07 kaeser air

l'URE et la maintenance - 7 mai 2009 1

Kaeser Compresseurs avril 2009 www.kaeser.com

Maintenance 2009

Philippe Wittorski 0475 37 11 76


CONTENU :

1. Lentreprise Kaeser Compresseurs2. Les bases3. Les Cls4. Les conomies dnergies5. Conclusions



1: L1: L1: L1: LENTREPRISEENTREPRISEENTREPRISEENTREPRISE


1919Coburg



Gera, GermanyLyon, France

Usines de Coburg


2002 Nouveau Centre de Recherche et Dveloppement



Prsent dans 60 pays

Next


KAESER COMPRESSEURS BELGIQUEKAESER COMPRESSEURS BELGIQUEKAESER COMPRESSEURS BELGIQUEKAESER COMPRESSEURS BELGIQUE



Effectifs

1994 1995 1996 1998 2002 2008 2009

16701670167016701784178417841784

1881188118811881

2091209120912091

2900290029002900

3600360036003600

3900390039003900

Stand: 2009


2 : Les Bases



7 mvolume dair

atmosphrique

Pression atmosphrique 1 bar (a)

Pression utile7 bar (a) = 6 bar (r)

1 m utile

Volume


Gnral:Equivalents

105 Pa = 1 bar1 MPa = 10 bar

Pression relative1 bar = 14,5 psi(g)

1 hPa = 0,001 bar

1 bar = 10197 mmWC1 bar = 750,062 Torr

Dimensions:

A = 1 m2

1 Pascal (Pa) = 1 Newton (N)1 m (A)

1 N

Pression (p) = Force (F)Aire (A)

Dfinition de pressions



Compresseurs vis

Production de l'air comprim avec deux vis tournantes

Rotor femelle 6-tours Entrain par le

rotor mle

Rotor mle 5-tours Entrain pour le moteur

Bloc vis avec PROFIL SIGMA

Vitesse lente: 1500 t/min ( accouplement direct sans dmultiplication)


Compresseurs vis

Production de l'air comprim avec deux vis tournantes

Aspiration Compression Sortie

Sortie de lair comprim

Vue de dessus

Vue de dessous

Entre dair



Filtrefluide

Fluide chaud

Aircomprim

mlangefluide-air

Refroidisseur fluide

Construction:

Compresseurs vis

fluide avecchaleur de compression

Vannethermostatique

1er tage,centrifuge

2nd tage, lmentsparateura) filtration

grossesparticules

b) filtrationparticulesfines

Sparation Fluide:


ProductionProduction ddair comprimair comprim

Bloc visMoteur EPACTGraissage MoteurSoupape daspirationSoupape pression mini-clapetanti-retourVanne mise vide/rgulationRefroidisseur d'huile avec Vanne thermostatique et Micro filtre huileRefroidisseur final d'airFiltre air d'aspiration bi-tagRservoir sparateur d'huileavec Cartouche sparatrice Soupape de sretPlots d'isolation, silent blocSIGMA-Control

12345

67

8910

111213

1

2

3

4

56

7

8

9

10

12

12

1311



Puissance relative utilise par les compresseursdairmoteur lectrique dans lindustrie (EU)

Consommation Consommation lectriquelectrique industrielleindustrielle

36%

22%16%

18%7% 2%

Autres moteursPompesVentilateursCompresseurs dAirCompresseurs frigorifiquesSystemes de convoyage

La consommation lectrique des compresseurs est estime par EU en 2015 ...

Rfrence : Systme dAir Comprim dans lunion Europenne, 2001


3: Les Cls



La puissance spcifique

Lunit de rfrence : La puissance spcifique

Puissance spcifique* = Puissance* en kW

Dbit effectif m3 / min

Pspc = P*

V


Cot dune station dair comprim

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

1% 1% 7% 5% 13% 1% 3% 6% 63%

Mis

ee

n ro

ute

et

form

atio

ndu

pers

on

nel

Tra

item

entd

esco

nde

nsa

ts

Cot

din

stal

latio

n

Inves

tiss

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item

entd

ai

r

Inve

stis

sem

ent c

om

pres

seu

rs

Cot

dem

ain

ten

ance

tr

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r

Cot

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ten

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Co

mpr

ress

eurs

Cot

n

erg

tiq

ue

trai

tem

entd

ai

r

Cot

n

erg

tiqu

e Co

mpr

esse

urs

Base : 0,06 /kWhPriode : 5 ansTaux dintrt : 6%

Pression de service : 7.5 barschage frigorifiquequalit dair : huile 1 (ISO 8573-1) particule 1

eau 4




Temp. d' aspiration T1

P. d'aspiration P1

Hum. l'aspiration Hrel1

Tempraturede sortie T2

Pression desortie P2

Volumedlivr V2

Calcul du dbit

Puissance absorbe en kW

Mesures de dbit suivant ISO1217 1996 Part I Annexe C



Rendement moteur :Pertes internes

Pabs arbre moteur :Puissance mcaniquetransmise sur larbre moteurexprime en kW

Perte sur ventilateur mont sur arbre Transmission :

pertes sur courroies, engrenage

Pabs arbre bloc :Puissance mcaniqueexprime en kW

Puissance Nominale moteur :

Plaque constructeur

Pabs TotaleAux bornesde lacentrale complte Pmax

Moto-ventilateur spar ventuellement

0 0 0

Dcomposition de la puissance

kWh


Mesurer chaque semaine le taux de charge

En rgulation de base, le compresseur fonctionne une partie du temps en comprimant, cest ce quon appelle en charge.

Il fonctionne une partie du temps sans comprimer, cest ce quon appelle vide .

A vide le compresseur consomme pour rien. Il ne produit pas dair comprim mais il utilise de lnergie.

Sil travaille plus de 20% du temps vide vous gaspillez votre argent.



4 : Les Economies dnergie


80

70

90

60

100ca. 6%

ca. 4,5%

ca. 10%

ca. 10%

Cots

Economies ralisables

1 bar rduction de la pression grce un systme de gestion moderne (Armoire intelligente )Rduction de la consommation dair en minimisantles fuites travers lajustement de la pression de service

Meilleure utilisation par optimisation de lagestion interne de chaque compresseurgrce au PC Industriel

Blocs vis, transmission et demoteurs lectriques EPACT dehaute efficacit

Rduction des cots nergtiques dune station dair comprim par son optimisation

Dautres conomies peuvent tre ralises par la rcupration de calories( production deau chaude)Par des systmes de traitement dair adquats et bien entretenus



Systme de gestion moderne


SIGMA AIR MANAGER4, 8 ou 16 compresseurs

Profibus DP Ethernet

Ethernet

Telephone

RS 232



Le contrle Sigma des compresseurs

Le PC industriel dans la station dair comprim

rduction de la pression rseau

meilleure utilisation descompresseurs

meilleur contrle

SIGMA CONTROL SIGMA CONTROL SIGMA CONTROL

SIGMA AIR MANAGER

+1 bar = +6% de puissanceSur 250 kW install 0.06 /kW en 24/24 = 7884 /an !

+0.5 bar = +3% de puissanceSur 250 kW install 0.06 /kW en 24/24 = 3942 /an !

Fonctionnement harmonieux des quipementsMoins de marche vide Moins de sollicitations mcaniques

Gestion optimale des quipementsDure de vie accrue


Meilleure utilisation: Fractionner etune gestion des compresseurs optimise

00:00

00:45

01:30

02:15

03:00

03:45

04:30

05:15

06:00

06:45

07:30

08:15

09:00

09:45

10:30

11:15

12:00

12:45

13:30

14:15

15:00

15:45

16:30

17:15

18:00

18:45

19:30

20:15

21:00

21:45

22:30

23:15

0

10

20

30

40

50

60

70

BS 61

BS 61

BS 61

DS 170

DS 170

DS 170

DS 170

needed airdelivery

m/min



Enclenchement harmonieux des compresseurs

Squence denclenchement des compresseurs suivant la consommation

00:00

01:00

02:00

03:00

04:00

05:00

06:00

07:00

08:00

09:00

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

17:00

18:00

19:00

20:00

21:00

22:00

23:00

0

10

20

30

40

50

60

70

BSD 62

BSD 62

BSD 62

DSD 171

DSD 171

DSD 171

DSD 171

consommation

ADA et KESS


Fractionner la consommation d'air

Consommation de pointe

Consommation dappoint

Consommation de base

Secours

Dtermination, choix d'un compresseur



Armoire de Cascade traditionnelle

Cascade

Inconvnient : plage de pression large et Pmax majore

Pression [bar]

pression basse (alarme)6.5

7.0

7.5

8.0

8.5

C1C2

C3C4

Temps

pu

po


pour plusieurs compresseurs (SAM Sigma Air Manager)

Gestion sur bande de pression avec armoire intelligente SAM

Bande de pression

Avantage: plage de contrle rduite Economies dEnergie par abaissement de Pmax

po2 = wp + dpo2po1 = wp + dpo1wp (pression de travail)pu1 = wp - dpu1pu2 = wp - dpu2

p basse

Pression [bar]

tempstu1 to1

dpo1dpu1

dpo2dpu2



Rduction de la pression rseau

Variations avec une armoire de cascade conventionnelle ; 1,2 bar

Variations de Pression avec SAM +/- 100 mbar

6.0

6.5

7.0

7.5

P+P. voulue

P -

Marge de scurit temps

Comparaison des variations de pressionentre le mode cascade et un squenceur intelligent SAMtravaillant par bande de pression


Compresseurs vis

SIGMA CONTROL

SIGMA CONTROL - le PC industriel dans le compresseur

Contrleur compact intgr sous letableau de bord du compresseur

5 modes de rgulation diffrents

Dual, Quadro, Vario, Vitesse variable,modulation

Acquisition de donnes et interfaces pourle transfert au systme de gestion, et le tleservice



Dual : En Charge - vide + arrt

Dual

contrle Interne

Pression

pmin

pmax

P.m

oteu

ren

%

100

20

charge

videarrt

t2

Temps

Utilise sur les compresseurs de pointe pour viter une frquence dmarrage/arrt trop importante.


Quadro : En Charge - Arrt avec avec temporisation vide fixe optimise

Quadro

contrle Interne

Utilise sur les compresseurs de base,voire dappoint

Pression

pmin

pmax

P.m

oteu

ren

%

100

20

charge

videarrt

Temps

t3 t3 t3t2 t2

t2



Vario

Pression

pmin

pmax

P.m

oteu

ren

%

100

20

charge

videarrt

Temps1 heure6 dmarrage maxi par heure

Vario Marche en Charge - Arrtavec avec temporisation vide variable, calcule

Utilise sur les compresseurs de base, voire dappoint.Egalement sur une station de 2 compresseurs identiques.

contrle Interne


Performance bloc vis compresseur

Les compresseurs vis sont conomiques uniquement lorsquils fonctionnent leur point dutilisation optimal

5000

5.5

6.0

6.5

Bloc vis 17.0

1000 1500 2000 2500 3000

kW minm

Puissance spcifique

Point dutilisation optimal

Vitessemin-1m/min Dbit9 14 19 24

Puissance spcifique



P spec.

5000

5,5

6,0

6,5

bloc 1

7,0

1000 1500 2000 2500 3000

kW/min

m

point optimal dutilisation

Vitesse blocmin-1

Dbit en m/min9 14 19 24

Puissance Spcifique du bloc vis 7 bar en fonction du dbit et de la vitesse


14

5.5

6.0

6.5bloc 1

bloc 2 bloc 3 bloc 4

7.0

18 23 30

m

P spec.

Dbit en m/min

point optimal dutilisation

Utilisation du bloc vis son point optimal(7 bar) 1500 min-1

kW/min



Rendement optimis des moteurs lectriquesEPACT USA dfinition 1992Label Eff CE dfinition 1995

P moteur en %0

100 105 - 110

Ren

dem

ente

n %

standard

StandardEPACT

Energy Policy Conservation Act

Rendement dun moteur 132kW :IP23: 93%IP54: 95%IP55 Epact: 95,7%


Traitement dair

Avec un traitement adapt, on peut obtenir une puret dair100000 fois plus propre que lair que nous respirons

gnralement.

Station compresseur vis



1. Entre de lair2. changeur de chaleur air air3. Rfrigrant vers lchangeur de

chaleur air4. Compresseur de rfrigrant5. Sparation du condenst, drain

de condenst automatique6. Sortie de lair comprim

Schage par rfrigrationGain possible 30%

Traitement de lair


KAESER SECOTEC conomie d'nergie par accumulation de froid et rgulation On/Off

(diagramme typique )

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Capacit de traitement du scheur en %

Puiss

ance

a

bsor

be

en

(%

)

potentiel d'conomie

TU=20C / TE=30C

Potentiel dconomie dnergie

Equipe du matin

Equipe du jour

Equipe de NuitPose

djeuner Demande dair

Dem

ande

d

air

Demande dair sur une journe

Le scheur SECOTEC sarrte lorsque la demande en airtombe presque zro.Demande dair en dessous de laligne bleue; au dessus potentiel dconomie dnergie.

Schage par rfrigeration



Application:

Systme soumis au gelExigence de qualit dair

Schage par adsorption: gain possible 50%


5

12

1814

15

16

171311

Adsorption

Scheurs combins (series DTL / DTW)1 Entre air comprim2 Echangeur de chaleur air/air3 Echangeur Frigorigne /air 4 Compresseur frigorifique5 Purgeur auto de condensat6 Sortie air comprim

7 Microfiltre 0.01m8 Vanne de basculement9 Diffuseur

10 Dessicant11 Collecteur12 Filtre poussires13 Soufflante14 Dessiccant15 Rchauffeur16 Vanne de basculement17 Purge air recovery18 Cooling/purge air outlet



ExempleUn trou de 3 mm de diamtre demande 0.5 m3/min d air 6 bar.0.5 m3/min x 60 min = 30 m3/h 30 m3/h x 8760 h = 262 800 m3/an262 800 m3/a x 0.02 /m3 = 5 256 /a

Les pertes dues aux fuites: gain possible +16%

Ce petit trou(4 mm dia.)vous cote

environ 325 chaque mois

diamtre

1 mm2 mm4 mm6 mm

consommation 6 barm3/min

0.0650.2571.032.31

Pertes en

kW *)0.471.857.42

16.66

246972

39008756

* Cot lectricit : 0.06 /kWhHeures de service : 8760 h/an


ExempleVB = 500 lpA = 9 barpE = 7 bar

t = 3 min

VL =500 l x ( 9 - 7 )

3 min= 333 l/min

Alimentationcoupe

Dbit de fuite(aucun consommateur)

volume rseau < 10% du volume de la cuve

VB x (pA pE)VL =

t

VL = Dbit de fuiteVB = Volume cuvepA = Pression dpart de la cuvepE = Pression finale de la cuvet = Temps de mesure

Mesure des fuites



La fiabilit des purges automatiques doit tre assure chaque point.

Purge de condensats


Sonde de niveau capacitiveBouton de contrleAlarme; Contact sec

Purgeur de condensats: Sonde lectronique niveau (Eco-drain)

2 chambre de collection6 sonde niveau8 sige de la soupape9 tuyau de dcharge

1 entre de condenst4 lectrovanne2 chambre de collection3 ligne de balance de la pression5 soupape du diaphragme



Dans 50 % des cas, le rseau dair comprim est un point faible. Lespertes de charges augmentent les cots de linstallation globale dair comprim.

Pression au point

dutilisation6.1 - 6.5 bar

Pression sur leconsommateur

6 bar

Pression dpart rseau 7 bar

Pertes de Charge: Gain possible +1,5%


1 bar de pression supplmentaire augmente lescots nergtiques de 6-10%

dans un rseau de distribution 8 bar.

Chute de pression dans un rseau

La chute de pression est fonction de:

section de la tuyauterie

vitesse dcoulement

longueur de la tuyauterie et un dgr moindre de la rugosit de la surface intrieure

Lair comprim en mouvement



Rcupration de calories: Gain Possible + 4%

2%chaleur rayonnepar la centrale

4%chaleur restantedans lair comprim

9% (dpend du rendement)chaleur dissipe

par le moteur

72%chaleur vacuepar le refroidisseur dhuile

13%chaleur vacue

par le refroidisseur dair

Puissance lectriquetotale absorbe

94%Chaleur rcuprable

Diagramme Calories

100 %


Applications

Applications de la rcupration de calories

Chauffagelocal

Modulationtemprature

ambiantelocal

Galvanisation

Air chaud sur process de schage

Appoint dechauffage

central

Chauffagepiscine

Rideaux dair chaud(coupe froid)

Eau chaude sanitaire

Eau industriellepour cantines

et grandes cuisines

Prchauffageair de

combustion

Nettoyage pices de production

Eau industriellepour industrie

alimentaire



Utilisation de lair chaud 94% est rcuprable

Chauffage par rcupration directe de lair chaud

94 % de la puissance lectrique est rcuprable

Rcuprationair chauden hiver

Rejet airchauden Et


Calories pour le chauffage de leau; 72% est rcuprable

Exemple dune centrale vis KAESER avec changeur huile/eau pour rcupration de calorie

eau chaudeechangeur huile/eau

huile chaude(due la compression)

mlange air/huilevannes thermostatiques

eau froide

huile chaude

huile refroidie

air comprim chaud

Cuve sparatrice Huile/Air

bloc vis

refroidisseur huile/air



Image 3-D

Exemple dinstallation dune station air comprim


Implantation

Exemple dinstallation dune station air comprim



PID

9.4.4 Exemple dinstallation dune station air comprim

1 Compresseur vis CSD 8 Filtre submicronique et carbon actif FFG2 Compresseur vis BSD 9 Purgeur automatique de condensats3 Flexible 10 Sparateur Eau / Huile type Aquamat4 Sparateur cyclonique 11 Systme de gestion SAM5 Vanne darrt 12 Kit Capteur de pression6 Rservoir 13 Vanne dmarrage rseau7 Scheur frigo type TF 14 Surveillance colmatage des filtres

Collecteur de condensats

Info capteurde pression

Collecteur

Vers rseau

huile

Eau


5 : Conclusion



Chaque application doit tre tudieet calcule. Il ny a pas de stationdair comprim idale par dfaut.

Faire une mesure ADA. Enregistreren mme temps la pression et ledbit

Les solutions vitesse variable et vitesse fixe doivent tre tudies etcompares

Une armoire de cascade peut gnrer des sur-cots et desproblmes


Analyse de la pression du rseau

Besoin moyenne

chute de pression 5.25 bar au dmarrage de

lusine

Stabilisation de la pression dans le rseau

Consommation de lasemaine

ADA et KESS



energiemaintenance

investissement

Chaque kWh de puissance lectrique conomisreprsente 0.8 kg de CO2 de moins dans latmosphre !

Technologie actuelle permet:Economie dnergieRespect de lenvironmentDisponibilit du compresseur 98% du tempsFiabilit beaucoup plus grande Intervalles de maintenance plus longsFaible consommation de puissanceConsommation nergtique plus faible des compresseurs etscheursRcuprationde calories : air chaud, eau chaude


Rcapitulatif Cot nergtique important pour la production dair comprim.

Diverses voies dconomies dnergie : Choix compresseur. + 2,1% Taille compresseur en dbit et en pression. + 4,5% Amlioration des moteurs + 0,5% Rcupration de la production de chaleur. + 4% Fractionner la production et utiliser une vitesse variable. + 3,8% Traitement de lair. Refroidissement, schage et filtration. + 0,5% Perte de charge. + 1,5 % Rgulation et gestion. Armoire SAM. + 2,4% Purge des condensats. + 2% Fuites. + 16% Remplacement plus frquents des filtres. +0,8%

Source; Enqute SAVE de lUnion EuropenneRecommandation: Mesurer votre taux de charge chaque semaine.



La Solution: Acheter des Mtres cubes.

Confier votre centrale dair comprim un spcialiste. Il vous garantit le meilleur rendement nergtique.

Vous ne payez que les mtres cubes dair comprimconsomms. Pas un de plus. A un prix fixe, connu davance et sans surprise.

Vous gagnez au minimum 16 % sur lnergie consomme, cest dire au minimum 10% du total sans investir.

Kaeser Compresseurs avril 2009 www.kaeser.comSuivant

Achetez seulement lair dont vous avez besoin!



1 cent 5 euro

1 euro 10 euro

La question la plus importante

Suivant

Plus ou moins 90 % des utilisateurs dair comprimne le savent pas

tes-vous au courant des frais ncessaires pourproduire un mtre cube dair comprim?


Une marge de profits accrue

Suivant

Gewin n/Margewird verb essert

Gewin n/Margewird verb essert Verbesserte

Liquiditt

VerbesserteLiquiditt

Produ ktion s-sicherheit

Produ ktion s-sicherheit

AttraktiveBeschaffung s-

altern ative

AttraktiveBeschaffung s-

altern ative

SchlankereOrgan isation

mglich

SchlankereOrgan isation

mglich

SIGMA AIR UTILITYSIGMA SIGMA

AIR UTILITYAIR UTILITY

Cots dair comprim rduits vous payez seulement ce que vous avez consomm vraiment puisque lair comprim est la comptence de Kaeser,

celui-ci soccupe optimiser votre consommation des nouveaux compresseurs consomment moins dnergie

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vous navez pas de frais pour la formation de votre personnel votre personnel peut soccuper de la comptence centrale de

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Suivant

Toujours la toute dernire technologie mise jour de la station dair suivant les tous

derniers points de vues conomiques et techniques des performances continuelles une rationalisation nergtique favorable lenvironnement

Une disponibilit accrue de la station dair

la production est assure en fonctiondes circonstances

des entretiens prventifs observation des intervalles dentretien connexion avec le Tlservice transition impeccable la nouvelle

station dair comprim


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Philippe Wittorski

07 kaeser air

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