Flexibilität von der Stange

Turbokompressoren mit besonders breitem Regelbereich

Auf Schwankungen im Druckluftbedarf können die Energiebetriebe der Mannesmannröhren Service GmbH flexibel reagieren, denn die jüngsten ihrer Turbokompressoren haben einen ungewöhnlich breiten Regelbereich von 40 %, ohne Luft abzublasen oder umzuleiten.

12. April 2001

Als Mannesmannröhren in Mülheim die Druckluftversorgung modernisierte, waren Turbokompressoren mit hohem Wirkungsgrad und extra breitem Regelbereich gefragt. Im Laufe der Jahre waren die vorhandenen Turbokompressoren ein paar Nummern zu groß geworden. Mit drei neuen Kompressoren der Bauart ZH 6 ist das passé. Diese Turbos boten die passenden Liefermengen und lassen sich bis auf 60 % herunterregeln.

„Wir verstehen uns als Stadtwerk für diesen Standort“, sagt Uwe Bürstenbinder, Leiter der Energiebetriebe der Mannesmannröhren Service GmbH in Mülheim an der Ruhr. Bis auf eine Ausnahme gehören alle seine Kunden zum Mannesmann-Konzern, der hier mit mehreren Gesellschaften ein „umfassendes Spektrum“ sogenannter schwarzer Rohre (also nicht aus Edelstahl) produziert. Sie eignen sich beispielsweise für Bohrrohre, Wasser- und Gasleitungen.

Alte Kompressoren waren überdimensioniert

Attraktive Luftofferten kann freilich nur machen, wer seine Druckluft wirklich kostengünstig erzeugt und die Druckluftzentrale so auf seinen Bedarf zuschneidert wie die Mülheimer Mannesmänner. Vor zwei Jahren hatte man dort begonnen, aus den 40er-, 50er- und 70er-Jahren stammende Turbokompressoren auszumustern. Mit einer Gesamtkapazität von rund 45.000 m3/h waren sie einfach zu groß geworden. Immerhin reichen heute im Mittel 18.000 m3/h (bei 6,5 bar Überdruck) und der Druckluftbedarf ist weiter rückläufig.

Zwar lassen sich Turbokompressoren relativ weit herunterregeln, doch reichte das längst nicht, um die Kapazitäten ausreichend zu drosseln. Also musste immer wieder überschüssige Druckluft abgeblasen werden. Unterm Strich ruinierte dieser Abblasebetrieb natürlich den ansonsten gar nicht so schlechten Wirkungsgrad der alten Turbomaschinen. Auf den aber kam es dem Leiter der Energiebetriebe gerade an.

Deshalb sah er sich nach neuen ölfreien Kompressoren mit einem besonders breiten Regelbereich um, denn „wir wollten keine Pufferbehälter aufstellen müssen“. Ein Umstieg auf Rotationsverdichter oder öleingespritzte Schraubenkompressoren hätte keinen Sinn gemacht, betont Bürstenbinder, weil es ja bereits ein ölfreies Luftnetz gab. Er entschied sich schließlich für ölfreie Turbokompressoren der Bauart ZH 6.

Anfang 1998 nahmen zwei ZH 6-Maschinen in Mülheim ihren Betrieb auf. Eine dritte folgte Ende 1999. Laut Atlas Copco hat kein vergleichbarer Standardkompressor einen so guten Wirkungsgrad, wie die dreistufig verdichtenden Turbos der ZH-Baureihe für Volumenströme von 5.500 bis 8.500 m3/h und Arbeitsdrücke zwischen 6 und 10 bar. Für hohe Stufenwirkungsgrade und einen relativ geringen Energieverbrauch im Voll- und Teillastbetrieb sorgt die für diese Bauart typische, stark rückwärts gekrümmte Beschaufelung der drei Laufräder. Zudem bieten ZH-Maschinen einen für Serienturbos ungewöhnlich breiten Regelbereich von 40 %, ohne Luft abzublasen oder umzuleiten. Dazu sind sie mit einem verstellbaren Eintrittsleitapparat ausgerüstet, der die Energiekosten bei Teillast im Vergleich zum üblichen Drosselventil um bis zu 9 % senkt.

Steuerung gibt Aufschluss über die Betriebsparameter

Bei schwankendem Luftbedarf regelt das standardmäßige Steuerungssystem der ZH- Baureihe den Kompressor mit der sogenannten Auto-Dual-Steuerung. Dabei reagiert zuerst der Eintrittsleitapparat auf eine verringerte Luftabnahme. Fällt diese unter den minimalen Regelpunkt ab (Mindestkapazität), wird der Kompressor entlastet. Sinkt der Netzdruck dann auf den niedrigsten zulässigen Wert, wird der Kompressor voll belastet und der Steuerzyklus wiederholt. Die Auto-Dual-Steuerung gilt allgemein als wirtschaftlichste Regelmethode bei starken Schwankungen im Luftbedarf. Bei konstantem Luftbedarf lassen sich die Turbos wahlweise mit einer volumenstromabhängigen Abblasvorrichtung ausrüsten.

Das rechnergestützte Steuersystem der Turbos gibt kontinuierlich Aufschluss über alle Betriebsparameter, wie beispielsweise Temperaturen, Drücke und Lagerschwingungen. Um kein eigenes Personal für Wartung und Instandhaltung der neuen Turbos vorhalten zu müssen, haben die Energiebetriebe der Mannesmannröhren einen Full-Service-Vertrag mit Atlas Copco abgeschlossen.

Die Turbos laufen das ganze Jahr über rund um die Uhr. Als Reserve dienen derzeit noch drei verbliebene Altmaschinen. Die älteste von ihnen, Baujahr 1943, soll jedoch noch in diesem Jahr abgebrochen werden, denn der Druckluftverbrauch ist weiter rückläufig, sagt Bürstenbinder. Er hofft daher, künftig mit maximal 14.000 m3/h, also allein mit den drei ZH 6-Turbos auszukommen. Dann könnten zwei davon den Druckluftbedarf decken und der dritte in Reserve stehen.

Erschienen in Ausgabe: 05/2000