelle bereitgestellt.
Herkömmliche Sensoren verfügen hingegen meist über Analogschnittstellen (0...10 V bzw. (0) 4...20 MA), welche über eine analoge Eingangsschaltung eingelesen und entsprechend skaliert, normiert und ggf. nullpunktskorrigiert und kalibriert werden müssen. Ein nachfolgender Analog-Digitalwandler ist erforderlich, um den Prozesswert verarbeiten zu können. Diese Verarbeitungsprozesse sind fehlerbehaftet und unterliegen aufgrund der zeitlichen Veränderung der verwendeten Bauteile auch einer gewissen Drift.
Hier gegenüber zu bevorzugen sind diskrete Sensoren, welche intern bereits eine entsprechende Signalaufbereitung besitzen und die Daten digital zur Verfügung stellen, z.B. über eine Feldbusschnittstelle. Derartige Sensoren sind jedoch teuer.
Ein in die Steuerung integrierter Feuchte- und/oder Temperatursensor kann bereits mit der Steuerung in Betrieb gehen. Insofern können diese Sensoren somit zeitlich und räumlich vom Kompressor entkoppelt, in Betrieb genommen und funktionsgeprüft werden, im Gegensatz zu den vorerwähnten diskreten Sensoren, die erst nach Installation und Inbetriebnahme Daten zur Verfügung stellen.
Ein möglicherweise bestehendes Vorurteil, Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung eintretenden Gases müssten möglichst nahe an der Einlassöffnung in den Kompressorraum ermittelt werden, hat sich als nicht stichhaltig erwiesen. Zum einen kann über Korrekturfaktoren bzw. eine entsprechende Zuordnungstabelle auf die Bedingungen im Bereich der Einlassöffnung rückgeschlossen werden, zum anderen sind gerade die Werte, was die absolute Luftfeuchte, also den Taupunkt bzw. den Wasserdampfgehalt, anbelangt, nicht merklich zwischen der Umgebung an der zuströmseitigen Einlassöffnung des Kompressorraums einerseits und den Bedingungen an oder in der Steuerungseinrichtung unterschiedlich. Insofern hat sich gezeigt, dass die für die Zustandsbedingungen des Gases im Bereich der zuströmseitigen Einlassöffnung repräsentativen Werte sich auch mit einem Temperatursensor bzw. einem Feuchtesensor ermitteln lassen, der an oder in der Steuerungseinrichtung innerhalb der Kompressoranlage angeordnet ist. Hierbei wird natürlich ein gewisser Gasaustausch zwischen dem Gas in der Umgebung der zuströmseitigen Einlassöffnung einerseits und dem Gas an oder in der Steuerungseinrichtung vorausgesetzt.
In einer bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung umfasst die Kompressoranlage auch ein Stellmittel, insbesondere ein Kühlfluidbypassventil, und die Steuerungseinrichtung steuert das Stellmittel basierend auf den aus T_c und/oder F_c ermittelten Zustandsbedingungen des eintretenden Gases an der Einlassöffnung an.
Obwohl die Ansteuerung eines oder mehrerer Stellmittel in Abhängigkeit von den ermittelten Zustandsbedingungen erfolgt, können die erfindungsgemäß erfassten Zustandsbedingungen auch für diverse andere Anwendungsfälle herangezogen werden bzw. dort zum Einsatz gelangen.
In einer möglichen Ausgestaltung ist die Steuerungseinrichtung weiterhin basierend auf dem aus T_c und/oder F_c ermittelten Zustandsbedingungen des eintretenden Gases an der Einlassöffnung dazu ausgebildet und eingerichtet, die Kompressoranlage derart anzusteuern, dass die Temperatur des verdichteten Gases an der Auslassöffnung des Kompressorraums einer Soll-Verdichtungsendtemperatur T_s,VET folgt.
In einer weiteren Ausgestaltung steht die Steuerungseinrichtung weiterhin mit einem Drucksensor in Wirkverbindung, um auch einen Druckwert P_e zu erfassen und unter Berücksichtigung des Druckwerts P_e noch exakter auf die Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung eintretenden Gases rückzuschließen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Drucksensor an oder in der Steuerungseinrichtung innerhalb der Kompressoranlage angeordnet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuerungseinrichtung in einem Steuerungsgehäuse innerhalb der Kompressoranlage aufgenommen, wobei der Temperatursensor und/oder der Feuchtesensor ebenfalls innerhalb des Steuerungsgehäuses aufgenommen sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Steuerungsgehäuse zumindest weitestgehend geschlossen, insbesondere bis auf einige wenige Öffnungen, insbesondere bis auf zwei Öffnungen, geschlossen ausgebildet. Bei dem Steuerungsgehäuse kann es sich um ein die elektronische Steuerungseinrichtung unmittelbar einschließendes Gehäuse handeln. In diesem Fall entspricht das vom Steuerungsgehäuse eingeschlossene Volumen im Wesentlichen dem von der elektronischen Steuerungseinrichtung eingenommenen Volumen bzw. ist nicht wesentlich größer. Das Steuerungsgehäuse kann aber auch durch einen Schaltschrank realisiert sein, in den neben der Steuerungseinrichtung selbst noch weitere elektronische Komponenten, wie beispielsweise eine Stromversorgung, aufgenommen sind. Durch die Aufnahme innerhalb des Steuerungsgehäuses sind der Temperatursensor und/oder der Feuchtesensor in noch besserer Weise von beeinträchtigenden äußeren Einwirkungen, wie Beschädigungen oder Verschmutzungen, geschützt.
Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass der Temperatursensor und/oder der Feuchtesensor auf einer Platine integriert sein können, auf der auch elektronische Bauteile der Steuerungseinrichtung, insbesondere ein Hauptprozessor der Steuerungseinrichtung, angeordnet sind. Der Hauptprozessor kann dabei die Verarbeitungseinrichtung der Steuerungseinrichtung ausbilden.
Durch die Integration auf eine Platine der Steuerungseinrichtung ist eine herstellungstechnisch und auch für den Betrieb besonders günstige Lösung geschaffen. Temperatursensor und Feuchtesensor sind heute als miniaturisierte Bauteile erhältlich, die sich unschwer auf eine Platine integrieren lassen. Insofern kann die Funktionalität eines Temperatursensors zur Erfassung von Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung eintretenden Gases beispielsweise eines Taupunkts Tau_ein des Gases in der Umgebung der zustromseitigen Einlassöffnung bzw. zur Abschätzung einer für die Umgebung an der zuströmseitigen Einlassöffnung des Kompressorraums repräsentativen Temperatur T_ein bzw. einer für die Umgebung an der zuströmseitigen Einlassöffnung des Kompressorraums repräsentativen Feuchte F_ein ohne Weiteres durch elektronische Bauteile realisiert werden, die mit weiteren Bauteilen der Steuerungseinrichtung, wie beispielsweise dem Hauptprozessor, in einem vorzugsweise automatisierten Vorgehen auf die Platine integriert werden können. Hierdurch lassen sich Herstellungsaufwand, insbesondere Anschluss und Verkabelungsaufwand, bei Realisierung der Kompressoranlage verringern. Gleichzeitig wird eine enge Anbindung an den Hauptprozessor der Steuerungseinrichtung ermöglicht, so dass sich Signallaufzeiten und Übertragungsfehler deutlich verringern lassen.
In einer ganz konkret bevorzugten Ausgestaltung können Temperatur- und/oder Feuchtesensor als MEMS-Sensor ausgebildet sein. Obwohl Feuchtesensor und Temperatursensor auch baulich getrennt realisiert sein könnten, ist es gleichwohl denkbar, Feuchtesensor und Temperatursensor in einem gemeinsamen MEMS-Sensor auszubilden. MEMS-Sensoren (mikro-elektro-mechanische Systeme) sind heute in vielen Bereichen der Technik, insbesondere auch in der Klimatechnik, gängig und werden von unterschiedlichen Herstellern angeboten. Die Funktionalität der Erfassung von Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung eintretenden Gases, beispielsweise eines Taupunkts Tau_ein bzw. eines Wasserdampfgehalts WDG_ein des Gases in der Umgebung der Einlassöffnung bzw. einer für die Umgebung an der Einlassöffnung des Kompressorraums repräsentativen Temperatur bzw. zur Erfassung einer für die Umgebung an der Einlassöffnung des Kompressorraums repräsentativen Feuchte lässt sich so kostengünstig realisieren.
Gleichzeitig kann eine engere Anbindung in räumlicher und funktioneller Hinsicht an die Steuerungseinrichtung, insbesondere einen Hauptprozessor der Steuerungseinrichtung, geschaffen werden. In einer bevorzugten Weiterbildung sind an oder in der Steuerungseinrichtung strömungstechnische Ankopplungsmittel vorgesehen, um den Temperatursensor und/oder den Feuchtesensor an die Umgebung bzw. an die Luft in der Umgebung stromaufwärts der Einlassöffnung anzukoppeln bzw. besser anzukoppeln.
Insofern können derartige strömungstechnische Ankopplungsmittel entsprechende Öffnungen im Steuerungsgehäuse der Steuerungseinrichtung umfassen. Durch derartige Öffnungen kann Umgebungsluft, insbesondere Umgebungsluft aus der Nähe der Einlassöffnung des Kompressorraums in das Steuerungsgehäuse eingeleitet und an den Temperatursensor und/oder Feuchtesensor geleitet und nachfolgend auch aus dem Steuerungsgehäuse wieder ausgeleitet werden.
Die strömungstechnischen Ankopplungsmittel können auch eine Kühlluftstromführung und/oder einen Ventilator umfassen, um den Zuluftstrom zu führen bzw. anzutreiben. In einer möglichen Ausgestaltung wird dabei die ohnehin in einem Schaltschrank vorgesehene Schrankbelüftung mit einbezogen, d.h. der gewünschte Zuluftstrom zur Zuführung von Luft aus der Umgebung an der Einlassöffnung des Kompressorraums bzw. von Luft mit gleichen oder ähnlichen Zustandsbedingungen kann durch die ohnehin vorgesehene Schrankbelüftung realisiert werden.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung können die strömungstechnischen Ankopplungsmittel auch eine im Steuerungsgehäuse ausgebildete Kühlluftstromführung zur Führung eines Kühlluftstroms umfassen, wobei der Ventilator vorgesehen ist, den Kühlluftstrom anzutreiben. Mittels der Kühlluftstromführung innerhalb des Steuerungsgehäuses lässt sich festlegen, an welche Komponenten der Steuerungseinrichtung und in welcher Abfolge der Kühlluftstrom geführt werden soll, wobei in einer ersten möglichen Ausgestaltung der Kühlluftstrom bzw. der Zuluftstrom für den Temperatursensor und/oder den Feuchtesensor noch nicht mit Abwärme der zu kühlenden Komponenten beaufschlagt sein soll, also der Zuluftstrom zunächst an den Temperatursensor und/oder den Feuchtesensor geführt wird und erst im Anschluss daran Abwärme der Steuerungseinrichtung aufnimmt und als Kühlluftstrom aus dem Steuerungsgehäuse ausgeleitet wird.
In einer alternativen möglichen Ausgestaltung wird der Kühlluftstrom bzw. der Zuluftstrom zunächst über die zu kühlenden Komponenten geführt und erst im Anschluss über den Temperatursensor und/oder den Feuchtesensor. In diesem Fall nimmt der Kühlluftstrom bzw. der Zuluftstrom zunächst die Abwärme der Steuerungseinrichtung auf, bevor er an den Temperatursensor bzw. Feuchtesensor gelangt. Zur Bestimmung der absoluten Luftfeuchtigkeit bzw. zur Bestimmung eines Taupunkts ist dies aber in gleicher Weise geeignet, da die absolute Luftfeuchtigkeit durch diese Erwärmung nicht beeinflusst wird. Gleichzeitig ergibt sich der Vorteil, dass aufgrund der geringeren relativen Luftfeuchtigkeit einer Betauung des Feuchtesensors entgegengewirkt wird und insofern die Verlässlichkeit der Feuchtemessung verbessert wird. Ganz generell ist zu bemerken, dass auch integrierte Feuchtesensoren verfügbar sind, welche zur Vermeidung von Betauung über eine interne Heizung verfügen, die bei Gefahr der Betauung eingeschaltet wird.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung ist ein Filter vorgesehen und derart in der Kühlluftstromführung angeordnet, dass der Zuluftstrom zunächst über den Zuluftfilter geführt wird, bevor er an den Temperatursensor und/oder den Feuchtesensor trifft. Hierdurch können weitere Partikel aus der Zuluft entfernt werden, so dass der Verschmutzung des Temperatursensors und/oder des Feuchtesensors weiter entgegengewirkt wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung beträgt die Beabstandung zwischen dem Temperatursensor und dem Hauptprozessor der Steuerungseinrichtung weniger als 30 cm, vorzugsweise weniger als 20 cm. Alternativ oder zusätzlich beträgt in einer bevorzugten Ausgestaltung die Beabstandung zwischen dem Feuchtesensor und dem Hauptprozessor der Steuerungseinrichtung weniger als 30 cm, vorzugsweise weniger als 20 cm.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Temperatursensor unmittelbar an den Hauptprozessor der Steuerungseinrichtung bzw. der Feuchtesensor unmittelbar an den Hauptprozessor der Steuerungseinrichtung angeschlossen, insbesondere ohne Zwischenschaltung weiterer Bauteile, Schnittstellen, etc. Dieses Vorgehen erlaubt eine unmittelbare Anbindung und vermeidet längere Signallaufzeiten, Fehlübertragungen oder Anforderungen an die strukturelle bzw. programmtechnische Ausgestaltung von Schnittstellen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Kompressoranlage einen Fluidkühlkreislauf auf, dessen Kühlleistung über Stellmittel, wie ein oder mehrere Ventile, eingestellt werden kann, wobei die Steuerungseinrichtung die Kühlleistung des Fluidkühlkreislaufs unter Berücksichtigung der über den Temperatursensor bzw. über den Feuchtesensor ermittelten Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung einströmenden Gases, insbesondere unter Berücksichtigung der so ermittelten Temperatur T_ein bzw. Feuchte F_ein des an der Einlassöffnung einströmenden Gases, einstellt. Insofern kann so in Abhängigkeit von den ermittelten Werten T_ein bzw. F_ein bzw. hieraus ermittelten Taupunkt Tau_ein bzw. Wasserdampfgehalt WDG_ein die Kühlleistung erhöht bzw. reduziert werden.
Hierdurch kann insbesondere unter Berücksichtigung der absoluten Feuchte bzw. des Taupunkts in der Umgebung der Einlassöffnung sichergestellt werden, dass eine Kondensation im komprimierten Gas mit ausreichender Sicherheit vermieden wird und gleichzeitig aber die Temperatur T_VET möglichst niedrig gehalten werden kann.
Konkret kann also mit der Temperatur T_ein und der Feuchte F_ein der Wasserdampfgehalt/der Taupunkt des angesaugten Gases ermittelt werden und damit eine zur Vermeidung von Kondensation mindestens erforderliche Soll-Verdichtungsendtemperatur T_s,VET als Eingangsgröße/Sollwert für einen VET-Regler bestimmt werden. Dieser Regler steuert das oder die Stellmittel im Fluidkreislauf und/oder die Menge des Kühlmediums und/oder eine Drehzahl eines Lüftermotors an einen Kühlfluidkühler. Die tatsächliche Ist-Verdichtungsendtemperatur T_I,VET wird am Ausgang des Verdichterblocks gemessen.
In einer konkret bevorzugten Ausgestaltung umfassen die Stellmittel ein Kühlfluidbypassventil, das mit der Steuerungseinrichtung in Wirkverbindung steht und über das graduell einstellbar ist, welche Menge an Kühlfluid über einen im Fluidkühlkreislauf integrierten Wärmetauscher geführt bzw. an dem im Fluidkühlkreislauf integrierten Wärmetauscher vorbeigeführt wird. Diese Ausgestaltung zur Regulierung der Kühlleistung des Kühlfluidkreislaufs ist in Kompressoranlagen an sich gängige Praxis. Es wird nur rein beispielhaft erneut auf die eingangs genannte US 8,226,378 B2 verwiesen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Kompressoranlage, insbesondere zur Einstellung der Ist-Vereichtungsendtemperatur T_I,VET des verdichteten Gases an einer Auslassöffnung eines Kompressorblocks unter Berücksichtigung von Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung einströmenden Gases, wobei über einen Temperatursensor bzw. einem Feuchtesensor eine Temperatur T_c und/oder eine Feuchte F_c an oder in einer Steuerungseinrichtung ermittelt wird zur Erfassung einer an oder in der Steuerungseinrichtung herrschenden Temperatur T_c bzw. einer an oder in der Steuerungseinrichtung herrschenden Feuchte F_c und dass aus den gemessenen Werten T_c und/oder F_c auf die Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung eintretenden Gases rückgeschlossen wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens wird aus der am Temperatursensor an oder in der Steuerungseinrichtung gemessenen Temperatur T_c und aus der am Feuchtesensor am oder in der Steuerungseinrichtung gemessenen Feuchte F_c für die Luft im Bereich der Steuerungseinrichtung repräsentativer Taupunkt Tau_c oder ein anderer für den Wasserdampfgehalt der Luft im Bereich der Steuerungseinrichtung repräsentativer Wert WDG_C und der Taupunkt Tau_c bzw. der für den Wasserdampfgehalt repräsentative Wert WDG_C bei der Festlegung der Soll-Verdichtungsendtemperatur T_s,VET des verdichteten Gases an der Auslassöffnung des Kompressorblocks berücksichtigt.
In einer nochmals bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens wird die Temperatur T_c bzw. die Feuchte F_c in einem über die Steuerungseinrichtung geführten Zuluftstrom ermittelt.
In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens durchläuft der Zuluftstrom, bevor er auf den Temperatursensor bzw. auf den Feuchtesensor trifft, eine Filterung zur Entfernung von Partikeln aus der Zuluft.
In einer möglichen bevorzugten Ausgestaltung wird aus der am Temperatursensor gemessenen Temperatur T_c auf eine Temperatur des Gases T_ein an der Einlassöffnung des Kompressorraums rückgeschlossen.
In einer weiteren möglichen bevorzugten Ausgestaltung wird aus der am Temperatursensor gemessenen Temperatur T_c und der am Feuchtesensor gemessenen Feuchte F_c auf einen Taupunkt Tau_ein bzw. einem Wasserdampfgehalt WDG_ein des Gases an der Einlassöffnung des Kompressorraums rückgeschlossen. Ein Rückschließen umfasst insoweit auch ein Ableiten, Bestimmen oder Berechnen durch die Steuerungseinrichtung.
In einer weiteren möglichen bevorzugten Ausgestaltung wird die Kompressoranlage über einen einstellbaren Fluidkühlkreislauf gekühlt, um eine tatsächliche Ist-Verdichtungsendtemperatur T_I,VET möglichst nahe an einer Soll-Verdichtungsendtemperatur T_s,VET zu halten, wobei hierbei die Kühlleistung des Fluidkühlkreislaufs unter Berücksichtigung der Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung der Kompressoranlage einströmenden Gases, insbesondere unter Berücksichtigung der so ermittelten Temperatur T_ein bzw. der so ermittelten Feuchte F_ein eingestellt wird.
In einer weiteren möglichen bevorzugten Ausgestaltung wird die Kühlleistung des Kühlfluidkreislaufs über eine Bypassregelung eingestellt.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass über einen Drucksensor ein Druck an oder in der Umgebung der Steuerungseinrichtung ermittelt wird, wobei die Druckermittlung vorzugsweise durch einen Drucksensor an oder in der Steuerungseinrichtung vorgenommen wird.
Klarstellend wird darauf hingewiesen, dass es sich bei der vom Feuchtesensor gemessenen Feuchte F_c um eine relative Feuchte handelt und nicht um eine absolute Feuchte/Feuchtigkeit.
Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
Hierbei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer mit einem Fluidkühlkreislauf versehenen Kompressoranlage, die mit einem erfindungsgemäßen Temperatursensor sowie einem erfindungsgemäßen Feuchtsensor zur Ermittlung der Gastemperatur T_ein bzw. der Gasfeuchte F_ein ausgestattet ist;
2 eine mit entsprechendem Temperatursensor bzw. Feuchtesensor versehene Steuerungseinrichtung einer Kompressoranlage;
3 eine erste alternative Ausgestaltung zur Integration eines Feuchtesensors und eines Temperatursensors und eines Feuchtesensors auf einer Platine einer Steuerungseinrichtung einer Kompressoranlage;
4 eine alternative Ausführungsform zur Realisierung einer Integration eines Temperatursensors und eines Feuchtesensors auf einer Platine einer Steuerungseinrichtung einer Kompressoranlage.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer mit einem Fluidkühlkreislauf 27 versehenen Kompressoranlage 37 dargestellt, die mit einem erfindungsgemäßen Temperatursensor 19 und einem erfindungsgemäßen Feuchtesensor 20 ausgestattet ist zur Ermittlung jeweils einer Gastemperatur T_ein bzw. einer Gasfeuchte F_ein an einer Einlassöffnung 14 eines Kompressorblocks 11. Der Kompressorblock 11 umfasst dabei die bereits erwähnte Einlassöffnung 14, einen durch den Kompressorblock 11 umschlossenen Kompressorraum 12 sowie eine Auslassöffnung 15. Im Kompressorraum 12 sind mechanische Kompressionsmittel 13, hier konkret zwei Schrauben, gelagert, die nach dem Prinzip eines Schraubenverdichters in die Einlassöffnung 14 einströmendes Gas komprimieren und an einer Auslassöffnung ausgeben.
An die Auslassöffnung 15 schließt sich hier ein Ölabscheider 31 an, in den das komprimierte Gas eintritt und ein Kühl- und Schmierfluid, hier konkret Öl, abgeschieden wird. Das vom Kühlfluid, hier Öl, befreite, komprimierte Gas wird über eine Auslassleitung 32 zu einem Verbraucher bzw. Verbrauchernetzwerk geführt. Der Ölabscheider 31 ist gleichzeitig auch Bestandteil des bereits erwähnten Fluidkühlreislaufs 27, der das aus dem verdichteten Gas abgeschiedene Kühlfluid, hier konkret Öl, über eine Einspritzstelle 33 in den Kompressorraum 12 rückführt.
Um die Temperatur des an die Einspritzstelle 33 rückgeführten Kühlfluids einstellen zu können, ist ein Stellmittel, das hier konkret als Kühlfluidbypassventil 18 ausgebildet ist, vorgesehen, um das Kühlfluid wahlweise direkt vom Ölabscheider an die Einspritzstelle zurückzuführen oder ganz oder teilweise über einen Wärmetauscher 28 zu führen, bevor es an die Einspritzstelle 33 rückgeführt wird.
Die Kompressoranlage umfasst weiterhin eine Steuerungseinrichtung 16, die in einem Steuerungsgehäuse 21 an oder innerhalb der Kompressoranlage untergebracht ist. Dabei weist das Steuerungsgehäuse 21 eine erste zuströmseitige Öffnung 25 und eine zweite abströmseitige Öffnung 34 auf, um einen Luftstrom durch das Steuerungsgehäuse 21 hindurchleiten zu können. Um den bereits erwähnten Luftstrom anzutreiben, ist ein Ventilator 26, vorzugsweise abströmseitig der Steuerungseinrichtung 16 vorgesehen.
Die Steuerungseinrichtung 16 umfasst eine oder mehrere Platinen 22, auf der beispielsweise ein Hauptprozessor 23 der Steuerungseinrichtung 16 angeordnet ist. Weiterhin kann in einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung der bereits erwähnte Temperatursensor 19 bzw. der bereits erwähnte Feuchtesensor 20 ebenfalls auf einer Platine 22 der Steuerungseinrichtung 16 angeordnet sein, vorzugsweise auf der Platine 22, auf der auch ein Hauptprozessor 23 der Steuerungseinrichtung angeordnet ist und insoweit kann diese Platine auch als Hauptplatine bezeichnet werden.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung sind der Temperatursensor 19 und/oder der Feuchtesensor 20 unmittelbar mit dem Hauptprozessor 23 der Steuerungseinrichtung 16 verbunden, d.h. es sind keine weiteren Schnittstellen oder andere Bauelemente zwischengeschaltet. Die Platine 22 mit dem Hauptprozessor 23 der Steuerungseinrichtung 16 ist vorzugsweise derart innerhalb des Steuerungsgehäuses 21 angeordnet, das ein von der zustromseitigen Öffnung 25 eintretender Luftstrom zuerst über den Temperatursensor 19 und den Feuchtesensor 20 streicht, bevor er durch den Hauptprozessor 23 und/oder den Ventilator 26 erwärmt wird. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind Temperatursensor 19 und/oder Feuchtesensor 20 als MEMS-Sensoren (mikro-elektro-mechanische Systeme) ausgebildet.
In der hier konkret beschriebenen Ausführungsform steht die Steuerungseinrichtung 16 noch mit einem Drucksensor 36 in Wirkverbindung, der zur Erfassung eines Druckwertes P_c ausgebildet ist. Bevorzugtermaßen ist der Drucksensor 36 ebenfalls auf einer Platine 22 der Steuerungseinrichtung 16 angeordnet, vorzugsweise ebenfalls auf der Platine 22, auf der auch ein Hauptprozessor 23 Steuerungseinrichtung angeordnet ist. Besonders bevorzugtermaßen ist der Drucksensor 36 ebenfalls als MEMS-Sensor ausgebildet. Über den Drucksensor 36 lässt sich der Gas- bzw. Luftdruck ermitteln. Der Luftdruck hat Einfluss auf den Verdichtungsvorgang und beeinflusst unter Umständen auch andere Parameter der Kompressoranlage. Der Luftdruck hängt wesentlich von der Aufstellhöhe der Kompressoranlage über den Meeresspiegel ab, wird aber beispielsweise auch durch Wetterbedingungen beeinflusst. Letztere wirken sich allerdings nur vergleichsweise gering aus.
Ohne vorhandene Sensorik für den Luftdruck wird bei Berechnungen üblicherweise ein atmosphärischer Luftdruck von 1,0 bar angesetzt, was einer Aufstellung der Kompressoranlage auf Meereshöhe entsprechen würde. Es vereinfacht sich dadurch die Berechnung dahingehend, dass für das Druckverhältnis Π lediglich der Verdichtungsenddruck und insofern nicht der Ansaugluftdruck berücksichtigt wird. Durch diese Vereinfachung ist ein geeigneter Sicherheitsaufschlag bei der Berechnung der Soll-Verdichtungsendtemperatur T_s,VET zu berücksichtigen.
Ist der Luftdruck p₁ bekannt, kann er bei der Berechnung berücksichtigt werden und es gilt das Druckverhältnis Π = p₁/p₂ mit p₁ Ansaugluftdruck in bar (abs), p₂ Verdichtungsenddruck in bar (abs). Mit p₁ = 1,0 bar (abs) gilt Π = p₂. Wird p₁ z.B. aufgrund einer größeren Aufstellhöhe der Kompressoranlage über dem Meeresspiegel kleiner als 1,0 bar (abs), vergrößert sich das Druckverhältnis Π und hat damit entsprechenden Einfluss auf die zu berechnende Soll-Verdichtungsendtemperatur T_s,VET .
In 2 ist das Steuerungsgehäuse 21 aus 1 nochmals isoliert mit der darin untergebrachten Steuerungseinrichtung 16 veranschaulicht. Auf die Beschreibung im Zusammenhang mit 1 wird verwiesen. Durch bauliche Ausgestaltungen des Steuerungsgehäuses 21 bzw. entsprechende Einrichtungen kann eine Kühlluftstromführung 30 definiert werden, die den durch den Ventilator 26 angetriebenen Kühlluftstrom in einer gewünschten Bahn führt. Um eine Verschmutzung des Temperatursensors 19 bzw. des Feuchtesensors 20 noch weiter zu reduzieren, ist vorteilhafterweise in der Kühlluftstromführung 30, bevorzugtermaßen im Bereich der zuströmseitigen Öffnung 25 noch ein Luftfilter 35 angeordnet, um Partikel aus der zuströmenden Luft zurückzuhalten.
Mit der hier vorgeschlagenen Anordnung können der Temperatursensor 19 und der Feuchtesensor 20 eine für die Gastemperatur bzw. die Gasfeuchte an der Einlassöffnung 14 des Kompressorraums 12 repräsentative Gastemperatur ermitteln. Gegebenenfalls kann die konkret gemessene Temperatur bzw. die konkret gemessene Feuchte unter Einsatz von Korrekturfaktoren bzw. Korrelationstabellen noch korrigiert werden, um so noch genauer auf den Wert T_ein bzw. F_ein, also die Gastemperatur bzw. die Gasfeuchte an der Einlassöffnung 14 des Kompressorraums 12 zu schließen. Zusätzlich zur Berechnung oder Abschätzung einer Temperatur T_ein bzw. einer Feuchte F_ein kann aus den gemessenen Werten der Temperatur T_c an oder in der Steuerungseinrichtung 16 und der Feuchte F_c an oder in der Steuerungseinrichtung 16 auf einen Taupunkt Tau_c bzw. des Wasserdampfgehalts WDG_C des Gases im Bereich der Steuerungseinrichtung 16 rückgeschlossen werden. Aus dem berechneten Wert Tau_c bzw. WDG_c kann unmittelbar auf den Taupunkt Tau_ein bzw. den Wasserdampfgehalt WDG_ein an der Einlassöffnung 14 des Kompressorraums 12 rückgeschlossen werden, wobei hierfür der Wert Tau_c bzw. WDG_c 1:1 angenommen werden kann oder noch Korrekturfaktoren einfließen könnten. Generell ist aber von der Prämisse auszugehen, dass der absolute Wasserdampfgehalt des Gases an beiden Orten, nämlich an oder in der Steuerungseinrichtung 16 einerseits und im Bereich der Einlassöffnung 14 des Kompressorraums 12 andererseits gleich bzw. zumindest im Wesentlichen gleich sind.
In 3 ist eine Ausgestaltung veranschaulicht, in dem der Temperatursensor 19 und der Feuchtesensor 20 als MEMS-Sensoren ausgestaltet und jeweils unmittelbar an den Hauptprozessor 23 der Steuerungseinrichtung 16 angeschlossen sind.
In 4 ist eine Ausgestaltung veranschaulicht, in dem der Temperatursensor 19 und der Feuchtesensor 20 in einem gemeinsamen MEMS-Sensor integriert sind und dieser unmittelbar an den Hauptprozessor 23 der Steuerungseinrichtung 16 angeschlossen ist.
Bei einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung erfolgt die Bestimmung des Taupunkts Tau_c aus der Messung der Temperatur T_c und der dazugehörigen relativen Feuchte F_c an oder in der Steuerungseinrichtung 16. Diese Wertepaare erlauben eine Berechnung des Wasserdampfgehalts WDG_c bzw. des Taupunkts Tau_c. Dabei wird davon ausgegangen, dass ohne zusätzliche Effekte der Wasserdampfgehalt der miteinander verbundenen Gasvolumina, nämlich der Gasvolumina im Bereich der Steuerungseinrichtung 16 einerseits und der Einlassöffnung 14 am Kompressorraum 12 andererseits gleich bzw. im Wesentlichen gleich ist. Folglich kann man bei einem Kompressor, welcher Gas, insbesondere Luft, aus seiner Umgebung ansaugt, den Taupunkt in jedem Gasvolumen, welches ebenfalls unmittelbar mit der Umgebung der Einlassöffnung des Kompressors verbunden ist, ermitteln. Der Taupunkt wird dabei ausschließlich vom Wasserdampfgehalt des vom Kompressor angesaugten Gases bestimmt. Der Wasserdampfgehalt ist in gewissen Grenzen unabhängig von Schwankungen der Gastemperatur, kann aber nur indirekt ermittelt werden, indem man Gastemperatur und relative Feuchtigkeit misst. Nach einem vorteilhaften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird hierzu die Gastemperatur T_c und die relative Feuchte F_c an oder in der Steuerungseinrichtung erfasst. Würde eine Wärmequelle zu einer Erhöhung der Temperatur führen, reduziert sich gleichermaßen die relative Feuchtigkeit, da sich der Wasserdampfgehalt durch die Temperaturänderung nicht verändert. Somit kann der Temperatursensor 19 und der Feuchtesensor 20 auch in einem wärmeren Bereich der Maschine, nämlich an oder in der Steuerungseinrichtung platziert werden.
Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich daraus, dass die Platzierung gerade des Feuchtesensors 20 an oder in der Steuerungseinrichtung 16 einer Betauung dieses Feuchtesensors 20 entgegenwirkt. Bei einer Platzierung des Temperatursensors 19 bzw. des Feuchtesensors 20 im Schaltschrank ist von einer relativ geringen Partikelbelastung auszugehen, da Kühlluft für den Schaltschrank grundsätzlich gefiltert wird. Eine Betauung des Temperatursensors 19 oder Feuchtesensors 20 steht zu befürchten, wenn die relative Feuchte sich 100 % nähert. Dies wäre dann der Fall, wenn sich Temperatur und Taupunkt annähern. Bei gleichbleibendem Taupunkt führt also eine Erhöhung der Temperatur zur Verringerung der relativen Feuchte und folglich zu einem verminderten Risiko der Sensorbetauung. Beim Stand der Technik, bei dem Feuchtesensoren an einer Außenseite bzw. am oder im Ausgangsbereich des Kompressors angeordnet sind, besteht nämlich das zusätzliche Risiko, dass sich beim Feuchtesensor bei kälteren Gastemperaturen ein Tauüberzug ausbildet und durch diese Betauung die Messung der relativen Feuchte verfälscht wird bzw. nicht möglich ist. Insofern kann mit der hier vorgeschlagenen Lösung auch dieses Problem überwunden werden.
Durch die Ermittlung des Drucks P_c der Umgebungsluft kann dieser Einfluss auf die Soll-Verdichtungsendtemperatur T_s,VET berücksichtigt werden. Hierdurch wird die Erfassung der Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung der Kompressoranlage eintretenden Gases genauer, und zwar einerseits dahingehend, dass auch Wetterschwankungen berücksichtigt werden, vor allem aber auch, dass bei einer bei Initialisierung der Kompressoranlage falsch eingegebenen Aufstellhöhe über dem Meeresspiegel eine solche falsche Parametrierung durch die tatsächliche Erfassung des Drucks P_c der Umgebungsluft korrigiert werden kann.
Bezugszeichenliste

11: Kompressorblock
12: Kompressorraum
13: Kompressionsmittel
14: Einlassöffnung
15: Auslassöffnung
16: Steuerungseinrichtung
17: Antrieb
18: Stellmittel, Kühlfluidbypassventil
19: Temperatursensor
20: Feuchtesensor
21: Steuerungsgehäuse
22: Platine
23: Hauptprozessor
24: strömungstechnische Ankopplungsmittel
25: zuströmseitige Öffnung
26: Ventilator
27: Fluidkühlkreislauf
28: Wärmetauscher
29: Gehäusebelüftung
30: Kühlluftstromführung
31: Ölabscheider
32: Auslassleitung
33: Einspritzstelle
34: abströmseitige Öffnung
35: Luftfilter
36: Drucksensor
37: Kompressoranlage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 8226378 B2 [0003, 0038]

Claims

Kompressoranlage, insbesondere Schraubenkompressor, zur Verdichtung von Gasen, vorzugsweise Luft, umfassend einen Kompressorblock (11), in dem ein Kompressorraum (12) ausgebildet ist, in dem das Gas über mechanische Kompressionsmittel (13) komprimiert wird, wobei der Kompressorraum (12) eine zuströmseitige Einlassöffnung (14) und eine abströmseitige Auslassöffnung (15) aufweist, und eine Steuerungseinrichtung (16) zur Steuerung eines Antriebs (17) der Kompressionsmittel (13), wobei die Steuerungseinrichtung (16) mit einem Temperatursensor (19) und/oder einem Feuchtesensor (20) in Wirkverbindung steht, um Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung (14) eintretenden Gases zu ermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (19) und/oder der Feuchtesensor (20) an oder in der Steuerungseinrichtung (16) innerhalb der Kompressoranlage angeordnet sind zur Erfassung einer dort herrschenden Temperatur T_c bzw. einer dort herrschenden Feuchte F_c und die Steuerungseinrichtung (16) eine Verarbeitungseinrichtung (23) umfasst, um aus den gemessenen Werten T_c und/oder F_c auf die Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung (14) eintretenden Gases rückzuschließen.
Kompressoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoranlage ein Stellmittel, insbesondere ein Kühlfluidbypassventil, umfasst und dass die Steuerungseinrichtung über entsprechende Steuerbefehle das Stellmittel basierend auf den aus T_c und/oder F_c ermittelten Zustandsbedingungen des eintretenden Gases an der Einlassöffnung (14) ansteuert.
Kompressoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung weiterhin basierend auf den aus T_c und/oder F_c ermittelten Zustandsbedingungen des eintretenden Gases an der Einlassöffnung (14) dazu ausgebildet und eingerichtet ist, die Kompressoranlage derart anzusteuern, dass die Temperatur des verdichteten Gases an der Auslassöffnung (15) des Kompressorraums (12) einer Soll-Verdichtungsendtemperatur T_s,VET folgt.
Kompressoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (16) weiterhin mit einem Drucksensor (36) in Wirkverbindung steht, um auch einen Druckwert P_c zu erfassen und unter Berücksichtigung des Druckwerts P_c auf die Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung (14) eintretenden Gases rückzuschließen.
Kompressoranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auch der Drucksensor (36) an oder in der Steuerungseinrichtung (16) innerhalb der Kompressoranlage angeordnet ist.
Kompressoranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (16) in einem Steuerungsgehäuse (21) aufgenommen ist, wobei der Temperatursensor (19) und/oder der Feuchtesensor (20) ebenfalls innerhalb des Steuerungsgehäuses (21) aufgenommen ist.
Kompressoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (16) ein oder mehrere Platinen (22) mit elektronischen Bauteilen, insbesondere einem Hauptprozessor (23) der Steuerungseinrichtung (16) umfasst und dass der Temperatursensor (19) und/oder der Feuchtesensor (20) ebenfalls auf der einen oder den mehreren Platinen angeordnet ist bzw. sind.
Kompressoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (19) als MEMS-Sensor ausgebildet ist.
Kompressoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Feuchtesensor (20) als MEMS-Sensor ausgebildet ist.
Kompressoranlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (19) und der Feuchtesensor (20) in einem MEMS-Sensor integriert sind.
Kompressoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass strömungstechnische Ankopplungsmittel (24) vorgesehen sind, um den Temperatursensor (19) und/oder den Feuchtesensor (20) an die Umgebung, insbesondere an die Luft in der Umgebung, stromaufwärts der Einlassöffnung (14) anzukoppeln.
Kompressoranlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungstechnischen Ankopplungsmittel (24) entsprechende Öffnungen (25) im Steuerungsgehäuse (21) der Steuerungseinrichtung (16) umfassen.
Kompressoranlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die strömungstechnischen Ankopplungsmittel (24) eine Kühlluftstromführung (30) und/oder einen Ventilator (26) umfassen, um so einen Zuluftstrom zu führen bzw. anzutreiben.
Kompressoranlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (26) als Bestandteil einer Gehäusebelüftung (29) am oder im Steuerungsgehäuse (21) vorgesehen ist.
Kompressoranlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Steuerungsgehäuse (21) eine Kühlluftstromführung (30) zur Führung eines Kühlluftstroms ausgebildet ist, wobei der Ventilator (26) auch den Kühlluftstrom antreibt.
Kompressoranlage nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftfilter (35) vorgesehen und derart in der Kühlluftstromführung (30) angeordnet ist, dass der Zuluftstrom zunächst über den Zuluftfilter (35) geführt wird, bevor er an den Temperatursensor (19) und/oder den Feuchtesensor (20) trifft.
Kompressoranlage nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beabstandung zwischen dem Temperatursensor (19) und dem Hauptprozessor (23) der Steuerungseinrichtung (16) weniger als 30 cm, vorzugsweise weniger als 20 cm und/oder die Beabstandung zwischen dem Feuchtesensor (20) und dem Hauptprozessor (23) der Steuerungseinrichtung (16) weniger als 30 cm, vorzugsweise weniger als 20 cm beträgt.
Kompressoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor (19) unmittelbar an den Hauptprozessor (23) der Steuerungseinrichtung (16) bzw. der Feuchtesensor (20) unmittelbar an den Hauptprozessor (23) der Steuerungseinrichtung (16) angeschlossen ist, insbesondere ohne Zwischenschaltung weiterer Bauteile, Schnittstellen etc.
Kompressoranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoranlage einen Fluidkühlkreislauf (27) aufweist, dessen Kühlleistung über die Stellmittel, wie ein oder mehrere Ventile, eingestellt werden kann und die Steuerungseinrichtung (16) die Kühlleistung des Fluidkühlkreislaufs (27) unter Berücksichtigung der über den Temperatursensor (19) bzw. der über den Feuchtesensor (20) ermittelten Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung (14) einströmenden Gases, insbesondere unter Berücksichtigung der so ermittelten Temperatur T_ein bzw. Feuchte F_ein des an der Einlassöffnung (14) einströmenden Gases, einstellt.
Kompressoranlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellmittel ein Kühlfluidbypassventil (18) umfassen, über das graduell einstellbar ist, welche Menge an Kühlfluid über einen im Fluidkühlkreislauf (27) integrierten Wärmetauscher (28) geführt bzw. an dem Wärmetauscher (28) vorbeigeführt wird.
Verfahren zur Steuerung einer Kompressoranlage, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 20, insbesondere zur Einstellung der Temperatur des verdichteten Gases an einer Auslassöffnung (15) eines Kompressorblocks (11) unter Berücksichtigung von Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung (14) einströmenden Gases, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Temperatursensor (19) bzw. einem Feuchtesensor (20) eine Temperatur T_c und/oder eine Feuchte F_c an oder in einer Steuerungseinrichtung ermittelt wird zur Erfassung einer an oder in der Steuerungseinrichtung herrschenden Temperatur T_c bzw. einer an oder in der Steuerungseinrichtung herrschenden Feuchte F_c und dass aus den gemessenen Werten T_c und/oder F_c auf die Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung (14) eintretenden Gases rückgeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass aus der am Temperatursensor (19) an oder in der Steuerungseinrichtung (16) gemessenen Temperatur T_c und aus der am Feuchtesensor (20) am oder in der Steuerungseinrichtung (16) gemessenen Feuchte F_c für die Luft im Bereich der Steuerungseinrichtung (16) repräsentativer Taupunkt Tau_c oder ein anderer für den Wasserdampfgehalt der Luft im Bereich der Steuerungseinrichtung repräsentativer Wert errechnet und der Taupunkt Tau_c bzw. der für den Wasserdampfgehalt repräsentative Wert WDG_c bei der Festlegung der Soll-Verdichtungsendtemperatur T_s,VET des verdichteten Gases an der Auslassöffnung (15) des Kompressorblocks (11) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur T_c bzw. die Feuchte F_c in einem über die Steuerungseinrichtung geführten Zuluftstrom ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuluftstrom, bevor er auf den Temperatursensor (19) bzw. auf den Feuchtesensor (20) trifft, eine Filterung zur Entfernung von Partikeln durchläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass aus der am Temperatursensor (19) gemessenen Temperatur T_c auf eine Temperatur des Gases T_ein an der Einlassöffnung (14) des Kompressorraums (12) rückgeschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass aus der am Temperatursensor (19) gemessenen Temperatur T_c und der am Feuchtesensor (20) gemessenen Feuchte F_c auf einen Taupunkt T_ein bzw. einen Wasserdampfgehalt WDG_ein des Gases an der Einlassöffnung (14) des Kompressorraums (12) rückgeschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoranlage über einen einstellbaren Fluidkühlkreislauf gekühlt wird, um eine tatsächliche Verdichtungsendtemperatur Ist-Verdichtungsendtemperatur T_I,VET möglichst nahe an einer Soll-Verdichtungsendtemperatur T_S,VET zu halten, wobei hierbei die Kühlleistung des Fluidkühlkreislaufs unter Berücksichtigung der Zustandsbedingungen des an der Einlassöffnung der Kompressoranlage einströmenden Gases, insbesondere unter Berücksichtigung der so ermittelten Temperatur T_ein bzw. der so ermittelten Feuchte F_ein eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleistung des Kühlfluidkreislaufs über eine Bypassregelung eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass über einen Drucksensor (36) an oder in der Steuerungseinrichtung (16) ein Druck, der in der Umgebung der Steuerungseinrichtung (16) herrscht, ermittelt wird.