Sensoren Wenn Luft verpufft Energieeinsparungen beim Druckluftverbrauch Viele Lösungen, eine zentrale Aufgabe: Für die kontinuierliche Druckluftverbrauchsmessung stehen je nach Anwendungsbereich und Einbausituation vor Ort Einstichsensoren (rechts unten), Geräte mit integrierter Montagestrecke (rechts oben) und Kompaktlösungen mit Gleichrichter (links) zur Verfügung. (Alle Bilder: ipf electronic) Die benötigte Energie zur Drucklufterzeugung ist enorm. Immerhin sind rund 70 bis 80 Prozent der Gesamtkosten einer Druckluftanlage reine Stromkosten. Selbst bei kleineren Anlagen können schon rund 10.000 bis 20.000 Euro pro Jahr anfallen. Und wenn Druckluft auch noch unbemerkt durch Lecks Autor: Christian Fiebach, Geschäftsführer ipf electronic gmbh www.ipf.de Die Art des Hindernisses bestimmt die einzuhaltende Mindestlänge der Einlaufstrecke vor dem Sensor, um verlässliche Messergebnisse zu erhalten. So muss bspw. bei zwei abgewinkelten Rohrbögen mit dreidimensionaler Richtungsänderung eine Mindestlänge der Einlaufstrecke eingehalten werden, die 35 x D (D=Durchmesser des Rohres) entspricht (oben links). 34 Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2020
Sensoren Strömungssensoren mit integrierter Montagestrecke sind für den Einbau in bereits vorhandene Rohrleitungen konzipiert. entweicht, entstehen erhebliche zusätzliche Kosten. Undichtigkeiten in industriellen Druckluftverbrauchsnetzen treten häufiger auf, als im Allgemeinen bekannt ist. Wenn überhaupt, werden Anzeichen hierfür nur durch das Geräusch der aus einem Leck entweichenden Luft wahrgenommen, was aber aufgrund der lauten Umgebungsgeräusche in Industrieumgebungen zumeist extrem schwierig oder gar unmöglich ist. Kleine Lecks mit großer Wirkung Leckagen zu ignorieren, wäre allerdings fatal. Schon allein durch die hohen und zudem unnötigen Energiekosten, die dadurch entstehen, dass ein Kompressor permanent den Druckverlust in einer Leitung ausgleichen muss. Ein Beispiel: Ist ein Druckluftnetz im Dauerbetrieb und werden durchschnittliche Kosten von 1,9 Cent je Normkubikmeter zugrunde gelegt, dann verursacht ein Leck mit einer Einkaufsführer Messtechnik & Sensorik 2020 Größe von 3 mm bei 4 bar Systemdruck unnötige Kosten in Höhe von 4.061 Euro pro Jahr. Die gleiche Undichtigkeit schlägt bei 8 bar schon mit mehr als 7.300 Euro im Jahr zu Buche. Grundsätzlich empfiehlt sich daher die Installation von Luftstromsensoren für kontinuierliche Druckluftverbrauchsmessungen, um abweichend hohe Verbräuche frühzeitig zu identifizieren und zudem mögliche Einsparpotenziale beim Einsatz von Druckluft besser zu erkennen. Bewährtes, verschleißfreies Messprinzip Luftstromsensoren arbeiten nach dem bewährten kalorimetrischen Messprinzip (siehe Kasten), wobei weder Druck noch Temperatur des Mediums Einfluss auf die Messergebnisse haben. Daher lassen sich solche Sensoren bei unterschiedlichen Drücken und Temperaturen ohne weitere Kompensation einsetzen. Je nach Anwendungsbereich und Einbausituation vor Ort stehen für die kontinuierliche Verbrauchsmessung von Druckluft Einstichsensoren, Geräte mit integrierter Montagestrecke und Kompaktlösungen mit Gleichrichter bereit. Einfacher Einstieg in die Verbrauchsmessung Die Eigenschaften von Einstichsensoren und Geräten mit integrierter Montagstrecke sind im Grunde identisch. Sie erfassen die Messgrößen Durchfluss, Verbrauch sowie Geschwindigkeit und sind programmierbar. Einstichsensoren bieten sich aufgrund der einfachen Installation und Handhabung aber besonders als Einstiegsgeräte an, da sie sich unter Druck, also bei laufendem Kompressor, über einen Kugelhahn installieren lassen. Weil das kalorimetrische Messprinzip sehr empfindlich auf Strömungsstörungen reagiert, muss der Sensor zentrisch in einem geraden Rohrstück an einer Stelle mit ungestörtem Strömungsverlauf (laminare Strömung) eingebaut werden. Eine laminare Strömung wird durch eine ausreichend lange Rohrstrecke vor und nach dem Sensor erzielt (Einlauf- und Auslaufstrecke). Befinden sich Strömungshindernisse vor der Messstrecke, ist eine Mindestlänge der Einlaufstrecke einzuhalten, um verlässliche Messergebnisse zu erhalten. Die Mindestlänge richtet sich hierbei nach der Art des Hindernisses. Kompakte Lösungen mit integriertem Strömungsgleichrichter eignen sich ideal für Einsatzbereiche, in denen weder der notwendige Einbauraum für den Sensor selbst noch für die erforderliche Ein- und Auslaufstrecke vorhanden ist. Der hintere Messblock stellt eine optimale Anströmung der integrierten Sensorelemente sicher. Integration in bestehende Rohrleitungen Strömungssensoren mit integrierter Montagestrecke sind für den Einbau in bereits vorhandene Rohrleitungen konzipiert. Hierfür stehen bspw. Lösungen für Rohrgrößen von R 1/4“ bis R 2“ zur Verfügung. Auch bei der Installation dieser Sensoren ist eine Mindestlänge der Ein- und Auslauf strecken einzuhalten, allerdings unter Berücksichtigung der bereits vorhandenen Montagestrecke. Einstichsensoren als auch Strömungssensoren mit Montagestrecke sind für einen Betriebsdruck von 16 bar ausgelegt und werden über zwei kapazitive Tasten an einem TFT-Display eingestellt. Neben einer Modbus RTU Schnittstelle zur Daten übertragung verfügen die Lösungen u. a. über einen frei skalierbaren Analogausgang (4...20 mA) und einen galvanisch isolierten Impulsausgang. Eine Software ermöglicht außerdem weitere Einstellungen, das Auslesen von Servicedaten und eine Sensor diagnose. Optimale Anströmung durch Gleichrichter Obwohl die beschriebenen Geräte bereits eine Vielzahl potenzieller Einsatzfelder abdecken, gibt es dennoch immer wieder Applikationen, in denen die Integration solcher Lösungen schwierig oder gar unmöglich ist. So fehlt bspw. innerhalb von Maschinen, in unmittelbarer Anlagennähe oder hinter Wartungseinheiten oftmals nicht nur der notwendige Einbauraum für den Sensor selbst, sondern auch für die erforderlichen Ein- und Auslaufstrecken. Für derartige Anwendungen eignen sich sehr kompakte Lösungen mit Strömungsgleichrichter. Der Gleichrichter (Messblock aus Aluminium) stellt völlig unabhängig von der jeweiligen Einbausituation stets eine optimale Anströmung der integrierten Sensor elemente sicher, sodass zur Beruhigung der Medienströmung keine separate Ein- und Auslaufstrecke benötigt wird. Mit Mikro und Kopfhörer auf Leckagesuche Werden dennoch auffällig abweichend hohe Verbräuche in einem Druckluftnetz gemessen, ist es schon allein mit Blick auf die Einsparpotenziale ratsam, Leckagen als mögliche Ursache gezielt zu identifizieren und schnellstmöglich zu beseitigen. Primär hierzu wurde ein Leckagesuchgerät entwickelt, das u. a. mit 35
