Alup: Ölfreie Kompressoren ohne Risiken

Qualitativ hochwertige, ölfreie Druckluft kann auf verschiedenen Wegen hergestellt werden. Wird die Druckluft mit öleingespritzten Schraubenkompressoren, dem in der Industrie am häufigsten eingesetzten Kompressortyp, oder mit ölgeschmierten Kolbenkompressoren erzeugt, dann muss sie in einem nachgeschalteten Aufbereitungsschritt, bestehend aus Filtern unterschiedlicher Feinheitsgrade und Aktivkohle, gereinigt werden. Will man 100% ölfreie Druckluft ohne Risiken erzeugen, kommt man an einem sofort ölfrei verdichtenden Kompressor nicht vorbei. Hierfür werden heute am Markt unterschiedliche Systeme angeboten. Zum einen wassereingespritzte Schraubenkompressoren und zum anderen trockenlaufende Schrauben- bzw. Kolbenkompressoren.

Weil bei trockenlaufenden Kompressoren auf den Einsatz eines Mediums wie Öl oder Wasser im Verdichtungsprozess verzichtet wird, ergibt sich ein völlig anderes thermisches Verhalten innerhalb der Anlage als bei öleingespritzten Kompressoren, welches einen erheblichen technischen und konstruktiven Aufwand zur Folge hat

Die Kompressoren der Lento- Baureihe aus dem Hause AlupAlup arbeiten dank der ausgezeichneten Kühleigenschaften von Wasser nahe an der isothermischen Verdichtung, dadurch ohne Druckluftnachkühler, mit höchster Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit. Die Baureihe Lento umfasst acht drehzahlgeregelte, direktangetriebene Anlagen mit 15 – 55 kW Antriebsleistung, stufenlos einstellbarem Druck von 5 – 10 bar und Volumenströmen von 0,87 – 8,17 m?/min. Zusätzlich stehen noch 4 direktangetriebene Anlagen mit fester Drehzahl zur Verfügung, die mit 18 – 37 kW Antriebsleistung Volumenströme bis 4,96 m3/min darstellen können.

Die Verdichterstufen der wassereingespritzten Kompressoren erreichen eine vergleichbare Lebensdauer wie die bei öleingespritzten Stufen. Die Rotoren aus einem hochfesten Kunststoffcompound arbeiten in einem Gehäuse aus korrosionsfester Bronzelegierung. Für eine maximale Betriebssicherheit sind die eingesetzten Zylinderrollen- und Schrägkugellager fettgeschmiert. Mechanische Dichtungen und zusätzliche atmosphärische Zwischenräume zwischen Verdichtungsraum und Lagern garantieren die dauerhafte und absolute Ölfreiheit der Druckluft. Die Lento-Anlagen verfügen über einen geschlossenen Kühlwasserkreislauf. Druckluft und Wasser werden in einem Zyklon-Vorabscheider aus Edelstahl getrennt. Die gesättigte Druckluft wird im integrierten Kältetrockner zurückgekühlt, ausfallendes Kondensat als Frischwasser in den internen Wasserkreislauf zurückgeführt. Ein elektronischer Kondensatableiter sorgt immer für eine optimale Wassermenge.

Der schnelle Wasserwechsel im System durch permanente Erzeugung von Frischwasser sorgt für eine optimale Wasserqualität und macht einen Frischwasseranschluß überflüssig. Eine Opferanode im Wasserkreislauf verhindert die Ablagerung von Kalk im System. Ein Wasserfilter sondert die Schwebstoffe aus. Überschüssiges Kondensat kann ohne Aufbereitung direkt in die Kanalisation eingeleitet werden.

Die integrierte Alup-Anlagensteuerung Air Control 3 regelt die Anlagen mit hoher Energie-Einsparung und mit einer Schaltpunkt-Differenz von nur 0,1 bar. Sie bietet ein großes Bedientableau, ein großes LCD-Display, kontinuierliche Klartextanzeige aller wichtigen Parameter, Selbsttests, kontinuierliche Überwachung, Warnanzeigen, die Dokumentation aller wichtigen Betriebsdaten, Timerkanäle, eine optionale Zubehörverwaltung und eine Grundlast-Wechselschaltung.

Anwendung bei einem Pharmahersteller

Die Vorteile der wassereingespritzten Kompressoren von Alup erkannte man auch bei der ad.de pharma productions (ehemals Lichtwer Healthcare) in Berlin. Das 1981 als Lichtwer Pharma gegründete pharmazeutische Unternehmen stellt mit ca. 140 Mitarbeitern natürliche Arzneimittel, Nahrungsergänzungsmittel und diätische Lebensmittel her. „Die Fertigung von Arzneimitteln ist ein hochsensibler Vorgang, bei dem höchstmögliche Sauberkeit oberstes Gebot ist. Das gilt auch für unsere Druckluft. Sie muss absolut ölfrei sein, weil sie auch mit unseren Produkten in Kontakt kommt“, betont der Versorgungsingenieur des Unternehmens, Ingo Westphal. In der Vergangenheit wurde die Druckluft bei ad.de pharma productions mit öleingespritzten Schraubenkompressoren mit gravierenden Nachteilen erzeugt:

Um einen Restölgehalt in der Druckluft zu vermeiden, musste die Druckluft teuer und aufwändig aufbereitet werden mit hohem Wartungs- und Kostenaufwand. Trotzdem verblieb immer ein nicht auszuschließendes Restrisiko z. B. durch Filterdurchbrüche und Wartungsmängel.

Für die Regeneration des kaltregenerierenden Adsorptionstrockners wurde wertvolle Druckluft genutzt, die anschließend verloren war (Regenerationsluftanteil ca. 15 %). Das anfallende ölhaltige Kondensat musste in einem Öl- Wasser-Trenner kostenaufwändig wieder in seine Bestandteile zerlegt werden, bevor das Wasser in das öffenliche Kanalnetz eingeleitet werden konnte.

Die alte Druckluft-Station bestand ausschließlich aus Schraubenkompressoren mit konstanter Drehzahl. Sie ließ sich damit nicht an den schwankenden Bedarf anpassen und konnte nur mit hohen Leerlaufanteilen betrieben werden. Deshalb wurde als Ersatz für die inzwischen ca. 15 Jahre alte Station nach einem alternativen Erzeugungskonzept gesucht, bei dem die Druckluft sofort absolut ölfrei erzeugt werden sollte. „Dieses Traumziel haben wir jetzt erreicht. Denn seit etwas mehr als einem Jahr erzeugen wir unsere Druckluft mit zwei wassereingespritzten Lento-Schraubenkompressoren von Alup nicht nur direkt absolut ölfrei, sondern auch ohne die bisherigen Risiken und Zusatzkosten durch eine anschließende aufwändige Aufbereitung und ohne die bisher erforderliche Aufbereitung des Kondensats. Wir erzeugen unsere Druckluft jetzt auch besonders wirtschaftlich, weil wir beide Anlagen in drehzahlgeregelter Ausführung installiert haben“, betont Einkäufer Daniel Nazar.

Um die neue Station energetisch noch günstiger zu gestalten, wird die Druckluft jetzt mit extern warmregenerierenden Adsorptionstrocknern aufbereitet. Die Regenerationsluft wird aus der Umgebung angesaugt und innerhalb des Trockners elektrisch erwärmt. Somit entfällt auch der bisherige Druckluftverlust von ca. 15 % für die Regeneration des kaltregenerierenden Adsorptionstrockners. Die alte Station versorgt nunmehr ausschließlich ein zweites Unternehmen auf dem Unternehmensgelände und steht für Notfälle wie bei einem totalen Stromausfall in der neuen Station zur Verfügung.

Die neuen Lento-Anlagen sind luftgekühlt – für Ingo Westphal ein sehr wichtiges Argument, weil die Kompressoren dann nicht von anderen Medien wie z. B. Wasser abhängig sind. Als zusätzlichen Vorteil schätzt er die Tatsache, dass die wassereingespritzten Kompressoren nahezu isotherm verdichten und deshalb nur mit sehr geringer Wärmeentwicklung arbeiten.

Denn Wärme, die bei der Verdichtung nicht entsteht, braucht weder bezahlt noch abgeführt zu werden. Diese Abwärme wäre bei der ad.de pharma productions nicht nutzbar und deshalb verloren gewesen. Außerdem produzieren diese Anlagen dank der Einspritzung von Wasser statt von Öl Druckluft ohne unerwünschten Restölgehalt. Auch die Tatsache, dass bei den wassereingespritzten Anlagen das entstehende Kondensat nicht mit Öl „kontaminiert“ wird und damit die erforderliche Aufbereitung entfällt, ist ein weiterer Vorteil.

Entscheidung für Alupt 

„Im Vorfeld unserer Kaufentscheidung hatten wir Kontakt zu drei Anbietern. Ein Hersteller hat nicht nur sehr schleppend reagiert. Bei der von ihm benannten Referenzanlage gab es auch Probleme mit den wassergeschmierten Stufenlagern. Demgegenüber arbeiten die Alup-Anlagen mit fettgeschmierten Lagern. Wir haben uns aber davon überzeugt, dass dieses Fett durch entsprechende konstruktive Maßnahmen nicht in den Verdichtungsraum gelangen kann. Bei Alup haben uns sowohl die Technik als auch die Argumente überzeugt.

Außerdem haben wir eine mustergültige und einwandfrei arbeitende Referenzanlage in einem südwestdeutschen Mineralwasser-Unternehmen besichtigen können“, erläutert Ingo Westphal. Ansatzpunkt für die Auswahl der Maschinengröße waren die Daten der alten Station, abzüglich der nicht mehr benötigten Regenerationsluft für den alten Adsorptionstrockner.

Installation im vierten Stockwerk

Die Produkte von ad.de pharma productions zählen im weitesten Sinne zu den Lebensmitteln, bei deren Herstellung absolute Sauberkeit eine unabdingbare Voraussetzung ist. „Diesen Grundsatz haben wir auch bei der Realisierung unserer neuen Druckluft-Station kompromisslos eingehalten. Auch hier war uns die Sauberkeit sehr wichtig.

Deshalb sind wir überzeugt, dass wir auch in optischer Hinsicht eine mustergültige Lösung geschaffen haben“, betont Versorgungsingenieur Westphal. Die neue Station wurde im vierten Stockwerk des Produktionsgebäudes installiert. Für diesen Standort war von Vorteil, dass die schallgedämpften Lento-Anlagen vibrationsfrei, sehr geräuscharm und mit sehr geringer Wärmeentwicklung arbeiten. Die sorgfältige Planung zeigt sich auch beim ungewöhnlichen Zu- und Abluft- Konzept für die neue Station, die sehr wirtschaftlich ist. Es bezieht die Entlüftungsanlage der unter der Station liegenden Produktionsräume ein. Die Luft für diese Räume wird von außen angesaugt, aufbereitet und nach Verbrauch über eine Wärmerückgewinnungsanlage geleitet, um die neu eintretende Zuluft zu temperieren.

Der Abluft-Kanal führt dann durch das darüber liegende Stockwerk mit der neuen Druckluftstation. Hier befindet sich eine manuell einstellbare Klappe, aus der die Luft austritt. So dient die Raumluft aus den Produktionsräumen jetzt in der Druckluftstation als ganzjährig optimal temperierte Druckluft.

Die warme Abluft der zwei Lento-Kompressoren gelangt dann über direkt angeschlossene Kanäle mit Unterstützung der in den Kompressoren integrierten Ventilatoren wieder in den oberen Teil des Hauptkanals und von dort zz. noch ohne weitere zusätzliche Ventilator- Unterstützung ungenutzt ins Freie.

Fernüberwachung

Um Wirtschaftlichkeit und maximale Betriebssicherheit zu gewährleisten, werden beide Lento-Anlagen mit Hilfe verbrauchsabhängigen Alup-Verbundsteuerung Multi Control 3 gefahren. Diese externe, eigenständige Lösung kann über ein Bussystem (RS 485) alle Kompressoren einer Druckluft-Station verwalten (alle Fabrikate, Kolben- und Schraubenkompressoren, drehzahlgeregelte und Anlagen mit konstanter Drehzahl). Sie arbeitet bedarfsabhängig ohne Vorgaben von starren Zeitfenstern, minimiert teure Leerlaufzeiten und bietet optional eine aktive Druckregelung über max. vier zusätzliche Drucksensoren. Bei ad.de pharma productions ist ein solcher Sensor hinter den Adsorptionstrocknern vor Eintritt ins Netz angebracht. Somit werden auch evtl. auftretende Druckluftverluste in den Aufbereitungskomponenten erfasst und für die Steuerung der Station berücksichtigt.

Die Alup-Steuerung Multi Control 3 kann in übergeordnete Leittechniken wie z. B. Modbus und Profibus eingebunden werden. Über den Zusatzbaustein Plant Control von Alup ist in der Version V eine Visualisierung auf dem PC des Kunden möglich. In der Version T kann eine Fernüberwachung über Teleservice via Datenleitung in externe Service- Center realisiert werden.