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EP0844396A1 - Verfahren zum Steuern des Betriebes einer aus mehreren Verdichtern bestehenden Druckluft-Verdichterstation - Google Patents

Verfahren zum Steuern des Betriebes einer aus mehreren Verdichtern bestehenden Druckluft-Verdichterstation Download PDF

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Publication number
EP0844396A1
EP0844396A1 EP97120357A EP97120357A EP0844396A1 EP 0844396 A1 EP0844396 A1 EP 0844396A1 EP 97120357 A EP97120357 A EP 97120357A EP 97120357 A EP97120357 A EP 97120357A EP 0844396 A1 EP0844396 A1 EP 0844396A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compressed air
compressors
pressure
volume
compressor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP97120357A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rafael Dr. Weisz
Wolf Zolldann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Compair Mahle GmbH
Original Assignee
Compair Mahle GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Compair Mahle GmbH filed Critical Compair Mahle GmbH
Publication of EP0844396A1 publication Critical patent/EP0844396A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/02—Stopping, starting, unloading or idling control
    • F04B49/022—Stopping, starting, unloading or idling control by means of pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B2205/00—Fluid parameters
    • F04B2205/06—Pressure in a (hydraulic) circuit
    • F04B2205/063—Pressure in a (hydraulic) circuit in a reservoir linked to the pump outlet

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the operation one of which is driven in particular by an electric motor, compressed air station existing after several compressors Preamble of claim 1.
  • a control shows a basic solution for this the characterizing features of claim 1.
  • the invention is based on the following ideas.
  • the compressor station when it is in operation, should be in the compressed air network to be fed by it each for compressed air the consumer within one by one upper and one lower pressure limit as narrow a pressure range as possible provide.
  • the compressed air supply should be controlled so that initially with excess until is promoted to reach the upper pressure limit. After A correction should be made when the upper pressure limit is reached take place with the lowest possible pressure drop promoted until the lower pressure limit is reached becomes. If the lower pressure limit is reached, then again with a small excess of compressed air until the upper one is reached Pressure limit are promoted. In this way, that is due to a small surplus or a lack of funding
  • the compressed air is conveyed on the generated compressed air operated alternately between the two pressure limits. Through a flat course of an increase or decrease in pressure there should be a low switching frequency between the pressure limits the compressor drives can be reached.
  • the compressed air consumption can be determined relatively easily by detecting the pressure change per time. All that is required for this is a pressure sensor within the compressed air network, and a plurality of compressed air sensors can also be provided to avoid special influences. A practically continuous determination can be achieved by determining the compressed air changes in, for example, 2 to 5 second intervals. It is also possible to average the pressure change values over several time intervals.
  • the Pressure measurement is carried out at regular short intervals, while for the calculation of pressure development only at the beginning and end of one of several measuring intervals composite period values are used. In this way, the measurement can be smoothed on the one hand and on the other hand a measurement as close as possible to a control limit be performed.
  • the compressed air consumption is determined using an equation in which a quantity of the volume V N of the compressed air network is formed and this volume is different when the network changes (e.g. only a sub-area of the compressed air network is ready for operation), it can be advantageous to calculate the compressed air network volume as variable size in the tax process to be recorded and evaluated. This can be achieved by evaluating changes in the compressed air flow rate, each with the same consumption, several times in succession using the equation given above. In this way, the actual compressed air network volume can be taken into account using a simple computer program.
  • the absolute pressure in the compressed air network reaches a predetermined one Limit value, this always results in a pressure change signal generated.
  • the size of the pressure change signal depends on the existing signal generation Excess or shortage of compressed air.
  • the compressor station uses a computer, the value for the determined Compressed air surplus or bad demand in the operating system the compressor station an operating circuit of the individual Compressor selected, i.e. individual compressors switched on or off (partial load switching also possible) ), where a when the upper pressure limit is reached as little as possible promotion of deficit and when reached of the lower pressure limit, the lowest possible excess compressed air delivery delivered by the compressor station becomes.
  • the selection of the compressors to be switched on and off can be done via a given program. In any case can the individual compressors according to predetermined priorities commissioned, shutdown, at idle or Part load operation can be switched.
  • Electric motor-driven compressors in which a design-related run-on time after a last switch-on has not yet expired, usually not switched off, unless replacement compressors are ready for operation same performance data available in the compressor station stand.
  • it can be a circuit program provided for the operating circuit of the compressor station be at which when the lower pressure limit is reached, at a change signal is generated with the same power as the Available compressors each connected one becomes. This makes the switching frequency for everyone single compressor lower and there is a possibility to avoid design-related stopping times of the compressors.
  • the individual compressors can also be useful be the pressure change values over several determination periods to average in each case and only the average consider.
  • a compressor station with several individual compressors can each have several compressors with the same output to be available.
  • the same performance of individual compressors can also result from the fact that individual or all compressors can be operated with different load conditions can.
  • operational use can be more efficient or compressor with the same output in the given operating system of the compressor according to given Priorities are selected. For example, basically of compressors with the same performance the one to be put into operation first, the one longest downtime.
  • the priority can also provide that, for example, always first idle operated compressors on conveyor operation be switched before the compressor starts from standstill will.
  • the control according to the invention also makes it possible to depending on the given operating circuit system depending on the running time of a compressor Assignment of individual or equivalent services switch switched compressor. Thereby there will be an even load on all compressors Total operating time reached.
  • the control according to the invention also enables by evaluating the between the upper and lower Pressure changes measured pressure changes a so-called Trend calculation for the likely pressure curve carry out, which avoids unnecessary follow-up times can.
  • the trend calculations can be done in a way take place as in DE 32 37 251 C for the control of a Single compressor are specified.
  • a compressed air compressor station consists of a total of 1 6 compressors K1 to K6. These compressors can be used in promote a compressed air network consisting of pipes R and a Compressed air tank B exists. On the compressed air tank a pressure change measuring device PJ is installed, which forwards its measured values to a controller S.
  • the Control S connects the individual compressors K1 to K6 a predetermined program in such a way that in the invention Conveyed to the compressed air network R, B becomes.
  • the pressure within the compressed air network R, B is in each case between the pressure values P min. and P max. controlled by appropriate operating circuits of the compressors K1 to K6 in the compressor station.
  • the pressure curve between the individual pressure limit values which are denoted by A, B, C, E, G and I, is only influenced by changes in compressed air consumption with respect to changes in gradient. Such changes in the slope of the compressed air curve can be seen at points D, F and H.
  • the compressed air consumption increases, as a result of which the pressure curve with an increased tendency from point I to the lower pressure limit value P min. is approaching. Due to the increased compressed air consumption measured before point I, the control S performs an operating switchover in the compressor station and the compressors K2, K3, K4 and K5 are simultaneously switched to conveying mode.

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Abstract

Eine aus mehreren elektromotorisch angetriebenen, Verdichtern bestehende Druckluft-Verdichterstation, soll mit einem möglichst geringen Betriebsenergieaufwand betrieben werden. a) die Förder- und Verbrauchsvolumenströme der Druckluftanlage werden in vorgegebenen kurzen Zeitintervallen ermittelt, b) bei Erreichen des oberen oder unteren Druckgrenzwertes wird ein Signal für eine Veränderung (Veränderungssignal) des Betriebszustandes der Verdichter in der Verdichterstation erzeugt, c) anhand des Abweichungsvolumens wird der tatsächlich erforderliche Gesamt-Fördervolumenstrom ermittelt, d) anhand des festgestellten tatsächlich erforderlichen Gesamt-Fördervolumenstromes wird für die Verdichterstation ein diesem Wert möglichst nahekommender Betriebszustand der Verdichter ausgewählt und eingestellt, e) solange der Betriebsdruck der erzeugten Druckluft innerhalb des Druckluftnetzes außerhalb des von den Druckgrenzwerten begrenzten Bereichs liegt, werden neue Veränderungssignale erzeugt. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Betriebes einer aus insbesondere elektromotorisch angetriebenen, mehreren Verdichtern bestehenden Druckluftstation nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer aus mehreren einzelnen, gleiche oder unterschiedliche Leistungsdaten, aufweisenden Verdichtern bestehenden Verdichterstation sollen je nach momentan vorliegendem Druckluftverbrauch nur so viele Verdichter und in einer solchen Kombination in Betrieb sein, wie es zu einer sicheren Deckung des Druckluftbedarfs unter gleichzeitiger Minimierung des Energieaufwandes notwendig ist.
Eine grundsätzliche Lösung hierfür zeigt eine Steuerung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 auf.
Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung beruht auf folgenden Gedanken.
Die Verdichterstation soll, wenn sie in Betrieb ist, in dem von ihr zu speisenden Druckluftnetz jeweils Druckluft für den Verbraucher innerhalb eines durch einen oberen und einen unteren Druckgrenzwert möglichst eng begrenzten Druckbereiches zur Verfügung stellen. Dabei soll die Druckluftförderung derart gesteuert werden, daß zunächst mit Überschuß bis zur Erreichung der oberen Druckgrenze gefördert wird. Nach Erreichen der oberen Druckgrenze soll eine Korrektur dahingehend erfolgen, daß mit einem möglichst geringen Druckabfall bis zur Erreichung der unteren Druckgrenze gefördert wird. Ist die untere Druckgrenze erreicht, so soll wieder mit geringem Druckluftüberschuß bis zum Erreichen der oberen Druckgrenze gefördert werden. In dieser Weise, das heißt durch jeweils einen geringen Förderüberschuß bzw. einen Fördermangel an erzeugter Druckluft wird die Druckluftförderung alternierend zwischen den beiden Druckgrenzen betrieben. Durch einen flachen Verlauf eines Druckanstieges bzw. Abfalles zwischen den Druckgrenzen soll eine geringe Schalthäufigkeit der Verdichterantriebe erreicht werden.
Nach einem Erreichen der vorgegebenen Druckgrenzwerte soll die dort erfolgende Korrektur jeweils möglichst vernünftig und realitätsnah mit Bezug auf die zu jenen Zeitpunkten jeweils herrschenden Druckluftverbräuche sein. Dies bedeutet, daß die Druckluftverbräuche kontinuierlich erfaßt werden müssen, um bei der Korrektur an den Druckgrenzwerten jeweils vernünftig berücksichtigt werden zu können.
Es werden daher in vorgegebenen kurzen Zeitintervallen von beispielsweise 2 bis 5 Sekunden die jeweils vorliegenden Über- oder Unterschußdruckluftvolumenförderströme ermittelt.
Diese Ermittlung geschieht nach gemessenen Betriebswerten unter Auswertung nach folgender Gleichung: VL - VV = VN x (dp/p0)/dt
VV =
Verbrauchsvolumenstrom bezogen auf den Normzustand von 1 bar, 20° C,
VL =
momentaner Fördervolumenstrom der Verdichterstation bezogen auf den Normzustand,
(dp/p0)/dt =
Druckluftänderung je Zeiteinheit, geteilt durch den Normdruck
p0 =
Normdruck, auf den die Volumenströme bezogen sind
t =
Zeiteinheit
VN =
Volumen des Druckluftnetzes einschließlich Speicherbehälter und Rohrleitungen im Zusammenhang mit der Druckluft-Verdichterstation.
Der momentane Volumenstrom VL wird von der erfindungsgemäßen Steuerung anhand der bekannten Volumenförderströme der einzelnen Verdichter der Verdichterstation ermittelt. Gegebenenfalls wird bei einem oder mehreren Verdichtern möglicher Teillastbetrieb bei der Rechnung berücksichtigt durch: Gesamt-Fördervolumenstrom einer Verdichterstation = Summe aus Volumenförderstrom eines Verdichters x Lastanteil des betreffenden Verdichters.
Bei bekannten Größen VL und VN läßt sich der Druckluftverbrauch durch die Erfassung der Druckänderung pro Zeit relativ einfach ermitteln. Hierzu ist lediglich ein Drucksensor innerhalb des Druckluftnetzes erforderlich, wobei zur Vermeidung von Sondereinflüssen auch mehrere Druckluftsensoren vorgesehen sein können. Eine praktisch kontinuierliche Ermittlung läßt sich dadurch erreichen, daß die Druckluftänderungen jeweils in beispielsweise 2 bis 5 Sekunden-Intervallen ermittelt werden. Dabei ist es auch möglich, die Druckänderungswerte über mehrere Zeitintervalle zu mitteln.
Dies bedeutet in anderen Worten ausgedrückt folgendes. Die Druckmessung wird in regelmäßigen kurzen Zeitabständen vorgenommen, während für die Berechnung der Druckentwicklung jeweils nur am Anfang und Ende einer aus mehreren Meßintervallen zusammengesetzten Periode Werte herangezogen werden. Hierdurch kann einerseits eine Glättung der Messung erreicht und andererseits eine Messung möglichst dicht an einer Regelgrenze durchgeführt werden.
Da die Druckluftverbräuche über eine Gleichung ermittelt werden, in der eine Größe von dem Volumen VN des Druckluftnetzes gebildet ist und dieses Volumen bei Netzveränderungen (z.B. nur ein Teilbereich des Druckluftnetzes befindet sich in Betriebsbereitschaft) unterschiedlich ist, kann es vorteilhaft sein, das Druckluftnetzvolumen als variable Größe bei dem Steuerverfahren mit zu erfassen und auszuwerten. Dies läßt sich dadurch realisieren, daß Druckluftfördermengenveränderungen bei jeweils gleichbleibendem Verbrauch mehrfach hintereinander unter Anwendung der vorstehend angegebenen Gleichung ausgewertet werden. Durch ein einfaches Rechenprogramm kann auf diese Weise das jeweils tatsächliche Druckluftnetzvolumen berücksichtigt werden.
Durch die vorbeschriebenen Druckänderungsmessungen kann über die zuvor angeführte Gleichung in vorgebbaren kurzen Zeitintervallen das Maß an gefördertem Druckluftüberschuß oder Fehlbedarf ermittelt werden. Dabei können die Meßwerte - wie bereits erwähnt - auch über mehrere Meßintervalle gemittelt werden.
Erreicht der absolute Druck in dem Druckluftnetz einen vorgegebenen Grenzwert, so wird hierdurch stets ein Druckänderungssignal erzeugt. Die Größe des Druckänderungssignals richtet sich nach dem bei der Signalentstehung gerade bestehenden Maß an Druckluft-Überschuß oder Fehlbetrag.
Über einen Rechner wird aus dem Wert für den ermittelten Druckluft-Überschuß oder Fehlbedarf in dem Betriebssystem der Verdichterstation eine Betriebsschaltung der einzelnen Verdichter gewählt, das heißt es werden einzelne Verdichter zu- oder abgeschaltet (wobei auch Teillastschaltungen möglich sind), bei der bei Erreichen der oberen Druckgrenze eine möglichst geringe Fehlbedarfsförderung und bei Erreichen des unteren Druckgrenzwertes eine möglichst geringen Überschuß-Druckluftförderung von der Verdichterstation geliefert wird. Die Auswahl der zu- und abzuschaltenden Verdichter kann über ein vorgegebenes Programm erfolgen. In jedem Fall können die einzelnen Verdichter nach vorgegebenen Prioritäten in Betrieb genommen, stillgesetzt, auf Leerlauf- oder Teillastbetrieb geschaltet werden.
Voraussetzung dafür, daß Betriebszustandsänderungen bei den einzelnen Verdichtern der Verdichterstation möglich sind, ist, daß solche Veränderungen nicht aus anderen Gesichtspunkten verboten sind und daher bei dem erfindungsgemäßen Steuerungsverfahren nicht durchgeführt werden. Beispielsweise werden elektromotorisch angetriebene Verdichter, bei denen eine bauartbedingte Nachlaufzeit nach einem letzten Einschalten noch nicht abgelaufen ist, in der Regel nicht abgeschaltet, sofern nicht betriebsbereite Ersatzverdichter gleicher Leistungsdaten in der Verdichterstation zur Verfügung stehen. Es kann beispielsweise ein Schaltungsprogramm für die Betriebsschaltung der Verdichterstation vorgesehen sein, bei dem bei Erreichen der unteren Druckgrenze, bei der ein Veränderungssignal erzeugt wird, bei leistungsgleich zur Verfügung stehenden Verdichtern jeweils ein solcher zugeschaltet wird. Dadurch wird die Schalthäufigkeit für jeden einzelnen Kompressor geringer und es besteht die Möglichkeit, bauartbedingte Nachlaufzeiten der Verdichter zu vermeiden.
Bei einer Korrektur des Betriebszustandes der einzelnen Verdichter aufgrund eines
Figure 00070001
Veränderungssignales" kann es vorkommen, daß zum Zeitpunkt der ersten nach Grenzüberschreitung erfolgenden Messung des Druckluft-Überschußes oder Fehlbetrages die erste Korrektur noch nicht ausreichend ist, um den absoluten Druck innerhalb des Druckluftnetzes in den Bereich zwischen den Druckgrenzwerten wandern zu lassen. In einem solchen Fall wird ein neues Veränderungssignal zur Herbeiführung von weiteren Korrekturen unter den genannten Bedingungen erzeugt. Dieser Vorgang kann in Ausnahmefällen sich mehrmals wiederholen.
Wenn innerhalb des Druckluftnetzes - aus welchen Gründen auch immer - erhebliche Druckschwankungen vorliegen, liegen praktisch keine stationären Verhältnisse vor und es wäre sinnlos, während solcher Zustände ermittelte Druckänderungswerte zur Steuerung heranzuziehen. Bei der erfindungsgemäßen Steuerung werden daher derartige Werte von einer Berücksichtigung bei der Steuerung ausgenommen. Dies kann dadurch geschehen, daß über ein bestimmtes Maß hinausgehende Druckänderungswerte unberücksichtigt bleiben. Entsprechende unberücksichtigt bleibende Schwankungen können beispielsweise bei Zu- oder Abschalten einzelner an der Druckluftförderung beteiligter Verdichter entstehen.
Zur Vermeidung sinnloser Veränderungen an den Betriebszu-ständen der einzelnen Verdichter kann es auch zweckmäßig sein, die Druckveränderungswerte über mehrere Ermittlungsperioden jeweils zu mitteln und lediglich den Mittelwert zu berücksichtigen.
Bei einer Verdichterstation mit mehreren einzelnen Verdichtern können jeweils mehrere Verdichter mit gleicher Leistung vorhanden sein. Gleiche Leistungen einzelner Verdichter können sich auch dadurch ergeben, daß einzelne oder alle Verdichter mit unterschiedlichen Lastzuständen betrieben werden können. In diesen Fällen kann der Betriebseinsatz leistungsgleicher oder leistungsgleich geschalteter Verdichter in dem vorgegebenen Betriebssystem der Verdichter nach vorgegebenen Prioritäten ausgewählt werden. So kann beispielsweise grundsätzlich von leistungsmäßig gleichartig arbeitenden Verdichtern derjenige zuerst in Betrieb genommen werden, der eine längste Stillstandszeit aufzuweisen hat. Die Prioritätenvorgabe kann auch vorsehen, daß zunächst immer erst beispielsweise im Leerlauf betriebene Verdichter auf Förderbetrieb geschaltet werden, bevor Verdichter aus dem Stillstand gestartet werden.
Durch die erfindungsgemäße Steuerung ist es auch möglich, innerhalb des vorgegebenen Betriebsschaltungssystems in Abhängigkeit von der jeweiligen Laufzeit eines Verdichters die Zuordnung einzelner leistungsgleicher beziehungsweise leistungsgleich geschalteter Verdichter zu vertauschen. Dadurch wird eine gleichmäßige Auslastung aller Verdichter über die Gesamtbetriebsdauer erreicht.
Die erfindungsgemäße Steuerung ermöglicht es darüber hinaus, durch eine Auswertung der zwischen den oberen und unteren Druckgrenzwerten gemessenen Druckveränderungen eine sogenannten Trendrechnung für den wahrscheinlichen Druckverlauf vorzunehmen, wodurch unnötige Nachlaufzeiten vermieden werden können. Die Trendberechnungen können dabei in einer Weise erfolgen, wie sie in DE 32 37 251 C für die Steuerung eines Einzelverdichters angegeben sind.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf schematisch gezeichnete Darstellungen und Diagramme beschrieben.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1
eine schematische Darstellung einer Verdichterstation aus insgesamt 6 einzelnen Verdichtern
Fig. 2
Betriebsdiagramme für verschiedene Betriebszustände der Verdichter in der Verdichterstation, in der folgende Einzeldiagramme wiedergegeben sind:
Fig. 2.1
Druckluftverbrauch mit dem Druckluftverbrauchsvolumenstrom VV in Prozent als Ordinate über einer Zeit-Abszisse,
Fig. 2.2
Druckverlauf innerhalb des Druckluftnetzes in einem Diagramm mit dem Druck innerhalb des Druckluftnetzes als Ordinaten-Wert und der Zeit als Abszissenwert,
Fig. 2.3
Fördervolumendiagramme der einzelnen Verdichter einer Druckluftstation mit einem jeweiligen Fördervolumen in Prozent auf der Ordinate aufgetragen und einer Zeit-Abszisse mit Werten t.
Eine Druckluftverdichterstation besteht nach Fig. 1 aus insgesamt 6 Verdichtern K1 bis K6. Diese Verdichter können in ein Druckluftnetz fördern, das aus Rohrleitungen R sowie einem Druckluftbehälter B besteht. An dem Druckluftbehälter ist eine Druck-Veränderungs-Meßeinrichtung PJ installiert, die ihre Meßwerte an eine Steuerung S weiterleitet. Die Steuerung S schaltet die einzelnen Verdichter K1 bis K6 nach einem vorgegebenen Programm in der Weise, daß im erfindungsgemäßen Sinne Druckluft in das Druckluftnetz R, B gefördert wird.
Ein konkretes Steuerungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Fig. 2 erläutert.
In dem Druckluftverbrauchsdiagramm nach Fig. 2.1 ist über einen bestimmten Zeitraum der jeweilige momentane Druckluftverbrauchsvolumenstrom in Prozent des maximal möglichen Verbrauchs eingetragen.
Bei der erfindungsgemäßen Steuerung wird der Druck innerhalb des Druckluftnetzes R, B jeweils zwischen den Druckwerten Pmin. und Pmax. durch entsprechende Betriebsschaltungen der Verdichter K1 bis K6 in der Verdichterstation gesteuert. Die Druckkurve wird zwischen den einzelnen Druckgrenzwerten, die mit A, B, C, E, G und I bezeichnet sind, bezüglich Steigungsänderungen allein von Druckluftverbrauchsänderungen beeinflußt. Derartige Steigungsänderungen des Druckluftverlaufs sind an den Punkten D, F und H zu sehen.
Durch eine Vorprogrammierung in der Steuerung S für die Druckluftverdichterstation arbeiten zwischen den Druckverlaufspunkten A und B nach Fig. 2.3 die Verdichter K1 bis K4 jeweils in Vollastbetrieb.
Bei Erreichen des oberen Druckgrenzwertes Pmax. in dem Punkt B wird anhand des Druckverlaufes vor Erreichen des Punktes B durch die Steuerung S der Kompressor K1 auf Teillast geschaltet. Hierdurch wird nunmehr weniger Druckluft erzeugt als verbraucht wird, weshalb der Druck in dem Punkt C den unteren Druckgrenzwert Pmin. erreicht. Aufgrund des Druckverlaufes, der durch in kurzen Zeitabständen zwischen 2 und 3 Sekunden erfolgende Druckänderungsmessungen erfaßt wird, wird in Punkt C aufgrund des direkt vor diesem Punkt liegenden Druckverlaufes, der aus einzelnen Druckveränderungsmessungen als Mittelwert angegeben werden kann, durch die Steuerung S ein erneutes Schalten des Kompressors K1 auf Vollastbetrieb ausgelöst.
Wegen unveränderten Druckluftverbrauches bis zu dem Punkt D steigt der Druck innerhalb des Druckluftnetzes zwischen den Punkten C und D in gleicher Weise an wie zwischen A und B. Bei dem Punkt D erfolgt eine Druckluftverbrauchsverminderung, wodurch der Druckverlauf zwischen den Punkten D und E eine vergrößerte Steigung erhält. Bei Erreichen des oberen Grenzdruckes Pmax. in dem Punkt E kann aufgrund der zwischen den Punkten D und E vorhandenen steilen Druckverlaufskurve, die ein Maß für eine erhöhte Überschußförderung ist, die Druckluftförderung vermindert werden. Deshalb wird einerseits der Kompressor K2 vollständig ausgeschaltet und der Kompressor K1 auf Teillast geschaltet. Durch diese Verminderung der Druckluftfördermenge fällt die Druckkurve wieder ab in Richtung auf den unteren Druckgrenzwert Pmin.. In dem Punkt F liegt eine weitere Verringerung des Druckluftverbrauches vor, so daß sich die Mangelförderung in eine Überschußförderung wandelt. Dadurch wird erneut in dem Punkt G der maximale Druckgrenzwert erreicht. Die Steuerung reagiert hierauf durch ein vollständiges Abschalten des Kompressors K1, so daß nunmehr lediglich noch die Verdichter K3 und K4 auf Förderbetrieb geschaltet sind.
In dem Punkt H der Druckverlaufskurve erhöht sich der Druckluftverbrauch, wodurch sich die Druckkurve mit verstärkter Neigung dem Punkt I auf den unteren Druckgrenzwert Pmin. nähert. Aufgrund des vor dem Punkt I gemessenen erhöhten Druckluftverbrauches wird durch die Steuerung S eine Betriebsumschaltung in der Verdichterstation vorgenommen und die Verdichter K2, K3, K4 und K5 gleichzeitig auf Förderbetrieb geschaltet.
In der Steuereinrichtung S können verschiedene vorgegebene Schaltungsprogramme eingegeben sein, wie sie bei der Erläuterung der Erfindung sowie in den Ansprüchen im einzelnen angegeben sind.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Steuern des Betriebes einer aus insbesondere elektromotorisch angetriebenen, mehreren Verdichtern bestehenden Druckluft-Verdichterstation, bei der die Anzahl der arbeitenden Verdichter dem Druckluftverbrauch anpassbar ist und bei der der Druck der von einem Verbraucher entnehmbaren Druckluft durch die Art des Betriebes und die Anzahl der arbeitenden Verdichter zwischen einem oberen und unteren Grenzwert gehalten wird,
    gekennzeichnet durch die Merkmale,
    a) die Förder- und Verbrauchsvolumenströme der Druckluftanlage werden in vorgegebenen kurzen Zeitintervallen ermittelt,
    b) bei Erreichen des oberen oder unteren Druckgrenzwertes wird ein Signal für eine Veränderung (Veränderungssignal) des Betriebszustandes der Verdichter in der Verdichterstation erzeugt (ausgenommen beim Aufladen des Druckluftnetzes),
    c) das Veränderungssignal enthält eine quantitative Angabe über das augenblicklich vorliegende Über- bzw. Unterschuß-Druckluftfördervolumenstrommaß (Abweichungsvolumenstrom),
    d) anhand des Abweichungsvolumens wird der tatsächlich erforderliche Gesamt-Fördervolumenstrom ermittelt,
    e) anhand des festgestellten tatsächlich erforderlichen Gesamt-Fördervolumenstromes wird für die Verdichterstation ein diesem Wert möglichst nahekommender Betriebszustand der Verdichter ausgewählt und eingestellt, wobei bei einem durch einen Förderüberschuß (positives Abweichungsvolumen) bedingten Abweichungsvolumen ein von der Zusammensetzung der Verdichter in der Verdichterstation abhängiger möglichst geringer Fördermangel (negatives Abweichungsvolumen) eingestellt und bei einem durch einen Fördermangel (negatives Abweichungsvolumen) bedingtes Abweichungsvolumen ein von der Zusammensetzung der Verdichter in der Verdichterstation abhängiger möglichst geringer Förderüberschuß eingestellt wird,
    f) solange der Betriebsdruck der erzeugten Druckluft innerhalb des Druckluftnetzes außerhalb des von den Druckgrenzwerten begrenzten Bereichs liegt, werden in den Zeitintervallen, in denen die Förder- und Verbrauchsvolumenströme gemessen werden, neue Veränderungssignale erzeugt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Abweichungsvolumen ermittelt wird nach der Gleichung VL - VV = VN x (dp/p0)/dt
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Volumen VN des Druckluftnetzes in der Gleichung nach Anspruch 2 eine variable Größe darstellt, die durch Druckluftfördermengenveränderungen bei jeweils gleichbleibendem Verbrauch automatisch in vorgebbaren Zeitabständen durch mehrfache wiederholte Auswertung dieser Gleichung bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei kurzfristigen starken Schwankungen des Betriebsdruckes der Druckluft über ein vorgebbares Maß hinaus während des damit verbundenen instabilen Druckzustandes keine Veränderungssignale erzeugt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei einer durch eine Veränderung des Betriebszustandes der einzelnen Verdichter wegen der damit verbundenen Druckschwankung innerhalb der Verdichteranlage kein Veränderungssignal erstellt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Prioritäten für den Betriebszustand bei der Schaltung der einzelnen Verdichter vorgegeben sind.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zuerst der - oder diejenigen Verdichter zum Fördern herangezogen werden, die sich gerade nicht im Stillstand befinden.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in einem Zeitpunkt, in dem ein Verdichter in Betrieb gesetzt werden muß, bei Vorhandensein mehrerer Verdichter gleicher oder gleich schaltbarer Leistung zunächst derjenige Verdichter in Betrieb geschaltet wird, der die längste Stillstandszeit aufzuweisen hat.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß für gleiche Fördervolumenstrom-Betriebszustände in vorgebbaren Kalenderzeitabständen jeweils unterschiedliche Verdichter in Arbeitsbetrieb genommen werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Fördervolumenstrom möglichst von leistungsgleichen Verdichtern der Verdichterstation erzeugt werden.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß auch zwischen den Druckgrenzwerten Änderungssignale bei über einer vorgebbaren Druckänderungsgeschwindigkeit liegenden Druckverlaufswerten erzeugt werden.
EP97120357A 1996-11-23 1997-11-20 Verfahren zum Steuern des Betriebes einer aus mehreren Verdichtern bestehenden Druckluft-Verdichterstation Withdrawn EP0844396A1 (de)

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DE19648589 1996-11-23

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EP97120357A Withdrawn EP0844396A1 (de) 1996-11-23 1997-11-20 Verfahren zum Steuern des Betriebes einer aus mehreren Verdichtern bestehenden Druckluft-Verdichterstation

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DE (1) DE19648589A1 (de)

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