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INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/2023

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INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/2023

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK 01 02 NACHHALTIGER EINSATZ VON DRUCKLUFT WENN RESSOURCEN VERPUFFEN Das Zischen an einer Druckluftleitung deutet zumeist auf eine Leckage. Das Geräusch ist jedoch in lauteren Industrieumgebungen oftmals nicht wahrnehmbar, wodurch Lecks länger unentdeckt bleiben und hohe Zusatzkosten verursachen können. Im folgenden Beitrag stellen wir Ihnen Leckagesuchgeräte vor, die Leckagen anhand der entstehenden Geräusche im Ultraschallbereich detektieren. Die Drucklufterzeugung benötigt viel Energie, denn bis zu 80 Prozent der Gesamtkosten einer Druckluftanlage sind reine Stromkosten. Selbst kleinere Anlagen kommen hierbei auf schätzungsweise 10.000 bis 20.000 Euro pro Jahr. Angenommen ein Druckluftnetz im Dauerbetrieb erzeugt durchschnittliche Kosten von 1,9 Cent je Normkubikmeter, dann verursacht eine Leckage von nur 1,5 mm Größe bei 8 bar Systemdruck schon Kosten von rund 1.827 Euro im Jahr. Ist das Leck doppelt so groß, sind das pro Jahr bereits 7.309 Euro. Die Ressource Luft wird somit nur verschwendet, weil ein Kompressor den Druckverlust in einer Leitung ausgleichen muss. Doch das lässt sich vermeiden, vorausgesetzt der Kostentreiber wird schnell entdeckt. LECKAGEORTUNG PER ULTRASCHALLWELLEN Das Leckagesuchgerät von Ipf Electronic ortet auch kleinste Leckagen. Die Handheld-Lösung mit integriertem Mikrofon, einer Kamera mit Farbdisplay sowie einem Kopfhörer mutet ein wenig futuristisch an. Besonders auffällig: der an der Vorderseite platzierte Schalltrichter. Die aus einer Undichtigkeit austretende Druckluft erzeugt Geräusche im Ultraschallbereich, die von dem Trichter gebündelt und über das Mikrofon erfasst werden. Zur Ortung wird das Gerät mithilfe der Kamera auf den Bereich mit dem mutmaßlichen Leck gerichtet. Ein integrierter Laserpointer ermöglicht überdies die genaue Lokalisierung des Lecks durch eine Zielpeilung. Das Leckagesuchgerät wandelt die empfangenen Ultraschallwellen in hörbare Frequenzen und überträgt diese auf den Kopfhörer. Da der Empfang des Gerätes über das Mikrofon im Ultraschallbereich erfolgt, werden störende Umgebungsgeräusche weitestgehend nicht erfasst, sodass die Leckagesuche auch während der regulären Arbeitszeit erfolgen kann. Unterstützt wird der Anwender hierbei zudem mit einem aktivierbaren Auto-Level, der die Empfindlichkeit des Gerätes auf Wunsch dem Umfeld anpasst. 14 INDUSTRIELLE AUTOMATION 2023/01 www.industrielle-automation.net

SENSORIK UND MESSTECHNIK 01 Vom Fraunhofer-Institut ermittelte prozentuale Einsparungen bei der Drucklufterzeugung – mit 42 Prozent bietet das Auffinden und die Beseitigung von Leckagen die höchsten Potenziale 02 Viele Lösungen für kontinuierliche Druckluftverbrauchsmessungen: Einstichsensoren (rechts unten), Strömungssensoren mit integrierter Montagestrecke (rechts oben) und Kompaktlösungen mit Gleichrichter (Mitte und links) Das Ergebnis zur Leckagemessung wird im Display angezeigt. Wurden zuvor im Gerät die Kosten pro Liter beziehungsweise pro Kubikmeter Druckluft hinterlegt, visualisiert das Display zusätzlich zum Emissionspegel auch die potenziellen Einsparpotenziale (zum Beispiel in Euro) durch die Beseitigung des Lecks. Sämtliche gesammelten Daten können mit einem Bild des Leckageortes sowie zusätzlichen Informationen wie etwa Datum und Uhrzeit der Messung sowie Bezeichnung der Messstelle abgespeichert und später auf einen PC übertragen werden. Die Auswertung über die mitgelieferte PC-Software schafft dann eine valide Basis zur Dokumentation von Energiekosteneinsparungen und ermöglicht außerdem die Erstellung von Reports gemäß ISO 50001 (Umsetzung eines systematischen Umweltmanagements) oder für weitergehende Umwelt-Audits. ZWEI GERÄTEVARIANTEN ZUR AUSWAHL Das hier beschriebene Leckagesuchgerät UY000001 erhielt mit dem UY000002 ein Upgrade. Beide Handheldgeräte dienen zur gezielten Ortung von Leckagen in Druckluftnetzen, wodurch Energiekosten eingespart werden können. Außerdem lassen sich die Lösungen an Gas- und Dampfleitungen sowie Vakuumanlagen einsetzen. Das UY000002 ist mit einer Laserabstandsmessung (Laserklasse 2) ausgestattet, die nach dem Prinzip der Lichtlaufzeitmessung arbeitet. Mit der neuen Funktion lässt sich die Entfernung vom Messstandort bis zur Leckagestelle exakt ermitteln, was die genaue Lokalisierung einer Undichtigkeit vereinfachen soll. Der ermittelte Entfernungswert wird überdies gemeinsam mit weiteren Informationen automatisch im Gerät übernommen. Der Einsatz der Leckagesuchgeräte ermöglicht erhebliche Kostenreduktionen bei der Drucklufterzeugung, wie Zahlen des Fraunhofer-Instituts belegen. So bietet das Auffinden und die Beseitigung von Leckagen mit 42 Prozent die höchsten Einsparpotenziale. 26 Prozent entfallen auf sonstige Maßnahmen wie etwa eine vorbeugende Wartung des Kompressors (zum Beispiel Reinigung des Ansaugfilters etc.), während sich 12 Prozent durch die Auslegung des Pneumatiksystems einschließlich eines Mehrdruck-Leitungsnetzes erzielen lassen. Jeweils 10 Prozent an Einsparungen können durch Wärmerückgewinnung und den Einsatz von Kompressoren mit variabler Motordrehzahl erreicht werden. STRÖMUNGSSENSOREN ERKENNEN ABWEICHUNGEN FRÜHZEITIG Bisherige Erfahrungen aus der Praxis zeigen immer wieder, dass Lecks in Verbrauchsnetzen keine Seltenheit sind. Daher sensibilisiert das Thema Leckageortung zunehmend für das Problem von Druckluftverlusten, nicht nur als Kostentreiber, sondern auch im Zusammenhang mit dem nachhaltigen Einsatz von Ressourcen. Vor diesem Hintergrund ist grundsätzlich die Installation von Strömungssensoren für kontinuierliche Durchflussund Verbrauchsmessungen empfehlenswert, um unter anderem abweichende Verbräuche frühzeitig zu erkennen und hierauf gezielt reagieren zu können. Aufgrund ihrer einfachen Installation und Handhabung bieten sich hier Einstichsensoren als Einstiegslösungen an. Die programmierbaren Geräte mit TFT-Display erfassen die Messgrößen Durchfluss, Verbrauch sowie Geschwindigkeit und lassen sich unter Druck, also bei laufendem Kompressor, über einen Kugelhahn installieren. Durch ihre hohe Genauigkeit eignen sich die Lösungen zudem für Leckagemessungen. INTEGRIERTE MONTAGESTRECKE ODER GLEICHRICHTER Für die einfache Installation in bereits vorhandene Rohrleitungen wurden Strömungssensoren mit integrierter Montagestrecke (für Rohrgrößen von R 1/4" bis R 2") entwickelt. Wie die Einstichsensoren, verfügen diese Lösungen über eine Modbus RTU Schnittstelle für die Datenübertragung und werden ebenfalls über zwei kapazitive Tasten am TFT-Display eingestellt. Beide Gerätereihen haben zudem einen frei skalierbaren Analogausgang (4…20 mA) und einen galvanisch isolierten Impulsausgang. DER EINSATZ DER LECKAGE- SUCHGERÄTE ERMÖGLICHT DEUTLICHE KOSTENREDUKTIONEN BEI DER DRUCKLUFTERZEUGUNG Zu den Neuzugängen an Strömungssensoren mit integrierter Montagestrecke von Ipf Electronic gehören der SY90E293 für Erdgas (R 1/2", druckfest bis 16 bar), der SY92E296 für Stickstoff (R 1", druckfest bis 40 bar) und der SY92E297 für Sauerstoff (R 1", druckfest bis 16 bar). Alle Geräte mit M12-Anschlussstecker haben Messaufnehmer aus Edelstahl und sind für Medientemperaturen von -30 bis +80 °C ausgelegt. Strömungssensoren benötigen für hochgenaue Messungen ausreichend lange Ein- und Auslaufstrecken zur Beruhigung der Medienströmung. Fehlt hierzu indes der notwendige Bauraum, gibt es Lösungen wie der SL920021 mit integriertem Strömungsgleichrichter, die sich zur Installation zum Beispiel innerhalb von Maschinen, direkt hinter Wartungseinheiten oder innerhalb von Schlauchleitungen eignen. Bilder: Ipf Electronic www.ipf.de UNTERNEHMEN Ipf Electronic GmbH Rosmarter Allee 14 58762 Altena Tel.: 02351 9365-0 E-Mail: info@ipf.de AUTOREN Dipl.-Ing. Christian Fiebach, Geschäftsführer ipf electronic, Altena; Martinus Menne, freier Fachjournalist, Drolshagen www.industrielle-automation.net INDUSTRIELLE AUTOMATION 2023/01 15