AERZENin turbokompressorit. Vuosikymmenten ajan olemme kehittäneet näitä aggregaatteja alansa teknologiajohtajiksi. Samalla oma osaamistasomme on noussut maailmanlaajuisesti kärkiluokkaan. Tämä näkyy laitteidemme korkeana energiatehokkuutena, alhaisina elinkaarikustannuksina ja omaan tuotekehitykseen perustuvina ydinkomponentteina. Lyhyesti: se on havaittavissa AERZENin turbokompressoreiden kaikissa yksityiskohdissa.
AERZEN-turbopuhaltimen rakenne ja toimintaperiaate on yksinkertainen ja samalla tehokas. Nykyaikaisten jätevedenpuhdistamoiden ilmastuksessa ratkaisevaa on ennen kaikkea hyvä käyttövarmuus, korkea energiatehokkuus ja pitkät huoltovälit. Sen takia AERZEN ei käytä turbopuhaltimien sisäisessä laakeroinnissa öljyä eikä muita voiteluaineita - vaan yksinkertaisesti vain ilmaa.
Esite
Case study: jätevesilaitos Emsbüren
Case study: jätevesilaitos Wallau
Turbopuhaltimia ja myös turbokompressoreja käytetään laajalti jätevedenkäsittelyssä. Luotettavuus, energiatehokkuus ja alhaiset ylläpitokustannukset ovat tällä alalla erittäin tärkeitä. Ennen muuta jätevedenpuhdistamoissa turbojen on voitava toimia pitkiä aikoja ilman huollosta tai korjauksista aiheutuvia pysähdyksiä – niiden tehtävänä on kuljettaa jatkuvasti ilmaa ilmastusaltaisiin. Ilma varmistaa mikro-organismien hapensaannin altaissa. Mitä tehokkaammin tämä onnistuu, sitä parempi. Tehtävä on valtava: Riittävä hapensaanti ilmastusaltaissa edellyttää turbojen toimivan moitteettomasti myös vaativissa ympäristöissä ja pitkäaikaisessa käytössä. Moitteeton tarkoittaa tässä yhteydessä myös kitkatonta, koska korkeissa kierrosluvuissa turbopuhaltimen sisällä perinteiset kuulalaakerit tai muut mekaaniset laakerointiratkaisut, joiden käyttöön liittyy aina kitka, eivät ole käytännöllisiä. Tästä syystä turbot toimivat jätevedenkäsittelyssä parhaiten sellaisella laakeroinnilla, joka toimii ilman mekaanista kitkaa ja joka mahdollistaa turbosiipipyörien kosketusvapaan pyörinnän puristusprosessin aikana.
Turbokompressorien kitka- ja kosketusvapaaseen laakerointiin on olemassa kaksi ratkaisuperiaatetta: Magneettilaakerointi ja ilmalaakerointi Kosketusvapaassa laakeroinnissa voiteluaineiden, kuten öljyn, käyttö on tarpeetonta. Tästä syystä nykyaikaisia kierrosluvun säädöllä toimivia turboja kutsutaan myös “öljyvapaiksi” suurtaajuus-turbokompressoreiksi. Magneettilaakeroinnin on pitkään katsottu olevan käytännöllisin ratkaisu. Tämäntyyppisessä laakeroinnissa nopeasti pyörivien akselien ja muiden rakenneosien kosketus estetään magneettikentän avulla puhaltimen sisällä. Tämä ratkaisu on erittäin monimutkainen ja sen toteuttaminen on teknisesti vaativaa, koska kitkattoman toiminnan varmistamiseksi järjestelmän täytyy jatkuvasti kysellä akselin tarkkaa asemaa. Ainoastaan tällä tavalla kehittynyt elektroniikka voi säätää magneettikenttiä riittävän täsmällisesti häiriötöntä kestokäyttöä varten.Herkkien anturien käyttöön ja vaativaan ohjauselektroniikkaan liittyy myös haittapuolia. Ensinnäkin juuri jätevedenpuhdistamossa ympäristöolosuhteet ovat usein vähemmän ihanteelliset herkkiä rakenneosia ajatellen. Toisekseen monimutkainen ohjausmekanismi vaatii säännöllistä huoltoa. Tämän lisäksi on mainittava korkea herkkyys käytöstä ja prosessista aiheutuvia paine-erovaihteluita ja huippukuormitustilanteita kohtaan, sekä perusteknologiasta aiheutuvat ominaisuudet, kuten kompressointipumppaus. Molemmissa syntyy dynaamisia voimia, jotka vaikuttavat koneen roottoriin. Magneettilaakereiden monimutkaisen säätöpiirin vuoksi niillä on hyvin tiukat raja-arvot, joiden ylitys johtaa koko laitteen kytkeytymiseen pois päältä. Tämän vuoksi monilla laitoksilla magneettilaakeroitujen turbojen toiminta keskeytyy usein. Yksi merkittävimmistä haitoista on rajalliset huoltomahdollisuudet, koska korjauksia tai laakerinvaihtoja ei voida suorittaa asennuspaikalla, vaan ainoastaan valmistajan tiloissa. Tämä edellyttää huomattavia logistisia ponnisteluja ja samalla pitkäkestoisen seisokin, joka pahimmillaan voi kestää n. 3 kuukautta. Magneettilaakerointi ei myöskään ole energiataseensa suhteen optimaalinen, koska magneettikentän luomiseen tarvitaan jatkuvasti virtaa, mikä taas lisää turbokompressorin käyttökustannuksia. Sen lisäksi tarvitaan hätäratkaisuna varavirtalähde, jos virransyöttö keskeytyy. Tämä niin sanottu keskeytymätön virransyöttö (UPS) takaa, ettei suurtaajuudella pyörivä roottori pääse heti kosketukseen mekaanisen hätälaakerin kanssa virransyötön katketessa. Hätälaakerin kuorma täydellä kierrosluvulla olisi niin korkea, että vaurioilta ei todennäköisesti vältyttäisi. Vasta kun kierrosluku on laskenut ei-kriittiselle tasolle, voidaan UPS kytkeä pois päältä. UPS puolestaan vaatii säännöllistä huoltoa, koska asennettujen vara-akkujen on oltava aina täyteenladattuja ja tasaisesti virtaa luovuttavia. Akkuja täytyy säännöllisesti tarkastaa erillisen huoltosuunnitelman mukaan ja heikot akkukennot korvata uusilla. Magneettilaakerointi on siis kokonaisuudessaan kustannusintensiivinen, teknisesti hankala ja energiankulutuksen kannalta puutteellinen ratkaisu. AERZEN luottaa edellä mainituista syistä toisenlaiseen järjestelmään.
Rakennesarjoissa AT ja TB ilmalaakerointia käytetään turbopuhaltimien standardiratkaisuna. Kosketusvapaalla ilmalaakeroinnilla on ratkaisevia etuja verrattuna mekaanisiin ja magneettisiin ratkaisuihin. Toimintaperiaate ja käyttöominaisuudet turbon sisällä perustuvat hyvin yksinkertaiseen fysikaaliseen perustaan. Moottoriakseliin yhdistetyn siipipyörän laakeroinnin on oltava erittäin tarkka. Tähän teollisuuden standardivierintälaakerit eivät usein pysty korkean kierrosluvun vuoksi. AERZENin kehittämä ilmalaakerointi turbopuhaltimissa tarjoaa sen sijaan merkittäviä etuja, koska se on yksinkertainen ja energiatehokas ratkaisu. Puristettua ilmaa käytetään sekä käyttöakselin radiaalilaakerissa että aksiaalilaakerissa ilmatyynynä. Tätä ilmaa ei syötetä ulkopuolisesta painegeneraattorista, vaan se tuotetaan kuten perinteisissäkin kompressoreissa itse turbopuhaltimessa. Heti kun puhallin kytketään päälle, akseli alkaa epäkeskisesti kiertää. Tällöin paine laakerin ulkokehän pienessä välitilassa nousee ja painaa akselia vastakkaiseen suuntaan. Korkeat kierrosluvut varmistavat akselin automaattisen keskityksen laakerissa ja nostavat käyttöpaineen välitilassa yli 30 bariin. Näin saavutettu korkea paine aiheuttaa lopulta sen, että keskitetty akseli pyörii kosketusvapaasti laakerin sisällä. Tämäntyyppinen laakerointi on peräisin avaruusteknologian sovelluksista.Toisin kun magneettilaakeroinnissa, lisäenergiaa ilmantyynyn muodostumiseen ei tarvita, koska se syntyy automaattisesti normaalikäytössä. Käyttökustannuksetkin laskevat, koska tämä laakerointitapa on täysin huoltovapaa. Yksinkertaiseen ja kestävään rakenteeseen perustuva häiriönsietokyky on tälle teknologialle ominaista. Jopa vaativat käyttöolosuhteet, kuten kuormituksen ja paineen vaihtelut, tasapainottuvat perusratkaisun fysikaalisten ominaisuuksien ansiosta. Mikäli korjaaminen joskus kuitenkin on tarpeen, voidaan kaikki asianomaiset komponentit vaihtaa muutaman tunnin sisällä ja ennen kaikkea suoraan asennuspaikalla. Laakerin osat ovat kitkakosketuksessa ainoastaan turbokompressorin käynnistys- ja pysähtymisvaiheessa niin kauan, kunnes ilmatyyny on muodostunut. Ennenaikaisen kulumisen välttämiseksi AERZEN käyttää innovatiivista ilmatyynylaakerointia. Laakerit ja akselit päällystetään grafiitista ja teflonista koostuvalla 2-komponentti-pinnoitteella. Tällä pinnoitteella on korkea lämpötila- ja kulutuskestävyys. Tämä kaksinkertainen “tarttumaton pinnoite” vähentää mekaanisia kuormituksia ja kulumista laitteen käynnistysvaiheessa huomattavasti.
AERZENin ilmalaakeroinnilla toimivat turbosukupolvet näyttävät kehityksen suuntaa huoltoystävällisyydessään, huoltoväleissään ja energiatehokkuudessaan. Nykyaikaiset turbokompressorit ovat erittäin kestäviä ja voivat vaivattomasti toimia ympäri vuorokauden jätevedenpuhdistamoissa tai muilla jätevesiteknologian aloilla. Toisin kuin muiden valmistajien turbolaitteet, TB- ja AT-rakennesarjan puhaltimet soveltuvat säätöalueensa ja tyhjäkäyntimahdollisuuden vuoksi myös SBR-laitoksille (sequencing batch reactor). Tyhjäkäyntiä pidetään huomattavasti energiatehokkaampana kuin koko järjestelmän jatkuvaa päälle- ja poispäältäkytkemistä. Turbopuhaltimen kaikki relevantit parametrit päivitetään ja näytetään tietysti reaaliajassa. Todellinen huippusuoritus on ilmamäärän reaaliaikamittaus, joka muiden valmistajien laitteissa lasketaan epäsuorasti sähkönkulutuksen perusteella. AERZEN-järjestelmät käyttävät niin sanottua Venturi-periaatetta, joka näyttää todellisen imuilmamassan differentiaalipaineen mittauksen avulla. Tämän tekniikan ansiosta tiedetään jokaisena ajankohtana tarkasti siirretyn ilman määrä. Mitattujen arvojen perusteella voidaan jätevedenpuhdistamon toimintaa huomattavasti optimoida. Tehokkaan toimintalogiikan edut tulevat esille pitkällä aikavälillä ennen kaikkea energiankulutuksessa. Kompressorin hankintakulut maksavat itsensä suhteellisen nopeasti takaisin säästettyinä energiakustannuksina, jolloin suurempi kertainvestointi osoittautuu pitkällä aikavälillä hyvinkin kannattavaksi. Jätevedenpuhdistamoissa enemmän kuin puolet energiantarpeesta kulutetaan ilmastusaltaiden ilmastukseen. Tästä syystä voi olla järkevää ottaa käyttöön kokonaan uusi perusratkaisu: esimerkiksi turbopuhaltimen, kiertomäntäpuhaltimen ja kiertomäntäkompressorin muodostama laiteyhdistelmä. Alhaiset elinkaarikustannukset ja joustava käyttö lisäävät AERZENin järjestelmien houkuttelevuutta. Järjestelmän laajuus ja koko määräytyvät kunkin laitoksen perusvaatimusten mukaisesti. AERZEN tarjoaa asiakaskohtaisia tuotteita ja ratkaisuja - lyömätön etu juuri vanhempien laitosten modernisoinnissa. Yhdentekevää, minkä AERZEN-tuotteen valitset: Kaikki komponentit on valmistettu korkealaatuisina sekä optimoituina pitkäikäistä ja tehokasta käyttöä ajatellen.
