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Jul 22, 2023

WEG und Lontra arbeiten gemeinsam an der Weiterentwicklung des Kompressordesigns

Zum Lesen speichern Veröffentlicht von Elizabeth Corner, Chefredakteurin World Pipelines, Montag, 1. November 2021, 13:21 Uhr 10 % des gesamten Industriestroms in Europa fließen in den Antrieb von Kompressoren. Mit dem

Zur Leseliste speichern Veröffentlicht von Elizabeth Corner, Senior Editor World Pipelines, Montag, 01. November 2021, 13:21 Uhr

10 % des gesamten Industriestroms in Europa fließen in den Antrieb von Kompressoren. Da die Ausrufung des Klimanotstands Anlass zur Sorge gibt, muss diese Zahl sinken. Hier untersucht Marek Lukaszczyk, Marketingmanager für Europa und den Nahen Osten beim Industriemotorenhersteller WEG, was eine neue Art von Verdrängerkompressordesign in Kombination mit einem speziell entwickelten Permanentmagnetmotor mit Ultra-Premium-Wirkungsgrad für die Industrie bedeutet.

Verdrängerkompressoren sind mechanische Geräte, die den Druck eines Gases erhöhen, indem sie dessen Volumen verringern. Von Abfüllanlagen bis hin zur pneumatischen Förderung sind Kompressoren allgegenwärtig. Sie treiben Prozesse und Maschinen an und transportieren und blasen Dinge in einer Fabrik – seien es Nudeln, Cerealien oder andere Lebensmittel, Arzneimittel, Kunststoffe oder sogar körnige Absorptionsmittel, die in Windeln und Hygieneartikeln verwendet werden.

Tatsächlich gelten sie als das vierte Hilfsmittel zur Herstellung von Produkten. Diese vier Anforderungen bestehen aus Wasser, Gas, Strom und Druckluft – die Grundlage jeder Fertigung.

Und es gibt sie nicht nur in der Industrie. Wenn sich im öffentlichen Nahverkehr beispielsweise ein Bus einer Haltestelle nähert und auf den Bordstein fährt, wird er mit einer Luftfederung von einem Kompressor betrieben, um den Fahrgästen den Zustieg zu ermöglichen.

Im Gegensatz dazu sind Kompressoren auch das Herzstück von Wärmepumpen zum Heizen von Häusern, umso mehr, als Gaskessel bis 2025 in Neubauten auslaufen werden. Kompressoren befinden sich sogar in Kühlschränken, um diese kalt zu halten.

Einfach ausgedrückt sind Kompressoren überall und verbrauchen daher viel Energie – typischerweise etwa 12 % und in manchen Produktionsanlagen sogar bis zu 55 %. Allerdings ist das Potenzial noch nicht vollständig ausgeschöpft, und die Motoren, die diese Maschinen antreiben, können einen großen Einfluss auf die CO2-Emissionen haben.

Die kürzliche Umsetzung der neuen europäischen Effizienzvorschriften, die nun eine breitere Palette von Elektromotoren abdecken und bis 2030 geschätzte 10 Terawattstunden (TWh) Energieeinsparungen ermöglichen sollen, erfordert von Unternehmen Innovationen.

Die Modernisierung der Branche vollzog sich jedoch nur langsam. Die erste Rotationskompressorkonstruktion geht auf die Wasserpumpe des italienischen Designers Ramelli aus dem Jahr 1588 zurück. Obwohl sie als Wasserpumpe konzipiert war, wird ihre Kernkonstruktion bis heute verwendet, beispielsweise in Flügelzellen- und Rollkolbenkompressoren und in Klimaanlagen .

Eine weitere ursprünglich aus Holz gefertigte Wasserpumpe wurde in den 1860er Jahren zum Drehkolbengebläse umfunktioniert. Dies machte die Roots-Brüder wohlhabend und macht noch immer den größten Umsatz mit Niederdruck-Luftkompressoren aus. Die wohl letzte große Veränderung war der Schraubenkompressor – er wurde 1935 vom schwedischen Erfinder Alf Lysholm ursprünglich für eine Dampfturbine erfunden. Dies dominiert derzeit den Mitteldruckmarkt.

Lontra, ein weltweiter Pionier im Bereich fortschrittlicher technischer Technologien, beschloss daher, die Branche der Industriekompressoren zu verändern. Kurz gesagt, Lontra erkannte, dass Kompressoren einfach nur effizient Gas einströmen, es ohne Leckage komprimieren und es dann ohne allzu große Verluste wieder ablassen müssen. Lontra hat eine Maschine entworfen, die von den Kolben und Zylindern von Autos mit Verbrennungsmotor inspiriert ist. Im Wesentlichen verwendet die Lontra-Maschine den Kolben und den Zylinder, bevor der Zylinder in eine Donutform gewickelt wird, um sicherzustellen, dass sich die beiden Enden treffen.

Die beiden Enden werden dann durch eine rotierende Scheibe getrennt, wodurch der Kolben zu einer Klinge wird. Lontra hat es noch nie zuvor gegeben und verfügt nun über eine Reihe von Patenten für diese neue Geometrie, die die oben genannten Grundlagen gut erfüllt.

Erste Tests in der Wasserindustrie haben eine Stromeinsparung von über 21 % gegenüber Konkurrenzmaschinen ergeben. Normalerweise werden Kompressoren in der Wasserwirtschaft eingesetzt, um Luft durch Abwasser zu blasen, natürliche Bakterien zu ernähren und Schadstoffe abzubauen. Allein dieser Prozess macht ein Prozent des gesamten britischen Stromverbrauchs aus.

Ein kürzlich durchgeführter Versuch mit Lontras neuester Maschine für den Bereich der pneumatischen Förderung – das Blasen verschiedener Feststoffe durch Rohre – hat ebenfalls Einsparungen von bis zu 34 % gegenüber einem marktführenden Wettbewerber ergeben.

Um dies zu erreichen, kontaktierte Lontra WEG, um Teil dieser völlig neuen Kompressortechnologie zu werden. Da die meisten Kompressoren von Elektromotoren angetrieben werden, beauftragte Lontra WEG, einen weltweiten Hersteller von Industriemotoren, mit der Entwicklung eines speziellen Motors für den LP2 Blade Compressor® – mit maximaler internationaler Energieeffizienzklasse (IE).

Dies ist Lontras erstes Industriegebläse, bei dem WEG einen WMagnet IE5 Ultra-Premium-Permanentmagnetmotor mit einer Nennleistung von 80 kW, 2500 U/min, konstantem Drehmoment und Hohlwelle liefert und speziell herstellt und damit einen Wirkungsgrad von 97 % über den gesamten Drehzahlbereich erreicht. Der Motor ist auf einer Welle montiert, was weitere Verluste im System reduziert und die Gesamteffizienz des Kompressors erhöht.

Nach den aktuellen europäischen Effizienzvorschriften müssen Elektromotoren je nach Nennleistung und weiteren Eigenschaften nun den Wirkungsgrad IE2, IE3 oder IE4 erreichen. Beispielsweise müssen Drehstrommotoren mit einer Nennleistung zwischen 0,75 kW und gleich oder weniger 1000 kW bis Juli 2021 die IE3-Stufe erreicht haben. Motoren zwischen 75 kW und 200 kW müssen ab Juli 2023 ebenfalls die IE4-Stufe erfüllen.

Der neue Kompressor von Lontra verwendet jedoch einen speziell entwickelten IE5-Elektromotor – die höchste IE-Effizienzklasse – und übertrifft die aktuellen Anforderungen. Der IE5-Permanentmagnetmotor wurde nicht nur aufgrund seiner hohen Effizienz ausgewählt, sondern auch, weil er im Rotor weniger Wärme erzeugt und aufgrund seiner Flüssigkeitskühlung eine gleichmäßigere Temperatur aufweist, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Überhitzung verringert wird.

Dennoch wird der Industriemarkt von Induktionsmotoren dominiert. Während diese Motoren zuverlässig sind und akzeptable Wirkungsgrade aufweisen, hat die Betonung der globalen Erwärmung die Entstehung von Elektrofahrzeugen vorangetrieben und daher zu Forschungen zu Permanentmagnetmotoren geführt.

Infolgedessen sind Elektrofahrzeuge bereits von Induktionsmotoren auf Permanentmagnetmotoren umgestiegen, ein Umstieg, der in der gesamten Industrielandschaft fehlt.

Doch Kompressoren müssen keine großen Energiemengen absorbieren, wie der neue Kompressor von Lontra beweist. Im Gegensatz zu den historisch langsamen Entwicklungen im Kompressordesign haben WEG und Lontra nun die Branche revolutioniert und den Standard gesetzt, dem alle anderen folgen werden.

Novemberausgabe 2021 von World Pipelines

Die Novemberausgabe enthält zwei Berichte über die Midstream-Öl- und Gasindustrie im Mittelmeerraum, in denen erläutert wird, warum es in der Region Anlass zu vorsichtigem Optimismus für die Zukunft gibt. Weitere technische Artikel behandeln Themen wie Durchflusskontrolltechnologien, bauliche Herausforderungen beim Projekt Gas Interconnector Griechenland-Bulgarien (ICGB) und Pipelineüberwachung.

Lesen Sie den Artikel online unter: https://www.worldpipelines.com/equipment-and-safety/01112021/weg-and-lontra-work-together-on-advancing-compressor-design/

Tom Oldfield, Service Manager – Field Verification, ROSEN, UK, findet den effizientesten Weg, die Qualität der Feldverifizierung zu verstehen und gleichzeitig die Leistung des ILI-Systems zu validieren.

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