Bei der Vakuumerzeugung Energie sparen - frequenzgesteuerte Vakuumpumpen

Transkript

1 Bei der Vakuumerzeugung Energie sparen - frequenzgesteuerte Vakuumpumpen Baulehrschau Sondertag Landwirtschaftskammer Nordrhein-Westfalen am 17. Januar 2008 L. Daßler LKV Sachsen

2 Vakuumpumpen

3 Ölschieberpumpen

4 Wasserringpumpen Quelle: WestfaliaSurge

5 Drehkolbenpumpen Quelle: Kaeser

6 Drehkolbenpumpen Prinzip Quelle: Kaeser

7 Aufbau - Funktionsweise Die beiden Wälzkolben rotieren berührungsfrei. Das Synchrongetriebe gewährleistet den berührungsfreien Lauf. Im Förderraum ist deshalb keine Schmierung notwendig. Daraus resultiert eine ölfreie Förderung und Verdichtung. Quelle: Kaeser

8 Drehkolbenpumpen Quelle: Kaeser

9 Drehkolbenpumpen Quelle: Lely

10 Drehkolbenpumpe - Filter

11 Drehkolbenpumpe - Filter

12 Frequenzgesteuerte Ölschieberpumpe

13 Lactivac- Seitenkanalverdichter Quelle: GM

14 Quelle: GM

15 Sicherheitsventile

16 Sicherheitsventil

17 Temperatur

18 Problem Temperatur Bei niedrigen Drehzahlen geringer Luftdurchsatz und damit geringe Kühlung des Blockes aber auch des Motors! Hinzu kommt die geringere Wärmeaufnahmekapazität bei Unterdruck. Deshalb muss der Umrichter auf eine untere Frequenz begrenzt werden. Die Frequenzumrichter sind auf Stromstärke zu begrenzen, da bei niedriger Drehzahl die Spannung und die Frequenz gering ist. Die Kraft der Pumpe (Motor) resultiert dann aus der Stromstärke. Hohe Stromstärken verursachen aber Wärme im Motor! Quelle: Kaeser

19 Problem Temperatur Bei niedrigen Drehzahlen geringer Luftdurchsatz und damit geringe Kühlung des Blockes aber auch des Motors! Hinzu kommt die geringere Wärmeaufnahmekapazität bei Unterdruck. Deshalb muss der Umrichter auf eine untere Frequenz begrenzt werden. Die Frequenzumrichter sind auf Stromstärke zu begrenzen, da bei niedriger Drehzahl die Spannung und die Frequenz gering ist. Die Kraft der Pumpe (Motor) resultiert dann aus der Stromstärke. Hohe Stromstärken verursachen aber Wärme im Motor! Quelle: Kaeser

20 Luftbohrung für Zwangsleckluft zur Kühlung

21 Luftbohrung für Zwangsleckluft zur Kühlung

22 Luftbohrung für Zwangsleckluft zur Kühlung

23 Luftbohrung für Zwangsleckluft zur Kühlung

24 Möglichkeiten zur Begrenzung der unteren Drehzahl Bohrung in Anlage Steuerventil, welches bei zu niedrigen Drehzahlen öffnet (am besten elektronisch) Pumpe kleiner wählen um Förderstrom abzusenken bis unter Leckluft => Problem Spülung Übersetzung Motor Pumpe

25 Temperaturvorgaben: z.b. Kaeserpumpen Problem Temperatur C Unterschied zwischen Eingangs- und Ausgangstemperatur (Verziehen der Gehäuseblöcke) C maximal im Ausgang (Schmierung bei hohen Temperaturen problematisch, Pumpenlager können defekt gehen.) Es ist auf eine ausreichende Lüftung im Maschinenraum zu achten. Die maximale Raumtemperatur beträgt 40 0 C.

26 Maschinenraum

27 Drehkolbenpumpe mit Schalldämmung

28 Drehkolbenpumpe mit Schalldämmung und Lüfter

29 Sensoren

30 Vakuumaussteuerung - Regelventil verschmutzt

31 Vakuumaussteuerung - Regelventil verschmutzt

32 Vakuumaussteuerung - Sensor Frequenzsteuerung

33 Sitz der Sensoren

34 Nach DIN ISO 5707 : Montage Bei Rohr- und Messbehältermelkanlagen muss der Steueranschluss der Regeleinheit zwischen Vakuumtank und Milchabscheider oder im Milchabscheider liegen.

35 Sitz Sensor

36 Sitz Sensor

37 Sitz Sensor

38 Auswertung dynamische Messung Vergleich Regelzeiten bei unterschiedlichen Sitz des Sensors (vorn oder hinten) Einheit Sensor vorn Sensor hinten Abweichung Anlagen Anzahl Melkplätze (Durchschnitt) Anzahl Reserve l/min Betriebsvakuum kpa 42,0 41,0-1,0 Diff. Einschwingen 1 MZ kpa -1,3-1,9-0,6 Diff. Einschwingen 2 MZ kpa -2,2-3,1-0,9 Diff. Ausschwingen 1 MZ kpa 0,6 1,0 +0,4 Diff. Ausschwingen 2 MZ kpa 1,2 1,5 +0,3 Einschwingzeit 1 MZ s 4,9 4,7-0,2 Ausschwingzeit 1 MZ s 5,1 4,3-0,8 Einschwingzeit 2 MZ s 5,3 5,9 +0,6 Ausschwingzeit 2 MZ s 4,7 4,7 0,0 Quelle: Spörer 2006

39 Sitz Sensor

40 Sitz Sensor - falsch

41 Sitz Sensor - falsch

42 Sitz Sensor

43 Frequenzsteuerungen

44 Frequenzsteuerungen

45 Frequenzsteuerungen

46 Frequenzsteuerungen Elektrische Schutzgrade beachten (IP 54)! Filtermatten für Kühlung FU

47 PID-Schaltung Vakuumaussteuerung

48 PID-Schaltung P-Anteil: Höhe der Abweichung (0,2-5,0) Sprung der Änderung kleiner Wert - langsames Durchreichen großer Wert - schnelles Durchreichen!! Je größer der Wert, desto größer die Gefahr des Aufschwingens!! I-Anteil: (0-3600s) D-Anteil: Zeit des Angleichens kleine Zeit - schnelles Ausregeln große Zeit - langsames Ausregeln!! je kleiner die Zeit, desto größer die Gefahr des Aufschwingens!! Feinanteil

49 PID-Schaltung Quelle: WestfaliaSurge

50 PID-Schaltung - Feineinstellung

51 PID-Schaltung - Feineinstellung FLG STA JPF IdC ACC dec Verstärkung des Frequenzreglers: ermöglicht die Anpassung der Geschwindigkeit von Sollwertsprüngen. Bei Maschinen mit starken Gegenmoment oder großen Massenträgheitsmomenten mit schnellen Zyklus die Verstärkung schrittweise erhöhen Ermöglicht die Verringerung von Überschwingern nach Sollwertsprüngen. Die Dämpfung schrittweise erhöhen, um Überschwinger zu unterdrücken. Dämpfung der Schwingung Stärke der Bremsströme bei Gleichstrom. Hochlaufzeit - s Auslaufzeit - s

52 Vakuumaussteuerung

53 Vakuumaussteuerung DIN ISO Empfindlichkeit der Regelung: Die Regeleinheit(en) muss (müssen) die Vakuumhöhe so begrenzen, dass bei der Messung entsprechend 5.5 nach ISO 6690 (Empfindlichkeit der Regelung) der Vakuumanstieg 1,0 kpa nicht überschreitet.

54 Vakuumaussteuerung Quelle: SAC

55 Vakuumaussteuerung Quelle: WestfaliaSurge

56 Regelventil: Lufteinbruch an 2 Melkzeugen

57 Frequenzsteuerung: Lufteinbruch an 2 Melkzeugen

58 Frequenzsteuerung: Lufteinbruch an 2 Melkzeugen

59 Frequenzsteuerung: Vakuum kurzer Milchschlauch beim Melken

60 Feineinstellung und Regelventil

61 Frequenzsteuerung ohne Regelventil

62 Frequenzsteuerung mit Regelventil

63 Kosten und Einsparungen

64 Kosten und Einsparungen

65 Kosteneinsparung Berechnungsgrundlage: Leistung der Pumpe in kw (z.b. 3 kw) tägliche Laufzeit der Vakuumpumpe mal 365 Tage mal Strompreis (0,11 /kwh) durch 2 (geschätzt 50 % Einsparung)

66 Kosteneinsparung in einem Betrieb 36 er Karussell 2 Wasserringpumpen 1 Drehkolbenpumpe (Frequenz) 14,2 kw 11 kw l/min (50 kpa) l/min (50 kpa) in Rechnung werden gestellt: oder 50 % der jährlich eingesparten Energie über einen Zeitraum von 3 Jahren Voraussetzung: kontinuierlicher Einsatz der Vakuumpumpe keine Änderung des Tierbestandes und damit Verkürzung oder Verlängerung der Melkzeiten keine Veränderung der Melkanlage

67 Abschlagsrechnung Drehkolbenpumpe Inbetriebnahme: Oktober 2004 Zeitraum: Oktober 2004 bis Oktober 2006 Datum Einsatzstunden Energie Oktober ,0 h 20,0 kwh Januar ,0 h 5.972,0 kwh April ,0 h ,0 kwh Juli ,0 h ,0 kwh Oktober ,0 h ,0 kwh Januar ,0 h ,0 kwh März ,0 h ,0 kwh Juli ,0 h kwh Oktober ,0 h ,0 kwh

68 Abschlagsrechnung Drehkolbenpumpe Oktober ,0 h 20,0 kwh Oktober ,0 h ,0 kwh Differenz: ,0 h ,0 kwh bisher installierte Leistung der Vakuumpumpe: 14,2 kwh Berechnung: ,0 h x 14,2 kw = ,6 kwh minus ,0 kwh = ,6 kwh / 2 Jahre = ,3 kwh davon 50 % = ,6 kwh Strompreis: 0,08 /kwh = 3.562,45

69 Abschlagsrechnung Drehkolbenpumpe Berechnung: 3.562,45 x 3 Jahre = ,34 entspricht 50 % der Stromeinsparung (Durchschnitt über 2 Jahre gerechnet) Absprache war: 9.000,- oder 3 Jahre lang 50 % der Stromeinsparung Besonderheit: täglichen Laufzeit der Pumpe 22,1 h 3.562,45 (50%) 16,0 h 2.579,15 (50%)

70 Ich danke Ihnen für Ihr Interesse!