BEKOMAT. 1 Kondensatableitung Kondensatmengen Allgemeines Kondensatmengenberechnung... 4

Transkript

1 1

2 Inhaltsverzeichnis 1 Kondensatableitung Kondensatmengen Allgemeines Kondensatmengenberechnung Jahreskondensatmenge Klimaeinflüsse Kondensatverunreinigungen Angesaugte Schadstoffe Kompressorschmieröl ph-wert / Aggressivität des Kondensates Verdichterabrieb Korrosionsanteile Sonstige Kondensatverunreinigungen Kondensatabscheidung Kondensatableiter Manuelles Ableiten Schwimmergesteuerte Ableiter Zeitabhängig gesteuerte Magnetventile Elektronisch niveaugeregelte Kondensatableiter Installation von Kondensatableitern

3 1 Kondensatableitung Beim Verdichten atmosphärischer Luft fallen als Nebenprodukte Wärme und je nach Luftfeuchte und Temperatur mehr oder weniger große Mengen Kondensat an. Der in der atmosphärischen Luft enthaltene Wasserdampf fällt immer dann in Form von Kondensat aus, wenn es durch Abkühlen der verdichteten Luft zum Unterschreiten des Drucktaupunktes kommt. Dies geschieht im Nachkühler des Kompressors, in Druckluftleitungen, Speicherkessel und Kältetrocknern. Kondensat in Druckluftanlagen ist zumeist sehr stark verschmutztes Wasser, welches eine Unzahl an Verunreinigungen enthält; Verunreinigungen, die aus der Atmosphäre angesaugt und im Nachkühler des Kompressors sowie im Kältetrockner zum größten Teil in der Kondensationsphase vom Wasserdampf aus der Druckluft ausgewaschen werden. Hinzu kommt bei ölgeschmierten Kompressoren noch ein sehr großer Ölanteil, der über mg/l (Tabelle 1) erreichen kann. Korrosionspartikel aus Rohrleitungen, Kühlern und Abscheidern findet man ebenfalls in nicht unerheblichen Mengen im Kondensat. Anlage Tag der Probeentnahme Anteil Kohlenwasserstoffe vor Öl Wasser Trenner (mg/l) (Mittelwert aus 3 Analysen) 2 x öleingespritzter Schraubenverdichter 3 x öleingespritzter Schraubenverdichter x 2 stufiger Kolbenverdichter x öleingespritzter Schraubenverdichter 1 x 2 stufiger Kolbenverdichter Tabelle 1: Ölanteil in Verdichter- Kondensaten 3

4 1.1 Kondensatmengen Allgemeines Bevor auf den Zustand und die Behandlung des Kondensates eingegangen wird, stellt sich die Frage nach den Kondensatmengen, die bei der Verdichtung atmosphärischer Luft entstehen. Unsere Luft enthält Wasser in Form von Wasserdampf. Mit steigender Temperatur steigt der mögliche Wasserdampfgehalt progressiv an. Der maximale Wasserdampfgehalt 100 %ig gesättigter Luft in Abhängigkeit von der Temperatur ist in Tabelle 2 auf Seite 9 dargestellt. Die Temperatur, bei der die Luft 100 % gesättigt ist, nennt man Taupunkt. Wird der Taupunkt durch Abkühlung unterschritten, kondensiert überschüssiger Wasserdampf aus. Ist die Luft nur zum Teil gesättigt, so gibt man dies mit der Relativen Feuchte RF in % an. Die Temperatur, bei der verdichtete Luft zu 100 % gesättigt ist, nennt man Drucktaupunkt. Da verdichtete Luft ungefähr das gleiche Wasseraufnahmevermögen pro Volumeneinheit hat wie atmosphärische Luft, entspricht der Drucktaupunkt praktisch dem o.g. Taupunkt. Durch die mit der Verdichtung einhergehende Volumenverkleinerung (Bild 1, Seite 8) fällt zwangsweise überschüssiger Wasserdampf als Kondensat an, besonders wenn nach dem Verdichtungsprozess die Luft abgekühlt und der Drucktaupunkt unterschritten wird Kondensatmengenberechnung Aus diesen Grundsätzen läßt sich mit folgender Gleichung die anfallende Kondensatmenge ermitteln. Hierzu muß auch die Volumenänderung in Abhängigkeit zur Temperatur berücksichtigt werden, da die Leistungsangaben für Verdichter sich in der Regel auf eine Ansaugtemperatur von T 0 = 293 K (20 C) beziehen. Grundlage ist die allgemeine Gasgleichung: p V = konst T damit gilt für die Ansaugbedingungen bei pe = p 0 V E V E T E = V 0 T 0 = Eingangsvolumenstrom bei Umgebungsbedingungen V 0 T E = Nennvolumenstrom bei 20 C (293 K), 1 bar und ohne Wasserdampf (meist Prospektwert) = Umgebungstemperatur (Eingangs- oder Ansaugtemperatur) T 0 p E p0 = Normtemperatur 20 C = Ansaug- (Eingangs-) druck = Normdruck 1 bar (abs) 4

5 Die Kondensatmenge ergibt sich aus der Differenz zwischen den verbleibenden Wasserdampfmengen von angesaugter und verdichteter Luft. M K = V E x E ϕ E V x 1 1 ϕ 1 daraus ergibt sich mit: p 0 V 0 T 0 = p E V E p 1 V 1 = T E T 1 M K T E p E T 1 p E x E ϕ E T E x 1 ϕ 1 T 1 M K = V 0 x E ϕ E x 1 ϕ 1 = V 0 T p T E T p E p = Kondensatmassenstrom = Volumenstrom der verdichteten Luft mit p V 1 1 x E x 1 ϕ E ϕ 1 p E = Wassergehalt der Ansaugluft, 100 % (g/m³) = Wassergehalt der Druckluft, 100 % (g/m³) = Relative Feuchte der Eingangsluft = Relative Feuchte der verdichteten Luft = Ansaugdruck (bar abs ) p 1 = Druck der Druckluft (bar abs ) Betrachtet man nun einen wassergekühlten Verdichter an einem heißen, feuchten Sommertag: V 0 T E ϕ E ϕ 1 T 1 p 1 = 900 m³/h = 308 K (35 C) = 85 % = 100 % = 315 K (42 C) = 11 bar Aus der Taupunkttabelle ergibt sich für x E x 1 = 39,29 g/m³ = 55,99 g/m³ M K = , 29 0, 85 55, = MK 3, ( 33, 4 5, 2 ) = 945, 56 28, 2 = 26, 665 l/h 5

6 Derselbe Verdichter produziert an einem kühlen Tag folgende Kondensatmenge: T E ϕ E T 1 = 274 K (1 C) = 70 % = 288 K (15 C) M K = 3, , 49 0, 7 12, M K = 841, 18 ( 3, 14 1, 22 ) = 841, 18 1, 92 = 1, 615 l/h Läuft der Verdichter bei - 15 C, folgt für m K : T E ϕ E T 1 = 258 K (1 C) = 70 % = 288 K (15 C) M K = 3, , 38 0, 7 12, M K = ( 0, 97 1, 29 ) = 792, 06 ( 0, 32 ) = 0, 253 l/h 792, 06 Es ist ein negativer Wert entstanden.dies bedeutet, daß die Druckluft sogar nach dem Kompressor- Nachkühler noch nicht zu 100 % gesättigt ist - es fällt kein Kondensat aus. Wird die Druckluft in einem nachgeschalteten Kältetrockner auf einen Drucktaupunkt 275 K (2 C) abgekühlt, fällt wieder Kondensat an: MK = 792, 06 1, 38 0, 7 4, M K = ( 0, 97 0, 40 ) = 792, 06 0, 57 0, 451 l/h 792, 06 = 6

7 Die Jahres-Durchschnittswerte liegen in Mitteleuropa bei ca. t = 9 C und ϕ = 70 %, daraus folgt beim selben Kompressor: T E ϕ E T 1 = 282 K (9 C) = 70 % = 293 K (20 C) M K = ( 6, 15 1, 62 ) = 865, 74 4, 53 3, 922 l/h 865, 74 = Das sind 15 % der Spitzenkondensatmenge, die an einem heißen, feuchten Sommertag entsteht Jahreskondensatmenge Zur Ermittlung der Jahreskondensatmenge sind die jeweilige Monatsdurchschnittstemperatur und die durchschnittliche relative Feuchte als Berechnungsgrundlage heranzuziehen. Diese Daten erhält man von den entsprechenden Wetterämtern. Für einen ideellen Verdichter, der das ganze Jahr ohne Unterbrechung unter Vollast fährt und dem ein Kältetrockner mit einem Drucktaupunkt von 2 C nachgeschaltet ist, gelten folgende Werte: V 0 p 1 = m³/h = 10 bar t Betrieb A T 1 = h/jahr = 100 % (Auslastung) = 10 K über Umgebungstemperatur, jedoch mindestens 20 C Aufstellungsort: Aachen (Daten des Deutschen Wetteramtes) Tabelle 3 auf Seite 10 zeigt anschaulich, welche Kondensatmengen in den einzelnen Monaten anfallen und wie sich diese auf den Verdichternachkühler und den Kältetrockner verteilen. Verdichter laufen in der Regel nicht immer volle Leistung, sondern arbeiten intermittierend und sind unterschiedlich ausgelastet. Mit nachfolgender Formel kann die Jahreskondensatmenge einfach näherungsweise für Mitteleuropa ermittelt werden: MK = 7, V t 1 t 2 A M K V t 1 t 2 A = Kondensatmenge (m³/jahr = Verdichterleistung (m³/h) = Maschinenlaufzeit (h/tag) = Maschinenlaufzeit (Tage/Jahr) = Auslastungsfaktor während der Laufzeit 7

8 p = 0 bar p = 10 bar 10 m³ 1 bar (abs) 35 C 80 % RF 10 x 39,286 x 0,8 = 314,288 g H 2 O 1 m³ 11 bar (abs) 35 C 100 % RF = 39,286 g H 2 O Da die verdichtete Luft nur noch 39,286 g Wasser binden kann, fällt der Rest von den angesaugten 314,288 g - 39,286 g = 275,002 g als Kondensat an. Bild 1: Wasseraufnahmevermögen von Luft in Abhängigkeit vom Volumen 8

9 Taupunkt [ C] g/m³ Taupunkt [ C] g/m³ Taupunkt [ C] g/m³ Taupunkt [ C] g/m³ , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,0001 Tabelle 2 : Wassergehalt 100 % ig gesättigter Luft 9

10 Monat durchschnittliche Tages Temperatur durchschnittliche relative Feuchte Nachkühler Kondensatmenge * Kältetrockner Gesamt JANUAR FEBRUAR MÄRZ APRIL MAI JUNI JULI AUGUST SEPTEMBER OKTOBER NOVEMBER DEZEMBER 3,0 C 0,6 C 4,0 C 8,8 C 13,6 C 13,8 C 18,0 C 16,4 C 14,9 C 10,5 C 2,5 C 6,1 C 85 % 72 % 81 % 72 % 74 % 75 % 69 % 73 % 78 % 78 % 86 % 80 % l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l * Jahres Kondensatmenge : durchschnittliche Monats Kondensatmenge : l l l l l l Tabelle 3: Durchschnittliche Kondensatmenge pro Monat Klimaeinflüsse Wie im Punkt Kondensatmengenberechnung bereits ausgeführt, haben Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit direkten Einfluß auf die anfallende Kondensatmenge. Deshalb ist es naheliegend, Bereiche ähnlichen Klimas unter dem Gesichtspunkt des Wasserdampfgehaltes in der Atmosphäre zu Zonen zusammenzufassen, wo die Auslegung von Kondensattechnikgeräten also Kondensatableitern und Kondensataufbereitungsgeräten in bestimmten Grenzen gleich ist. Grundlage für eine solche Klimazoneneinteilung ist also die Kombination der meterologischen Werte von Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeit, welche ja auch Grundlage zur Kondensatberechnung sind. Dadurch bedingt werden wir eine Zonenkarte erhalten, die nicht deckungsgleich ist mit einer üblichen Temperaturverlaufskarte oder einer einer Karte der Verteilung von relativer Luftfeuchtigkeit, wie sie in der Meterologie Verwendung findet.. BEKO verwendet seit dem Jahr 2000 eine Klimakarte, die drei Klimazonen aufweist. Diese Klimazonen rot blau grün, zeigen drei Gebiete der Erde, die Auslegungsdaten von BEKO- Erzeugnissen festlegen. Dabei bedeuten die Klimazone : rot - feucht-warmes bis tropisches Klima, vorwiegend in äquatornahen Küsten- und Großgewässerbereichen, wie Amazonas und Kongo. blau - gemäßigtes Klima, wie in Mittel- und Südeuropa, weiten Teilen der USA, Nord- und Südafrika, Südamerika und einige asiatische Gebiete. grün - trockenes und/oder kühles Klima, vorwiegend äquatorferne und erdpolnähere Gebiete und kontinentales Klima, wie Nordeuropa, Nordamerika, Zentralasien und Zentralaustralien. 10

11 Klimazonen Max. Kompressorleistung Max. Trocknerleistung Max. Filterleistung Klimazone m³/min. m³/min. m³/min. BEKOMAT 20/21 BEKOMAT 12 BEKOMAT 13 BEKOMAT 14 BEKOMAT 16 grün blau rot grün blau rot grün blau rot grün blau rot grün blau rot 5,0 4,0 2,5 8,0 6,5 4,0 35,0 30,0 20,0 150,0 130,0 90,0 1700,0 1400,0 1000,0 10,0 8,0 5,0 16,0 13,0 8,0 70,0 60,0 40,0 300,0 260,0 180,0 3400,0 2800,0 2000,0 50,0 40,0 25,0 80,0 65,0 40,0 350,0 300,0 200,0 1500,0 1300,0 900,0 Auskünfte zu den Klimazonen geben weltweit unsere Vertriebspartner, Niederlassungen, BEKO Deutschland oder schauen Sie auf unsere Homepage 11

12 1.2 Kondensatverunreinigungen Angesaugte Schadstoffe Kompressornachkühler, Kältetrockner und andere Wärmetauscher, in denen es durch Drucktaupunktunterschreitung zur Auskondensation von Wasserdampf kommt, haben die gleiche Wirkung wie Luftwäscher. In der Kondensationsphase, die in der Regel in sehr turbulentem Zustand eintritt, wird eine sehr große Menge von Luftschadstoffen, die vom Kompressor aus der Atmosphäre angesaugt werden, von den entstehenden Wasseraerosolen (feinste Kondensattröpfchen) eingefangen. Fast alle Luftschadstoffe, wie z.b. Schwermetallverbindungen, Kohlenwasserstoffe, Lösungsmittel sowie eine große Zahl verschiedenster Mikrostäube gelangen somit ins Kondensat und werden hier aufkonzentriert. An einem heißen Sommertag werden z.b. die Schadstoffe aus 35 m³ angesaugter Luft in einer Kondensatmenge von ca.1 l aufkonzentriert. Im Winter können dies sogar bis zu 370 m³ Umgebungsluft pro Liter Kondensat sein (Kapitel 1.1.2). Geht man nun davon aus, daß der Wirkungsgrad der Luftwäsche aufgrund der geringen Kondensationsmenge im Winter nicht so effektiv arbeitet wie im Sommer, so könnte man durchaus annehmen, daß die Konzentration der Verunreinigungen im Kondensat bis zu 300-mal größer ist als in der Luft Kompressorschmieröl Bei ölgeschmierten Kompressoren gelangt während des Verdichtungsprozesses zwangsläufig ein Teil des Schmieröles in die Druckluft. Auch wenn die Konzentration in der Luft oft sehr niedrig ist, so muß auch hier wieder der Aufkonzentrationsfaktor durch die unter beschriebene Luftwäsche in Betracht gezogen werden. Eine 30- bis 300-mal höhere Konzentration im Wasser gegenüber Luft ist durchaus nachweisbar. Vom TÜV Rheinland wurden im Jahre 1988 vier verschiedene Verdichterstationen analysiert. Tabelle 1 auf Seite 3 gibt Auskunft über die Kohlenwasserstoffkonzentration am Eintritt eines Öl-Wasser-Trenners Aggressivität des Kondensates Kondensat ist verflüssigter kondensierter Wasserdampf, der die physikalische Eigenschaft hat, alle Umgebungsbestandteile an sich zu binden oder sogar chemische Verbindungen sehr schnell eingeht, z.b. Bildung von Kohlensäure und schwefliger Säure. Damit liegt der ph-wert des Kondensates meist im sauren Bereich (Bild 2, Seite 13). Speziell die Aufkonzentration von Luftschadstoffen im Kondensat führt dazu, daß der ph-wert in Einzelfällen sogar bis unter 4 abfallen kann. Gelangt nun Kompressorenschmieröl ins Kondensat, verändert sich der ph-wert. Da Öl in der Regel einen ph-wert von 10 aufweist, wirken sich Ölbeimengungen im Kondensat neutralisierend aus. Dies ist auch der Grund, warum Kondensat aus ölgeschmierten Verdichtern meist nicht so aggressiv ist (Bild 3, Seite 13) wie Kondensat aus ölfreien Verdichtern. 12

13 sauer neutral basisch Säure Lauge Bild 2: ph - Wert ph Wert ph Wert Eigenschaft ölfreie Verdichtung 4 7 meist aggressiv mit starker Korrosionswirkung ölgeschmierte Verdichtung 6,5 8 meist neutral und wenig aggressiv, je größer der Ölanteil Bild 3: ph - Wert von Verdichterkondensaten Verdichterabrieb Bei Kolbenverdichtern, insbesondere bei ölfreien Kolbenverdichtern, kommt es zum Abrieb an Dichtungsringen. Der Abrieb besteht z.b. aus feinsten Teflon- und/oder Graphitteilchen, die ebenfalls im Kondensat aufkonzentriert werden. Aber auch bei Schraubenverdichtern finden sich Schwermetalle, Chrom, Vanadium und Kupfer, ebenso wie beim Kolbenverdichter Korrosionsanteile Rohrleitungen, Wärmetauscher, Speicherkessel, Filtergehäuse und Drucklufttrockner werden meist von 100 % gesättigter und übersättigter Druckluft beaufschlagt. Sie unterliegen damit einer permanenten Kondensat-Tropfenbeaufschlagung. Hierdurch bildet sich in diesen Systemen eine zum Teil sehr aggressive Umgebung, wie wir sie in der Atmosphäre nur äußerst selten vorfinden. Sämtliche Materialien, die zur Korrosionsbildung neigen, wie Stahl, unbehandeltes Aluminium, Kupfer usw. werden angegriffen, und die hierbei entstehenden Korrosionsprodukte gelangen ins Kondensat. Rohrleitungs- und Aufbereitungssysteme nach ölfreien Verdichtern unterliegen in der Regel einer wesentlich intensiveren Korrosion als solche nach ölgeschmierten Verdichtern. Hier wirkt sich der in Kapitel beschriebene Einfluß des niedrigen ph-wertes aus, während dies bei ölgeschmierten Kompressoren durch die basische Wirkung des Öls kompensiert wird. Bei unbehandelten Stahlrohren geringer Qualität können bis zu 2 % des Kondensates aus Korrosionsprodukten bestehen. Dies sind teilweise Metallpartikel bis zu einer Kantenlänge von 5 mm. 13

14 1.2.6 Sonstige Kondensatverunreinigungen Kondensat wird immer am tiefsten Punkt von Abscheidern, Filtern, Trocknern und Speicherkesseln gesammelt. Hier fallen aber auch alle anderen Partikel an, die sich in einem Druckluftsystem befinden. Hierbei kann es sich um Rostpartikel, Schweißschlacken, Dichtungsteile, Schweißelektrodenreste usw. handeln. Es wurden sogar schon ganze Elektrodenkartons in Druckluftnetzen gefunden. 1.3 Kondensatabscheidung Wird durch Taupunktunterschreitung in Kühlern, Rohrleitungen, Speicherkesseln und Trocknern Kondensat erzeugt, so liegt dieses zunächst einmal als feines Wasseraerosol bzw. als feine Wassertropfen vor und wird von der Druckluft als Schwebeteilchen (Aerosol) getragen. Es muß nun dafür gesorgt werden, daß diese feinen Tröpfchen zu großen Tropfen vereint werden, damit sie sich durch den Einfluß der Schwerkraft nach unten abscheiden. Dies geschieht durch Ausnutzen des Zykloneffektes in sogenannten Zyklonabscheidern, durch Koalieren in Filtergeweben, an Wärmetauscheroberflächen, an Rohrleitungswänden und an Speicherkesselwänden. In allen Abscheidern, Filtern, Wärmetauschern und Trocknern muß dafür gesorgt werden, daß das Kondensat am tiefsten Punkt in turbulenzfreien Zonen gesammelt wird. Dort kann es dann aus dem Druckluftsystem abgeleitet werden. 1.4 Kondensatableiter Manuelles Ableiten Das Kondensatableiten über handbetätigte Ventile ist heutzutage nicht mehr Stand der Technik. Die hohen Personalkosten rechtfertigen immer den Einsatz automatischer Kondensatableiter. Darüber hinaus ist dies eine recht unzuverlässige Methode, da nur sporadisch Kondensat abgelassen wird, und nicht, wenn es aufgrund der angefallenen Menge notwendig ist Schwimmergesteuerte Ableiter Eine auf den ersten Blick sinnvollere Lösung scheint hier der Einsatz von schwimmergesteuerten Kondensatableitern (Bild 4, Seite 15) zu sein. Diese aus der Dampftechnik in die Drucklufttechnik übernommene Lösung überzeugt zunächst durch die Tatsache, daß anfallendes Kondensat in einem Behälter gesammelt wird, um bei einem gewissen Füllstand abgelassen zu werden. Die Auftriebskraft eines Schwimmers, der im Kondensat auftreibt, wird dazu benutzt, entweder einen Ventilsitz zu öffnen oder einen elektromagnetischen Schaltimpuls zu erzeugen. Bei rein mechanisch 14

15 betätigten Schwimmerableitern wird die Auftriebskraft des Schwimmers dazu benutzt, einen Ventilsitz zu öffnen. Aufgrund der durch die Baugröße des Schwimmers begrenzten Auftriebskraft des Ventiltriebs lassen sich Ventilsitzdurchmesser von 0,5 bis 2 mm realisieren. Dabei liegt die Hublänge des Ventilstößels häufig nur bei 25 bis 50 % des Sitzdurchmessers. Führt man sich die bereits eingangs beschriebenen starken Schmutzanteile des Kondensats vor Augen, sind die Probleme vorprogrammiert. Nicht mehr schließende Ventilsitze führen zu permanenten teuren Druckluftverlusten, oder durch eine klemmende Mechanik öffnet das Ventil nicht, und das Luftnetz wird mit Kondensat überflutet. Die Folge dieser Risiken ist ein verhältnismäßig hoher regelmäßiger Wartungsaufwand, der allerdings in letzter Konsequenz weiter mit großen Unsicherheitsfaktoren behaftet ist, weil an derartigen Ableitern Fehlfunktionen nicht überwacht werden und optisch nicht erkennbar sind. Das primäre Problem jeder schwimmergesteuerten Kondensatableitung ist der mechanische Teil. So neigen die mit dem Kondensat abgeleiteten Öle zum Verharzen und Verkleben. Damit wird zum einen die Funktion der Mechanik beeinflußt oder außer Betrieb gesetzt, zum anderen werden die Auftriebskörper von diesen verharzenden Anteilen belegt. Als Folge werden die Antriebskräfte verändert und die Funktion des Ableiters ist nicht mehr gewährleistet. In diesem Fall bringt auch eine elektronische Überwachung des Füllstandes nichts mehr, weil der Schwimmer nicht mehr den tatsächlichen Füllstand im Behälter registriert. Bild 4: Prinzipielle Darstellung eines Schwimmerableiters 15

16 1.4.3 Zeitabhängig gesteuerte Magnetventile Häufig werden, insbesondere bei verhältnismäßig kleinen Kompressorstationen, zeitgesteuerte Magnetventile eingesetzt. Diese zeichnen sich in der Regel dadurch aus, daß bei kompakter Bauweise relativ große Ventilsitze mit Sitzdurchmessern bis 3 mm vorhanden sind. Diese Ventile werden über Zeitsteuerung intervallweise für 1 bis 10 s geöffnet und leiten das Kondensat ab. Eine auf den ersten Blick preiswerte und praktikable Art und Weise der Kondensatableitung. Bei näherer Untersuchung muß man jedoch leider von einer der zuverlässigsten Verfahren der Energieverschwendung sprechen. Wie bereits beschrieben, ist der Kondensatanfall einer Druckluftanlage nicht konstant, sondern wechselt permanent entsprechend Temperatur und Luftfeuchte. Demzufolge geschieht die Einstellung der Intervall- und Ablaßzeiten im Regelfall zu Zeiten hohen Kondensatsanfalls, also an heißen, schwülen Sommertagen. Um sicherzugehen, daß auch wirklich die gesamte Kondensatmenge abgeleitet wird, kommt noch ein Sicherheitszuschlag dazu. Man stellt das Ventil so ein, daß in jedem Fall noch ein Abblasen von Druckluft festzustellen ist. Legt man in diesem Fall einen heißen, schwülen Sommertag, eine Ansaugtemperatur von etwa 35 C und eine relative Luftfeuchte von rund 80 % zugrunde, saugt der Kompressor pro m³ Luft ca. 31,5 g Wasserdampf an. Sinkt die Temperatur während der Nacht auf 25 C bei gleichbleibender Luftfeuchte, so werden nur noch etwa 18,3 g Wasserdampf angesaugt. Das bedeutet, daß innerhalb eines einzigen Tages Feuchteschwankungen von rund 40 % auftreten (Tabelle 2, Seite 9). Geht man in der Taupunkttabelle weiter und nimmt z.b. einen sehr kalten Wintertag (Januar 1991 mit -17 C), so stellt man fest, daß an solchen Tagen nur noch rund 1 g Wasserdampf pro angesaugtem m³ Luft enthalten ist. Inspiziert man an solchen Tagen die Einstellung der Magnetventile, so steht diese fast immer in der Sommereinstellung. 16

17 Zur Berechnung des jährlichen Druckluftverlustes kann ein kleines Berechnungsprogramm in Microsoft-Excel genutzt werden, welches bei BEKO verfügbar ist: Außer der Tatsache, daß Betriebsstörungen bei zeitgesteuerten Magnetventilen nicht angezeigt werden, kommt bei ölgeschmierten Kompressoren noch ein weiterer Aspekt hinzu. Durch die im Magnetverschluß entstehenden hohen Geschwindigkeiten in Verbindung mit mehrfachen Umlenkungen werden im Kondensat enthaltene Ölpartikel mikrodispers zerschlagen und durch die Luftreibung gleichnamig elektrisch geladen. Die Folge dieses Effekts ist die Bildung von stabilen Emulsionen, deren Aufbereitung mit weiteren hohen Kosten verbunden ist. 17

18 1.4.4 Elektronisch niveaugeregelte Kondensatableiter Eine wirkliche Lösung des Kondensatproblems ist, der Einsatz des kapazitiv elektronisch niveaugeregelten Kondensatableiters BEKOMAT (Bild 5), der sich seit fach bewährt hat. Bei diesen Kondensatableitern wird der Füllstand des Behälters über ein absolut mechanikfreies schmutzunempfindliches Sondensystem erfaßt. Dieses Sondensystem ist in der Lage, jedes Kondensat bis hin zu Reinöl sicher zu detektieren. Aufgrund der integrierten Zwei-Punkt-Messung entfällt jede Einstellung auf wechselnde Betriebsdrücke und unterschiedliche Kondensatviskositäten. Kondensat tropft durch die Eintrittsöffnung (1) und sammelt sich im Behälter (2). Das Membranventil ist geschlossen, da über die Vorsteuerleitung (3) und das Magnetventil (4) ein Druckausgleich über der Ventilmembrane (5) erfolgt. Die größere Fläche oberhalb der Membrane bewirkt eine hohe Schließkraft. Der Ventilsitz bleibt leckfrei verschlossen. Bild 5: Der BEKOMAT steht in verschiedenen Ausführungen zur Verfügung Hat sich der Behälter (2) mit Kondensat gefüllt, so daß der kapazitive Niveausensor (6) am Maximumpunkt (Ni 2)Signal meldet, wird das Magnetventil umgeschaltet und der Bereich oberhalb der Ventilmembrane entlüftet. Die Ventilmembrane hebt sich vom Ventilsitz (7) ab, der Überdruck im Gehäuse drückt das Kondensat in die Auslaufleitung (8). Die BEKOMAT - Elektronik ermittelt nun die Absinkgeschwindigkeit bis zum Minimumpunkt (Ni 1) und errechnet daraus exakt die notwendige Ventilöffnungszeit. Das Ventil wird leckfrei verschlossen, bevor es zum Druckluftaustritt kommt. Ist der Kondensatabfluß nach Erreichen des Maximumpunktes (Ni 2) gestört, (verstopfte Ablaufleitung, defekte Membrane), wird nach 60 Sekunden der Alarmmodus ausgelöst. Die rote Leuchtdiode blinkt, eine Störmeldung kann als potentialfreies Signal über das Alarmrelais abgegriffen werden. In diesem Zustand wird das Magnetventil alle 4 Minuten für 7,5 Sekunden geöffnet. Ein im drucklosen Zustand gefüllter BEKOMAT wird dadurch unter Druck selbständig wieder alarmfrei. Heute, etwa 20 Jahre nach Markteinführung des BEKOMAT, hat sich die Anzahl der Gerätevariationen um viele anwendungs-spezifische Sonderausführungen erhöht. Bitte kontaktieren Sie uns. Unsere Adressen und Telefonnummern finden Sie auf unserer Homepage 18

19 Den BEKOMAT gibt es in der Standard-Version mit einem seewasserbeständigen Aluminiumgehäuse, das im Kokillenguß-Verfahren hergestellt wird. Es ist innen und außen glasperlengestrahlt, außen mit Lack und innen KTL-imprägniert. Für aggressive Kondensate (z.b. aus ölfreien Verdichtern) ist das Aluminiumgehäuse bei der CO-Version innen und außen mit einer Hartcoat-Schicht versehen, was zu einer besseren Materialbeständigkeit führt. Handelt es sich um extrem aggressive Kondensate, wie sie z.b. in der Sondergasverdichtung anfallen, wird der BEKOMAT in Edelstahlausführung angeboten. Des weiteren gibt es einen BEKOMAT in eigensicherer Ausführung mit PTB-Zulassung für Ex-Bereiche und zusätzlich mit BVS-Zulassung für den Bergbau. Der BEKOMAT kann, je nach Ausführung, für Betriebsdrücke bis 63 bar und Temperaturen von -20 C (mit optionaler Heizung) bis +60 C eingesetzt werden. Somit wird praktisch für fast jeden Einsatzfall eine Lösung angeboten Bild 6: Funktionsschema des Kondensatableiters BEKOMAT 19

20 1.4.5 Installation von Kondensatableitern Eine zuverlässige Funktion des Kondensatableiters BEKOMAT ist nur dann gewährleistet, wenn dieser ordnungsgemäß installiert wird. Die auf den folgenden Seiten dargestellten Installationsbeispiele sollen lediglich einen Auszug aus den in der Praxis möglichen Installationsvarianten darstellen. Wir haben die Erfahrung gemacht, daß die meisten in der Praxis auftretenden Störungen des BEKOMAT auf eine unsachgemäße Installation zurückzuführen sind. Deshalb können wir nur immer wieder raten, unsere Installationshinweise unbedingt zu beachten, um Geld und Zeit zu sparen. BEKOMAT 12 BEKOMAT 14 BEKOMAT 16 Mehrere Kondensatstellen niemals gemeinsam entwässern. Die Druckdifferenz zwischen den Ablaßstellen bewirkt in der Kondensatablaufleitung eine Bypass-Strömung. Ein kontinuierliches Entwässern ist nicht mehr möglich. 20

21 BEKOMAT 13 BEKOMAT 14 BEKOMAT 16 < min. 90 mm < min. 110 mm < min. 185 mm < < < Das Kondensat muß immer mit Gefälle zufließen. Ist eine Kondensatableitung aus Platzgründen (z.b. zu geringe Bodenfreiheit unter einem Kessel) nur am unteren Kondensatanschluß "IN" möglich, muß in jedem Fall eine separate Luftpendelleitung in das zu entwässernde Gefäß über Kondensatniveau zurückgeführt werden, um Be- und Entlüftung des BEKOMAT zu gewährleisten. Bei einer Kompressorleistung > 40 m³/min ist der BEKOMAT generell mit Kondensatzulauf und separater Luftpendelleitung zu versehen, wie in den Abbildungen oben dargestellt. Der BEKOMAT 16 sollte wegen der großen Kondensatmengen immer mit einer separaten Luftpendelleitung installiert werden. Achtung! Am Anschluß der Luftpendelleitung muß der gleiche Druck vorliegen wie am Kondensatanschluß. Außerdem muß darauf geachtet werden, daß diese über Kondensatniveau in das zu entwässernde Gefäß zurückgeführt wird. 21

22 Der BEKOMAT 16 ist für große Kondensatmengen vorgesehen. Die Installation ist somit generell mit einer Kondensatzulaufleitung und einer separaten Luftpendelleitung zur Be- und Entlüftung durchzuführen. Achtung! Am Anschluß der Luftpendelleitung muß der gleiche Druck vorliegen wie am Kondensatanschluß. Außerdem muß darauf geachtet werden, daß diese über Kondensatniveau in das zu entwässernde Gefäß zurückgeführt wird. Bei Entwässerung im Leitungs-system den BEKOMAT immer nur am tiefsten Punkt installieren. Am besten eignet sich hierfür ein Hosenrohr. Die Bodenfreiheit unter dem zu entwässernden Gefäß muß mind. BEKOMAT 21: 77 mm BEKOMAT 12: 63 mm BEKOMAT 13: 90 mm BEKOMAT 14: 110 mm BEKOMAT 16: 185 mm betragen, damit dieses vollständig geleert werden kann. 22

23 Die Zulaufleitung muß ein kontinuierliches Gefälle zum BEKOMAT (alle Typen) haben. Die Be- und Entlüftung des BEKOMAT ist sonst nicht gewährleistet. Ist als Zulaufleitung zum BEKOMAT (alle Typen) ein Schlauch verlegt, so muß dieser kontinuierliches Gefälle und den vorgeschriebenen Mindestquerschnitt aufweisen, da sonst die Be- und Entlüftung des BEKOMAT nicht gewährleistet ist. Technische Änderungen und Irrtümer ausgeschlossen! Stand:

24 BEKO TECHNOLOGIES GMBH Im Taubental 7 Tel Neuss Fax beko@beko.de 24