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l'URE et la maintenance - 7 mai 2009 1
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Maintenance 2009
Philippe Wittorski 0475 37 11 76
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CONTENU :
1. Lentreprise Kaeser Compresseurs2. Les bases3. Les Cls4. Les conomies dnergies5. Conclusions
l'URE et la maintenance - 7 mai 2009 2
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1: L1: L1: L1: LENTREPRISEENTREPRISEENTREPRISEENTREPRISE
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1919Coburg
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Gera, GermanyLyon, France
Usines de Coburg
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2002 Nouveau Centre de Recherche et Dveloppement
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Prsent dans 60 pays
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Effectifs
1994 1995 1996 1998 2002 2008 2009
16701670167016701784178417841784
1881188118811881
2091209120912091
2900290029002900
3600360036003600
3900390039003900
Stand: 2009
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2 : Les Bases
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7 mvolume dair
atmosphrique
Pression atmosphrique 1 bar (a)
Pression utile7 bar (a) = 6 bar (r)
1 m utile
Volume
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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
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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)
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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
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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:
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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
l'URE et la maintenance - 7 mai 2009 9
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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
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3: Les Cls
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La puissance spcifique
Lunit de rfrence : La puissance spcifique
Puissance spcifique* = Puissance* en kW
Dbit effectif m3 / min
Pspc = P*
V
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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
emen
t tra
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r
Inve
stis
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om
pres
seu
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Cot
dem
ain
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ance
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men
tdAi
r
Cot
dem
ain
ten
ance
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
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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
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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
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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.
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4 : Les Economies dnergie
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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
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Systme de gestion moderne
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SIGMA AIR MANAGER4, 8 ou 16 compresseurs
Profibus DP Ethernet
Ethernet
Telephone
RS 232
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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
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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
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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
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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
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Fractionner la consommation d'air
Consommation de pointe
Consommation dappoint
Consommation de base
Secours
Dtermination, choix d'un compresseur
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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
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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
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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
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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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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%
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Traitement dair
Avec un traitement adapt, on peut obtenir une puret dair100000 fois plus propre que lair que nous respirons
gnralement.
Station compresseur vis
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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
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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
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Application:
Systme soumis au gelExigence de qualit dair
Schage par adsorption: gain possible 50%
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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
l'URE et la maintenance - 7 mai 2009 25
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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
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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
l'URE et la maintenance - 7 mai 2009 26
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La fiabilit des purges automatiques doit tre assure chaque point.
Purge de condensats
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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
l'URE et la maintenance - 7 mai 2009 27
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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%
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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
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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 %
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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
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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
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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
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Image 3-D
Exemple dinstallation dune station air comprim
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Implantation
Exemple dinstallation dune station air comprim
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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
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5 : Conclusion
l'URE et la maintenance - 7 mai 2009 32
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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
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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
l'URE et la maintenance - 7 mai 2009 33
Kaeser Compresseurs avril 2009 www.kaeser.com
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
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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.
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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.
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Achetez seulement lair dont vous avez besoin!
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1 cent 5 euro
1 euro 10 euro
La question la plus importante
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Plus ou moins 90 % des utilisateurs dair comprimne le savent pas
tes-vous au courant des frais ncessaires pourproduire un mtre cube dair comprim?
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Une marge de profits accrue
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Gewin n/Margewird verb essert
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Produ ktion s-sicherheit
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AttraktiveBeschaffung s-
altern ative
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SchlankereOrgan isation
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celui-ci soccupe optimiser votre consommation des nouveaux compresseurs consomment moins dnergie
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votre entreprise
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Avantages techniques
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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