Von Lori Lehner, technische Ausbildungsleiterin bei Donaldson Torit
Verlängern Sie die Filterlebensdauer. Sparen Sie Energie. Sparen Sie Geld.
Die Optimierung der Luftstromsteuerung in einem Staub-, Nebel- und Rauchabscheider bietet wichtige Vorteile, einschließlich einer längeren Filterlebensdauer, einer erhöhten Energieeinsparung und Gesamtkosteneinsparungen. Darüber hinaus ist in vielen Anwendungen der richtige Luftstrom für die Qualität entscheidend. Ein zu starker Luftstrom beim Schweißen von rostfreiem Stahl kann Schutzgas von Schweißnähten wegziehen, was zu qualitativ schlechten Nähten führt, während ein zu geringer Luftstrom Bediener gefährlichen Verbindungen wie sechswertigem Chrom aussetzen kann.
In Materialverarbeitungsanwendungen, wo brennbarer Staub ein Problem sein kann, ist der richtige Luftstrom besonders kritisch, da ein zu starker Luftstrom wertvolles Produkt aus dem Prozess in den Abfallstrom ziehen kann, aber ein zu geringer Luftstrom Staub aus dem Prozess entweichen lassen und die Gefahren durch brennbaren Staub in der Anlage potenziell erhöhen kann.
Der Einfluss des Luftstroms auf die Filterlebensdauer wird häufig während des Betriebs übersehen, kann jedoch bei der Erstinstallation von Filtern erheblich sein. Im Betrieb kann die niedrige anfängliche Druckbeständigkeit von frischen Filtern zu einer erhöhten Strömung durch das System führen, was für Betriebsvorgänge nicht unbedingt ein Problem darstellen muss, aber die Gesamtbetriebsdauer der Filter drastisch reduzieren kann (oft um mehr als die Hälfte). Eine Luftstromregelungsstrategie zur Aufrechterhaltung des Luftstroms wird die Gesamtlebensdauer des Filters verlängern.
Energieeinsparungen und Gesamtkosten variieren je nach Luftstromsteuerungsstrategie und werden in den folgenden Diskussionen erläutert.
Die herkömmliche Methode zur Steuerung des Luftstroms besteht darin, eine Auslassklappe am Lüfter der Entstaubungsanlage manuell einzustellen. Dies kann ein wirksames Mittel zur Luftstromsteuerung sein, wenn es richtig durchgeführt und häufig angepasst wird, da sich die Bedingungen im System mit der Zeit ändern. Leider wissen nicht alle Betreiber, wie eine Auslassklappe richtig eingestellt werden muss, und daher ist es nicht ungewöhnlich, dass eine Anlage eine kürzere Filterlebensdauer, eine verschlechterte Produktqualität und dadurch erhöhte Haushalts- und Betriebskosten erfährt.
Alternative Ansätze zur Optimierung der Luftstromregelung umfassen:
- Verwendung einer Einlassflügelklappe
- Modifizierung des Lüfters durch Austausch der Scheiben
- Einsatz eines digitalen Steuerungssystems mit Frequenzumrichter
Im Folgenden sind die Vor- und Nachteile der verschiedenen Ansätze aufgeführt:
Einlassflügelklappe
Eine Einlassflügelklappe kann Energie sparen, indem die Luft beim Eintritt in den Lüfter vorgedreht wird, damit der Lüfter nicht so hart arbeitet. Diese Option bietet einige PS und Energieeinsparungen bei relativ niedrigen Kapitalkosten. Der Nachteil der Einlassflügelklappe besteht darin, dass die Klappe immer noch manuelle Einstellungen erfordert, da sich die Systembedingungen mit der Zeit ändern und eine potenzielle Wartungsanforderung für die Klappe besteht.
Modifizieren des Lüfters durch Austausch der Scheiben an Motor und/oder Lüfter
Eine andere Möglichkeit zur Steuerung des Luftstroms besteht darin, die Drehzahl des Lüfters zu ändern, indem neue Scheiben an Motor und/oder Lüfter montiert werden. Die niedrigere Drehzahl des Lüfters reduziert die Nutzleistung und spart Betriebskosten. Diese Modifikation kann kosteneffektiv sein, jedoch ist es nicht einfach, die Lüfterdrehzahl über einen weiten Bereich von Bedingungen einzustellen. Zusätzlich ist normalerweise die fortgesetzte Verwendung einer Klappe zur Feineinstellung des Luftstroms erforderlich, da sich die Systembedingungen mit der Zeit ändern.
Die Strategie des Austauschs der Scheiben ist nicht ungewöhnlich, da üblicherweise konservative Faktoren während der Systemkonstruktion angewendet werden, um Geschwindigkeiten im System aufrechtzuerhalten. Das Ermitteln und Eliminieren von konservativen Entwurfsschätzungen kann zu Energieeinsparungen führen. Konstrukteure schließen häufig ein oder zwei zusätzliche Zoll statische Kapazität für unerwarteten Widerstand im Kanalentwurf in einen Lüfter ein.
Ein Beispiel für eine konservative Konstruktionspraxis wäre die Getreidewirtschaft, bei der viele Konstrukteure 4.500 Fuß pro Minute als minimale Fördergeschwindigkeit verwenden, da sich das statische System ändert (wenn sich Staub auf den Filtern aufbaut). Die Bediener dürfen die Auslassklappe nicht einstellen (vorausgesetzt, dass eine vorhanden ist), um zu vermeiden, dass sich Staub in der Leitung ansammelt, was eine Gefahr durch brennbaren Staub und Gewicht darstellt. Systementwickler verwenden häufig konservative, höhere als erforderliche Geschwindigkeiten, um unerwartete Verringerungen des Luftstroms auszugleichen.
Digitale Steuerungen mit Frequenzumrichtern
Der effektivste Weg zur Optimierung des Luftstroms in einer Entstaubungsanlage ist eine digitale Steuerung mit einem Frequenzumrichter.1 Diese Methode überwacht einen Systemparameter wie Geschwindigkeitsdruck in einem Kanal oder statischen Druck am Einlass der Entstaubungsanlage, die beide direkt mit einem gewünschten Betriebsparameter wie dem Volumenstrom verknüpft werden können. Das digitale Steuersystem mit einem Frequenzumrichter kann den Status des Systems überwachen und den Luftstrom automatisch anpassen, wenn sich die Bedingungen im System im Laufe der Zeit ändern.
Der Hauptvorteil eines digital gesteuerten Frequenzumrichters ist, dass er automatisch den Designluftstrom beibehält, wenn sich die Systembedingungen ändern. Der Designluftstrom wird hergestellt und das digitale Steuergerät wird während der ersten Inbetriebnahme von einem Techniker für die Steuerungsvariable eingestellt. Dies eliminiert eine spätere Notwendigkeit für einen Bediener, eine Klappe manuell einzustellen, wenn sich die Systembedingungen ändern (d. h. der Druckverlust erhöht sich, wenn sich Staub auf den Filtern aufbaut). Das digital gesteuerte Frequenzumrichter-Luftstromsystem sorgt für eine adäquate Erfassung an den Hauben, wodurch die Produktivität auf einem hohen Niveau gehalten wird, das Produkt an der Stelle des Prozesses belassen wird, an der es sich befinden soll, und eine gute Luftqualität im Atembereich des Arbeiters sichergestellt wird. Das digital gesteuerte Frequenzumrichtersystem sorgt auch für eine konstante Fördergeschwindigkeit, die den Materialaufbau in den Kanälen verringert und die Wartung und potenzielle Risiken wie Brände in den Kanälen minimiert.
Außerdem ermöglicht ein digital gesteuertes Frequenzumrichtersystem Energieeinsparungen ähnlich einem Motor-Sanftanlauf, indem Lastspitzen reduziert werden. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines digital gesteuerten Frequenzumrichters ist die Rauschunterdrückung. Das Vermeiden von überschüssigem Luftvolumen und der damit verbundenen Geschwindigkeit reduziert Geräusche im Vergleich zur Verwendung einer Auslassklappe wesentlich. Ein Kunde, der eine thermische Spritzanlage betrieb, gab an, dass nach der Installation einer Entstaubungsanlage mit dieser Art von System der Lärm so drastisch reduziert wurde, dass er plant, all seine Entstaubungsanlagen mit digital gesteuerten Frequenzumrichtern nachzurüsten.
Ein Nachteil digital gesteuerter Frequenzumrichtersysteme sind ihre Kapitalkosten. Wenn Sie ein Frequenzumrichter-Steuerungssystem in Betracht ziehen, suchen Sie nach Rabatten auf Websites wie DSIRE™ (Database of State Incentives for Renewables & Efficiency) und bei lokalen Strom- und Gasunternehmen. Diese Anreize können oft erheblich sein und einen Großteil der Kapitalkosten eines digital gesteuerten Frequenzumrichtersystems ausgleichen. Es ist wichtig zu beachten, dass einige Organisationen verlangen, dass der Antrag eingereicht (und sogar genehmigt) wird, bevor eine Bestellung zum Kauf des Geräts ausgestellt werden kann.