Persluchtkwaliteit TNO afgestemd op specifieke testen

TNO benaderde Festo met de vraag om haar bestaande persluchtsysteem te upgraden. Er was méér perslucht nodig en bovendien van een betere kwaliteit. Op basis van een pre-audit werd een werkgroep met Royal HaskoningDHV samengesteld en een voorstel gedaan voor twee gescheiden systemen die elk hun eigen kwaliteit perslucht leveren. Door de aanvullende mogelijkheid om de systemen bij calamiteiten te koppelen, heeft TNO de beschikbaarheid, capaciteit, kwaliteit én efficiëntie van haar persluchtvoorziening op een hoger niveau gebracht.

Het Van Leeuwenhoek Laboratorium (VLL) van TNO in Delft is binnen het veld van de nanotechnologie een van de grootste (cleanroom) onderzoeksfaciliteiten in Nederland. Hier wordt onder meer onderzoek gedaan naar optieken en instrumentatie voor de lucht- en ruimtevaart. Een van de uitdagingen is daarbij een omgeving te creëren die zoveel mogelijk lijkt op ‘de ruimte’ buiten onze dampkring. Dat betekent dat in grote tanks wordt gestreefd naar een zo hoog mogelijk vacuüm en zeer lage temperaturen tot 160 °C of kouder, waarin de proeven worden uitgevoerd. Na deze testen wordt de ruimte weer opgewarmd met grote hoeveelheden (5 tot 6 kuub) perslucht.

Franco Brouwer is projectleider techniek CREF Corporate Real Estate & Facilities) bij TNO en in deze functie onder meer verantwoordelijk voor het onderhoud en modificaties aan de installaties. Binnen CREF was Teun Brussee medewerker techniek CREF bij TNO welke dit project begeleid heeft. Hij geeft aan: ‘De perslucht waarmee we de tanks weer opwarmen en op druk brengen, moet extreem droog zijn. Ieder watermolecuul dat met de perslucht mee naar binnen komt, zou mogelijk kunnen neerslaan op het meetobject. Wanneer dit te veel moleculen zijn, kunnen deze ten eerste de meetresultaten van de proeven verstoren en daarnaast ook serieuze beschadigingen aanrichten aan de elementen waarmee we testen.

Persluchtfiltersets

TNO-persluchtfiltersets

Pre-audit

Met de toenemende eisen aan de persluchtkwaliteit, het toenemend aantal aanvragen voor het uitvoeren van testen en de eisen van klanten met betrekking tot de beschikbaarheid van de testfaciliteiten, besloot TNO dat de tijd rijp was voor een upgrade van het persluchtsysteem.

Een eerste stap bestond uit het uitvoeren van een pre-audit door Festo. Koen Leeflang is gecertificeerd auditeur en zeer ervaren in het inspecteren en verbeteren van complete persluchtsystemen: ‘Wij voeren een dergelijke audit regelmatig uit bij bedrijven om een volledig persluchtsysteem in kaart te brengen. Dit gebeurt volgens de ISO11011 waarmee we een uitstekend uitgangspunt in handen hebben om vervolgens te bepalen wáár veranderingen noodzakelijk zijn. Bij klanten die om een uitbreiding van de capaciteit vragen, betekent dit niet altijd het toevoegen van een compressor. Soms ligt de oplossing in een herindeling van het leidingwerk, dikkere leidingen of een andere slimme oplossing die de noodzaak van grote investeringen voorkomen. Daarnaast kunnen we in praktisch alle gevallen energiebesparende maatregelen voorstellen.’

Voor TNO lag de vraag wat gecompliceerder. Enerzijds was er de wens om de persluchtkwaliteit te verhogen, anderzijds was er een capaciteitsuitbreiding noodzakelijk. Uit de pre-audit bleek echter dat lang niet alle gebruikers de hoogste kwaliteit perslucht nodig hebben. Het zou daarom onnodig duur worden om een volledig nieuw persluchtsysteem te realiseren dat alle gebruikers voorziet van de zeer droge perslucht.

Suppletieklep aangestuud door PA applicatie

TNO-suppletieklep aangestuud door PA applicatie

Projectgroep

De pre-audit en de wensen van TNO vroegen om een serieuze aanpassing van het persluchtsysteem. Alle reden om een werkgroep samen te stellen bestaande uit TNO, Festo en Royal HaskoningDHV. De laatste werd vertegenwoordigd door Annelies Hemmer, Projectmanager wanneer het gaat om het bouwen of verbouwen van de Delftse laboratoria van TNO. ‘Ik ben in dit type projecten onder meer verantwoordelijk voor het schrijven van het projectplan, de bijbehorende budgetten en het beoordelen van de haalbaarheid ervan. Hiervoor is de samenwerking met Festo en TNO van grote waarde geweest.’

Zij vervolgt: ‘Festo doet in deze samenwerking het technische voorstel voor de aanpassingen en uitbreidingen van het persluchtsysteem. TNO moet beoordelen of dit inderdaad het gewenste resultaat oplevert en ik kijk op basis hiervan naar de financiële haalbaarheid van het voorstel. Wanneer we het met elkaar eens zijn, zet Royal HaskoningDHV de realisatie in werking waarbij we, in overleg met de klant, de onderaannemers en toeleveranciers bepalen. Zo zijn bijvoorbeeld specifieke appendages en verschillende instrumenten door Festo geleverd terwijl de luchtdrogers zijn betrokken van een specialist in deze specifieke apparatuur.’

Redundant op compressorniveau

Het voorstel van Festo richtte zich op een tweedeling in het persluchtsysteem. Daarbij levert het eerste systeem perslucht in de zeer hoge (droge) kwaliteit (klasse 2.1.1 volgens ISO8573-1:2010). Het tweede levert via een eigen separate leiding perslucht met een normale kwaliteit (klasse 2.4.1 volgens ISO8573-1:2010). Bijzonder is dat tussen deze twee systemen een zogenaamde ‘calamiteitenklep’ is geplaatst die ze kan verbinden wanneer dit nodig is. Het voorkomt dat bij een dreigende te lage druk in het persluchtsysteem (bijvoorbeeld door een teveel aan gebruikers) proeven mislukken of tijdelijk moeten stoppen.

Capaciteit en kwaliteit

Om de capaciteit én kwaliteit te behalen, zijn aan de drie bestaande compressoren één compressor en een nieuwe droger toegevoegd. Koen Leeflang: ‘Om met de laatste te beginnen: de nieuwe droger is een speciale adsorptiedroger waarmee een drukdauwpunt van lager dan -70 °C is te behalen. Dit drukdauwpunt wordt bewaakt door een eigen sensor op de droger en daarnaast via een eigen drukdauwpunt sensor op de afgaande persleiding. Dit in combinatie met de nieuwe compressor levert de extreem droge perslucht die nodig is voor het op druk brengen van de vacuümtanks. Voor de overige gebruikers, die voldoende hebben aan standaard perslucht, is de vierde compressor beschikbaar. Op deze manier zijn de compressoren redundant uitgevoerd zodat TNO haar klanten een maximale beschikbaarheid van haar systemen kan bieden.

Teun Brussee: ‘Deze opstelling zorgt ervoor dat de juiste kwaliteit perslucht op de juiste plaats beschikbaar is en dat we niet onnodig veel energie gebruiken voor het genereren van hoge kwaliteit perslucht op plaatsen waar dit niet nodig is. Een verdere verlaging van het energieverbruik proberen we te realiseren door de drukken van 9 – 10 bar die we nu hanteren te verlagen. Bijvoorbeeld naar 7,5 bar. Als blijkt dat dit ook voldoende is, kunnen we hier nog een extra, energiebesparende stap maken.’

Totaaloverzicht persluchtruimte

Totaaloverzicht persluchtruimte

Samenwerking

De opstelling draait inmiddels naar volle tevredenheid van alle gebruikers. Daarbij kijken de drie partijen tevreden terug op een meer dan goede samenwerking. Teun Brussee: ‘Door de kennis en het nimmer aflatend enthousiasme van Koen zijn we uitgekomen op een oplossing die al onze vragen beantwoordt: we hebben meer capaciteit, een hogere betrouwbaarheid en de gewenste kwaliteit perslucht. En dat bij een efficiënt energieverbruik. Erg prettig wanneer partijen zo met elkaar kunnen samenwerken.’

januari 2023

Overzicht