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„Grüne“ Armaturen

Wie Armaturen zur Energieeffizienz beitragen und Betriebskosten sparen

| Autor/ Redakteur: Dipl.-Ing. Hans-Jürgen Bittermann / Jörg Kempf

Armaturen übernehmen in der Prozesstechnik Schlüsselfunktionen wie das Absperren, Regeln und Ableiten von Stoffströmen. Als zentrale Komponenten der Anlagen-Automatisierung tragen sie vielfach entscheidend zur Energieeffizienz bei. PROCESS präsentiert praktische Beispiele.

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Als funktionale Einheit besonders effizient: Armatur plus Antrieb
Als funktionale Einheit besonders effizient: Armatur plus Antrieb
(Bild: Ebro)

Industriearmaturen sind sozusagen die Schaltstellen in einer verfahrenstechnischen Anlage – sie öffnen und sperren Rohrleitungen, lenken und regeln Stoffströme. Das Medium, die Temperatur und der Druck bestimmen die Auswahl einer Armatur und deren Antrieb. Erst die perfekt aufeinander abgestimmte Kombination gewährleistet, dass die eingesetzte Energie nicht verschwendet, sondern bestmöglich genutzt wird.

Zwei Anforderungsprofile einer Armaturen-Automation sind zu unterscheiden: Zum einen die reine Auf/Zu-Steuerung, bei der die Armatur nur in ihre jeweilige Endlage zu fahren ist; zum anderen der Regelbetrieb, wo mit einem Sollwert über die Veränderung der Armaturenstellung der Rohrleitungs-Durchfluss überwacht wird. Zu beachten ist, dass die Automatisierungskosten einer Armatur nicht nur von der Wahl der Industriearmatur selbst, sondern auch von den Betätigungsarten (manuell, elektrisch, pneumatisch, hydraulisch) abhängen; je nach Kombination ergeben sich unterschiedliche Investitions-, Betriebs- und Energiekosten.

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Einen weiteren Aspekt gilt es zu beachten: 90°-Armaturen (Klappe, Hahn) benötigen im Vergleich zu den Linear-Armaturen (Ventil, Schieber) eine vergleichsweise geringe Stellkraft – der Antrieb fällt deshalb entsprechend kleiner und kostengünstiger aus.

Energieeffizientes Armaturen-Design

Ebro offeriert energieeffiziente Armaturen und Antriebe, die als funktionale Einheit effizient kombiniert sind: Beispielsweise erzielen die zentrischen Absperrklappen ihre Dichtheit durch das Übermaß der Klappenscheibe. Sie können so präzise bearbeitet werden, dass sie genau dem Betriebsdruck der Anlage entsprechen. Dies garantiert einen geringen Energiebedarf für die Automatisierung und darüber hinaus einen minimierten Verschleiß. Die pneumatischen Schwenkantriebe des Unternehmens stellen ihre Kraft über eine Doppelschwinge zur Verfügung.

Dieses Konstruktionsprinzip eignet sich ideal für Schwenkwinkel, da das maximale Drehmoment dem Bedarf entsprechend in den Endlagen des Öffnungs- und Schließvorgangs zur Verfügung steht. Direkt aufgebaute Steuerventile und Stellungsregler reduzieren den Luftverbrauch zusätzlich, weil die Verschlauchung nicht mit Luft beaufschlagt werden muss.

Auch die Absperrklappe 490 von Gemü zur Steuerung aggressiver Medien zeichnet sich neben ihren technischen Features durch Kosteneffizienz aus: Die Konstruktion der Klappe und insbesondere der Dichtmanschette, der Wellenabdichtung sowie des Backliners sind in Bezug auf Antriebsdrehmomente und gleichzeitig erhöhte Dichtheit optimiert worden. Die Klappe kommt mit kleineren Antrieben aus, was zu einer Reduzierung der Investitions- und Betriebskosten führt. Die technischen Verbesserungen im Dichtungskonzept erhöhen die Lebensdauer und reduzieren die Ausfallwahrscheinlichkeit.

Energieeinsparpotenziale bis zu 50 Prozent

Die KSB-Absperrklappen der Baureihen Boax und Isoria haben eine besonders strömungsgünstige Durchflussgeometrie und sorgen mit ihren niedrigen Zeta-Werten für reduzierte Druckverluste in der Anlage. So können Energieeinsparpotenziale von bis zu 50 Prozent genutzt werden. Mehr noch: Durch Klappen mit geringen Druckverlusten verringern sich zudem die erforderlichen Leistungsdaten der installierten Pumpe – im besten Fall kann dann sogar eine kleinere Pumpe gewählt werden.

Wie das folgende Praxis-Beispiel zeigt, ist mit dem Einsatz eines optimal einisolierten (wärmegedämmten) Boa-H-Ventils dieses Anbieters eine Energieeinsparung gegenüber einer Armatur mit Bügeloberteil von bis zu 75 Prozent möglich: In einer Großproduktion für Papier wird in jährlich 8000 Betriebsstunden 300 °C heißes Wärmeträgeröl zum Beheizen von speziellen Kalander-Walzen eingesetzt. In der Anlage sind zehn Armaturen der Größe DN 50 und zwölf Armaturen in der Größe DN 100 installiert.

Beim Einsatz von Boa-H-Ventilen errechnen sich die jährlichen Wärmeverluste zu 210 Euro; herkömmliche Ventile verursachen hingegen Kosten von 876 Euro – macht pro Jahr ein Plus von 666 Euro bei Verwendung von Boa-H-Ventilen.

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Über den Autor

Jörg Kempf

Jörg Kempf

Chefredakteur, PROCESS - Chemie | Pharma | Verfahrenstechnik