Druckluft-Fachbuch › Kapitel 3: Steuerung & Regelung › Übergeordnete Steuerung
Kapitel 3 · Thema 3.2
Übergeordnete Kompressorsteuerung: Damit mehrere Kompressoren zusammenarbeiten
Sobald mehr als ein Kompressor im Spiel ist, müssen sie miteinander reden. Sonst schalten sie gegeneinander, laufen unnötig im Leerlauf und der Druck schwankt. Eine übergeordnete Steuerung entscheidet, welcher Kompressor wann läuft, und hält den Druck in einem engen Band. Aber: Einfach einschalten und fertig funktioniert nicht.
Die Richtwerte auf einen Blick
| Anlage | Empfehlung | Warum? |
|---|---|---|
| 2 Kompressoren | miteinander verbinden | Das geht oft schon direkt über die Kompressorsteuerungen: einer ist Master, der andere Slave. Die Rollen wechseln regelmäßig, damit beide gleich viele Betriebsstunden bekommen. |
| ab 3 Kompressoren | übergeordnete Steuerung | Ohne zentrale Steuerung ist ein wirtschaftlicher Betrieb kaum sicherzustellen. |
| Druckmessung | ein zentraler Drucksensor | Mehrere Sensoren an verschiedenen Stellen messen zur selben Zeit unterschiedliche Drücke. Das macht die Einstellung schwer. |
| Druckband mit drehzahlgeregeltem Kompressor | bis ca. 0,1 bar | Der drehzahlgeregelte Kompressor gleicht die Schwankungen aus, die anderen laufen in Volllast. |
| Reine Kaskadenschaltung | meist nicht mehr zeitgemäß | Großes Gesamtdruckband, unnötig hoher Druck. Funktioniert nur bei konstantem Verbrauch. |
Warum die einfache Kaskade an ihre Grenzen kommt
Bei der Kaskade hat jeder Kompressor seinen eigenen Ein- und Ausschaltdruck. Die Drücke sind gestaffelt: Erreicht der erste Kompressor seinen Druck nicht, kommt der zweite dazu, reicht auch das nicht, der dritte. Beim Erreichen des oberen Drucks müssen sie nacheinander wieder in den Leerlauf gehen oder abschalten, sonst läuft alles durcheinander.
Gerade das Abschalten wird zum Problem: Ein Kompressor, der aus ist, braucht je nach Modell 30 bis 60 Sekunden, bis er wieder Luft liefert. In dieser Zeit fällt der Druck weiter, und schon wird der nächste Kompressor zugeschaltet. Kaum ist der erste wieder bereit, läuft auch der zweite, und das System schaukelt sich auf. Die Staffelung sorgt außerdem für ein breites Gesamtdruckband mit unnötig hohem Druck, und jedes bar mehr kostet 6–8 % mehr Energie.
So arbeitet eine gute übergeordnete Steuerung
Eine intelligente Steuerung koordiniert Kompressoren mit Last-Leerlauf-Regelung und einen oder mehrere drehzahlgeregelte Kompressoren. Das Prinzip:
- Der drehzahlgeregelte Kompressor läuft zuerst und regelt hoch.
- Erreicht er zum Beispiel 95 %, schaltet die Steuerung einen kleineren Last-Leerlauf-Kompressor dazu, der etwa 60–70 % der Liefermenge des drehzahlgeregelten liefert.
- Der Last-Leerlauf-Kompressor läuft in Volllast, der drehzahlgeregelte fällt auf etwa 25–30 % zurück und regelt wieder hoch.
- Steigt der Bedarf weiter, kommt nach demselben Prinzip der nächste Kompressor dazu.
Aus Gründen der Redundanz werden oft zwei drehzahlgeregelte Kompressoren eingesetzt, die parallel laufen können. Zusammen haben sie einen sehr großen Regelbereich und können auch einen sehr großen Last-Leerlauf-Kompressor sauber zuschalten. Denn große Kompressoren sind meist spezifisch besser als kleine: Ein großer Last-Leerlauf-Kompressor arbeitet oft effizienter als zwei kleine. Die Redundanz muss aber trotzdem gewährleistet sein.
Warum die Einstellung so schwierig ist
Eine Steuerung lässt sich gut einstellen, wenn Grund-, Mittel- und Spitzenlast stabil sind. In vielen Betrieben ist das aber nicht so. Ein Beispiel, wie stark sich der Bedarf von Woche zu Woche verändern kann:
| Bedarf | Woche 1 | Woche 2 | Woche 3 |
|---|---|---|---|
| Grundlast | 10 m³/min | 30 m³/min | 15 m³/min |
| Mittellast | 30 m³/min | 35 m³/min | 50 m³/min |
| Spitzenlast | 31 m³/min | 80 m³/min | 61 m³/min |
Dann passt nichts mehr: In Woche 3 fällt der Druck stark ab. Die Steuerung hat aus Woche 2 gelernt, erwartet wieder eine Spitze von 80 m³/min und schaltet einen großen Kompressor zu. Tatsächlich kommen aber nur 61 m³/min. Der große Kompressor ist zu groß, muss wieder raus, läuft im Leerlauf, ein anderer muss rein, und das System gerät durcheinander.
Beim Autofahren siehst du ein 50er-Schild und weißt, was kommt. Die Steuerung sieht kein Schild. Sie weiß nur, was gerade passiert, und kann aus der Vergangenheit teilweise lernen. Trotzdem kann jeder Tag ganz anders aussehen. Die Steuerung ist immer einen Schritt hinterher.
Die häufigsten Einstellfehler:
- Falsche Abstufung der Kompressoren: Die Größen passen nicht zum Bedarf oder nicht zueinander.
- Falsch eingestellte Druckbänder.
- „Einschalten und fertig“: Die Steuerung arbeitet dann zwar, aber nicht effizient.
- Nicht nachjustiert: Der Bedarf hat sich verändert, die Einstellung ist geblieben.
So rechnest du, was ein engeres Druckband spart
Eine gute Steuerung kann das Druckband oft deutlich verkleinern, besonders im Vergleich zur Kaskade. Jedes bar weniger spart 6–8 % Energie. Der Rechner nimmt den Mittelwert von 7 %.
Worauf du außerdem achten solltest
Herstellerübergreifend oder vom Hersteller?
Optimal ist eine herstellerübergreifende Steuerung, dann bleibst du flexibel. Hast du Kompressoren einer Marke mit einer guten eigenen Steuerung, muss ein Wechsel gut überlegt sein: Der Hersteller kennt seine Anlagen und deren Schaltzeiten am besten. Das ist ein Vorteil, aber nur, wenn die Steuerung auch richtig konfiguriert wird. Im Einzelfall prüfen.
Notbetrieb
Fällt die übergeordnete Steuerung aus, sollten die Kompressoren über ihre eigenen Druckschalter selbstständig weiterlaufen. So steht die Produktion nicht still.
Regelungsarten und Regeldiagramm
Prüf mit dem Regeldiagramm, ob deine Abstufung zu Grund-, Mittel- und Spitzenlast passt.
→ Regelungsarten von KompressorenDrehzahlgeregelte Kompressoren
Das Herzstück einer guten Steuerung. Woran du einen guten erkennst.
→ Drehzahlgeregelte KompressorenPraxistipp
Eine Steuerung ist nur so gut wie ihre Einstellung. Einfach einschalten und fertig funktioniert nicht. Lass sie anhand einer Verbrauchsmessung einstellen und prüf die Einstellung erneut, wenn sich deine Produktion verändert.
Häufige Fragen
Ab wann brauche ich eine übergeordnete Kompressorsteuerung?
Schon zwei Kompressoren sollten miteinander verbunden sein, oft geht das direkt über die Kompressorsteuerungen als Master und Slave. Ab drei Kompressoren solltest du auf jeden Fall eine übergeordnete Steuerung einsetzen.
Reicht eine Kaskadenschaltung über die Druckschalter?
Nur bei konstantem Verbrauch. Die gestaffelten Drücke führen zu einem breiten Druckband mit unnötig hohem Druck, und weil ein abgeschalteter Kompressor 30 bis 60 Sekunden zum Neustart braucht, schalten die Kompressoren bei schwankendem Bedarf leicht durcheinander.
Warum arbeitet meine Steuerung nicht effizient?
Meist liegt es an einer falschen Abstufung der Kompressoren, falsch eingestellten Druckbändern oder daran, dass sich der Bedarf verändert hat, ohne dass die Steuerung nachjustiert wurde.
Roland Rau, Sachverständiger für Druckluft-Gesamtanlagen inkl. Peripherie (zertifiziert nach DIN EN ISO/IEC 17024), Geschäftsführer der Roland Rau Air-Expert GmbH. Mehr zum Autor
