Bij veel productieprocessen is perslucht een cruciale energiedrager. Zolang de installatie werkt lijkt alles in orde, maar vaak heeft het technisch management geen flauw idee hoe het persluchtsysteem ervoor staat qua kosten, betrouwbaarheid en rendement. Eén ding is echter zeker: de energiekosten kunnen veelal fors omlaag.
Frank Senteur
Het bovenstaande gaat niet vanzelf. Om haarfijn in beeld te brengen hoe een persluchtsysteem functioneert en hoe dit kan worden verbeterd, dient een audit te worden uitgevoerd en moet het systeem op strategische punten worden doorgemeten. Denk daarbij doorstroming, druk, temperatuur, energie en dauwpunt. ‘Real time’ monitoring zorgt er vervolgens voor dat gerealiseerde besparingen blijvend zijn en dat de prestaties verder kunnen worden geoptimaliseerd.
“Veel productiebedrijven zijn in het kader van duurzaamheid en het verkleinen van hun CO2-voetprint vooral bezig met andere zaken, dan het optimaliseren van hun persluchtinstallatie”, stelt Pascal van Putten, CEO van VPInstruments, dat vestigingen heeft in Nederland (met het hoofdkantoor in Delft), de UK en de VS. ”Dat is eigenlijk vreemd want juist bij persluchtinstallaties zijn energiebesparingen over het algemeen het makkelijkst te realiseren. Veel bedrijven zijn echter vooral bezig met zonnepanelen, windmolens, warmtekrachtkoppeling, het recyclen van koelwater, verminderen van afvalstromen, etc. De hierop gerichte maatregelen vergen echter forse investeringen waarvan het nog maar de vraag is of die ooit worden terugverdiend. Hoe anders is dit bij persluchtinstallaties. Neem bijvoorbeeld een grote Canadese fabrikant van designmeubelen die haar persluchtsysteem onlangs compleet heeft vernieuwd. Er werden vijf nieuwe compressoren, drogers, filtersystemen en buffertanks geïnstalleerd, terwijl ook een nieuw leidingsysteem werd aangelegd omdat het bestaande systeem was dichtgeslibd. Zo’n investering kan toch nooit rendabel zijn?. Nou wel degelijk! Mede dankzij energiesubsidie bedroeg de totale netto-investering ongeveer € 615.000,-. Doordat de nieuwe installatie minimaal 20% minder energie verbruikt dan de oude installatie en ook op andere fronten besparingen worden gerealiseerd, wordt deze investering binnen twee jaar volledig terugverdiend. Een hoofdrol is daarbij weggelegd voor de VPFlowScope M meters waarmee doorstroming, druk en temperatuur wordt gemeten. Ook heeft VPInstruments energie- en dauwpuntmeters geleverd waarmee het persluchtsysteem, in combinatie met de flowmetingen, 24/7 wordt gemonitord. Dit laatste is cruciaal om gerealiseerde besparingen vast te houden en de energetische en operationele prestaties vervolgens verder te kunnen optimaliseren.”
Onbekende ‘black box’
Als gevolg van de structurele mondiale groei breiden veel bedrijven hun productiecapaciteit gestaag uit. Dat betekent een toenemende persluchtbehoefte en dus is het essentieel om in de gaten te houden of het persluchtsysteem qua ‘layout’ en capaciteit nog wel goed blijft aansluiten op de zich constant vernieuwende situatie. “Om dit te kunnen doen zal het rendement en de (verwachte) levensduur van compressoren, eidingsysteem en componenten onder constante controle moeten staan”, aldus Van Putten. “Dat is vaak niet het geval, wat mede kan leiden tot onverwachte uitval van compressoren, filtersystemen of drogers. Bij een dergelijke calamiteit zijn vaak kostbare noodmaatregelen nodig die veelal voorkomen hadden kunnen worden. Bijvoorbeeld door het uitvoeren van ‘real time’ doorstroming- en energiemetingen. Daarvan is bij heel veel bedrijven echter geen sprake, waardoor het persluchtsysteem een geheimzinnige ‘black box’ is. Die ‘box’ levert weliswaar perslucht, maar vaak is men totaal niet op de hoogte van kritieke operationele parameters en is er geen reëel inzicht in de efficiency en de werkelijke operationele kosten.”
Dure risico’s
Naast de moeite en kosten om bij compressoruitval snel tijdelijke mobiele compressoren te moeten regelen, is er mogelijk sprake van veel kostbaardere vervolgrisico’s. Want wat te denken van productiestilstand? Dit kost ongelooflijk veel geld en kan zelfs resulteren in mega-dure claims omdat klanten producten niet op tijd geleverd krijgen. Door het persluchtsysteem goed te bewaken is productiestilstand te voorkomen. Daarnaast is ook monitoring belangrijk in het kader van kwaliteitsbewaking. Bij te grote fluctuaties in de druk kunnen machines bijvoorbeeld gaan haperen en dat kan leiden tot product-afkeur. Ook kan vervuilde of te vochtige perslucht door problemen met filters en drogers ernstige productieverstoringen veroorzaken, wat zeker speelt in kritische sectoren zoals de voedingsmiddelenindustrie en in de farmaceutische industrie. De risico’s die bedrijven lopen als ze hun persluchtsysteem niet goed monitoren zijn dus aanzienlijk groter dan menigeen denkt.
4-in-1 flowmeters
Om te komen tot een efficiënter en betrouwbaarder persluchtsysteem is het daarom cruciaal om door middel van metingen de actuele situatie ‘real time’ in beeld te brengen. Dat kan door op cruciale punten in het persluchtsysteem doorstromingsmeters te installeren, waardoor er 24/7 inzicht is in het daadwerkelijke luchtverbruik.
ENERGIEBESPARINGEN TOT 40%”
“Hierbij wordt geadviseerd om zogeheten 4-in-1 ‘flow meters’ te gebruiken,” benadrukt Van Putten. “Deze meten bi-directionele doorstroming, druk, temperatuur en de totale doorstroming. Juist de combinatie van die verschillende meetwaarden is enorm waardevol want hierdoor kan sneller de werkelijke oorzaak van problemen worden achterhaald. Zo kan één machine in het netwerk opeens met een te lage druk worden geconfronteerd. Als andere machines daar geen last van hebben, hoe komt dat dan? Bijvoorbeeld doordat een naastgelegen proces veel meer perslucht gebruikt dan men denkt en daardoor een onverwacht grote drukval in een leiding veroorzaakt. Zonder te meten kom je daar nooit achter. Ook kan sprake zijn van grote drukverliezen door te kleine leidingdiameters of dichtgeslibde leidingen. In zo’n geval biedt een 4in1 flow meter uitkomst, die een ongewoon hoge stroomsnelheid meet in combinatie met een lagere druk. En zo zijn er nog wel een paar voorbeelden te geven.”
Bi-directionele flowmeting
“In de meeste gevallen is het zonder meer aan te raden om een bidirectionele flowmeter te installeren”, adviseert Van Putten. “Om te beginnen zijn verschillende compressoren veelal verbonden via een persluchtringleiding. Dit betekent dat afhankelijk van de belasting en welke compressor staat ingeschakeld, de perslucht twee kanten op kan. Een unidirectionele flowmeter telt deze doorstromingen bij elkaar op wat een vertekend beeld van de situatie oplevert. Bidirectionele flowmeters meten de nettodoorstroming in één richting, wat een correct beeld van de werkelijke doorstroming geeft. Maar ringleidingen zijn slechts één voorbeeld. Ook kan sprake zijn van zogeheten ‘backflow’ bij grote buffertanks en ‘non return valves’ bij compressoren als gevolg van lekkende ‘drains’ en afdichtingen. Dit soort problemen kunnen met unidirectionele flowmeters niet ontdekt worden.”
Insteek-flowmeters
“Kies naast bidirectioneel ook voor een zogeheten insteektype flowmeter, zoals de VPFlowScope M”, legt Van Putten uit. “Dit heeft verschillende voordelen. Bijvoorbeeld meer onderhoudsgemak omdat (her) kalibratie bij dit type slechts een kwestie is van het vervangen van een cartridge. Verder kan bij een insteekfl owmeter het montagepunt met behulp van ‘hot tapping’ onder druk worden gemaakt. Wordt er bovendien een kogelkraan bij gezet, dan kan de insteekmeter onder druk zowel gemonteerd als gedemonteerd worden. En dat is dan weer erg handig bij het uitvoeren van onderhoud.”
Gestructureerde aanpak
Hoe ziet een ‘ideaal persluchtsysteem’ eruit? “Uiteraard varieert dat per gebruiker”, zegt Van Putten, “Om tot ‘het ideale persluchtsysteem’ te komen moeten we eerst weten wat er nodig is, wat er aan apparatuur staat en hoe de status daarvan is. Vaak stuit men bij een audit op verkeerd aangestuurde en/of te oude compressoren, op lekkages, oneigenlijk gebruik en/of op te hoge drukken. Dit laatste is duur want als machines bij een 1,5 bar lagere druk ook nog goed blijken te werken, bespaar je direct 10% op de energiekosten. We blijven het benadrukken dat in vrijwel ieder bedrijf waarin perslucht wordt gebruikt significante besparingen mogelijk zijn.”
Monitor compressor-efficiëntie
“Door op elke compressor een vermogensmeter te installeren, maakt de combinatie met een doorstromingsmeter het mogelijk het opgenomen vermogen te meten en de efficiëntie van de compressor(en) te bewaken”, aldus van Putten. “Door de efficiencywaarden onderling en over de tijd als een soort benchmarking te vergelijken kan men de efficiëntie verbeteren en eventuele problemen voortijdig zien aankomen. Door met doorstromingsmeters en druksensoren ook de drukval over de filters en drogers te meten, is te voorspellen wanneer filters moeten worden vervangen. Vervuilde filters betekenen drukverlies waardoor compressoren harder moeten werken en meer energie verbruiken. Ook is het raadzaam om permanente dauwpuntsensoren te installeren waarmee de vochtigheidsniveaus ‘real time’ worden bewaakt. Teveel vocht in het persluchtnetwerk kan voor enorme problemen zorgen waaronder oplopende onderhoudskosten en zelfs productieverlies. Bij zeer kritische productieprocessen, is het daarom raadzaam om ook bij het proces zelf het dauwpunt continu te monitoren. Daarbij zien we nog wel eens situaties waarbij wel absorptiedrogers zijn geïnstalleerd, maar waar het dauwpunt eigenlijk minder kritisch is. Drogers gebruiken behoorlijk veel energie dus kan op basis van nauwkeurige dauwpuntmetingen de drogercapaciteit omlaag, met als resultaat lagere energiekosten.”
Lekkage bewaking
Eén van de meest onderkende problemen bij persluchtinstallaties zijn lekkages. Los van het feit dat deze drukverlies veroorzaken, worden vooral de kosten ervan schromelijk onderschat. Wat te denken van een gaatje van slechts 5 millimeter. Dat kan toch nooit ernstig zijn? Maar bij een leidingdruk van 6 bar en 24/7 productie verdwijnt hierdoor wel bijna 2,5 miljoen liter perslucht per dag, wat een jaarlijkse schadepost betekent van € 24.500. Vaak zijn er in een fabriek talloze kleine gaatjes waaruit perslucht ontsnapt, wat cumulatief vele tienduizenden euro’s verlies oplevert. Door de gecombineerde informatie van doorstromingsmeters, die verdeeld zijn over de fabriek, kunnen lekkages in leidingen, koppelingen en machines dan ook worden ontdekt en direct worden verholpen.
Permanente monitoring
Zeer belangrijk is ook hoe de (meet) gegevens van alle druk, temperatuur, vermogensen dauwpuntmetingen worden verzameld en verwerkt. “Daarvoor zijn geavanceerde monitoringsystemen beschikbaar”, vertelt Van Putten. “Ook kunnen al die gegevens automatisch naar de Cloud worden gestuurd, waardoor deze (via intraen internet), overal op elk apparaat beschikbaar zijn. Via ingebouwde alarmfuncties worden afwijkingen of storingen automatisch naar de juiste afdelingen/mensen doorgegeven waardoor snel en gericht ingegrepen kan worden. Lekkages worden hiermee zichtbaar gemaakt en gelokaliseerd terwijl men storingen ziet aankomen en tijdig kan voorkomen. De ‘real time’ presentatie van alle meetgegevens stelt een fabriek in staat om weloverwogen beslissingen te nemen, waardoor de efficiency wordt verbeterd en op verschillende fronten geld wordt bespaard. Want niet alleen wordt er een minimale hoeveelheid perslucht gebruikt bij een gelijke of zelfs hogere productiecapaciteit, ook levert een optimaal gemonitord systeem belangrijke informatie voor predictief onderhoud waardoor servicekosten kunnen dalen en de machineinzetbaarheid toeneemt.”
