07213 Noch dicht? Druckluftmessung für Ihr Energiemonitoring
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Druckluft spielt eine immer größer werdende Rolle in der Industrie. Die Erfassung von Druckluft war bisher sowohl kosten- als auch zeitintensiv. Zentrale Punkte dabei sind insbesondere die gestiegenen Anforderungen an Flexibilität, die Minimierung von Stillstandszeiten sowie die wartungsfreie und zuverlässige Datenerfassung.
Dieser Beitrag befasst sich mit Messmitteln zur Durchflussüberwachung von Druckluft und nimmt insbesondere Bezug auf den aktuellen Stand der Technik mittels anklemmbarer Durchflusssensoren. Dabei wird dargelegt, auf welche Punkte es bei der Druckluftüberwachung ankommt, welche Vorgehensweise empfohlen wird, welche Rolle dabei anklemmbare Durchflusssensoren für Druckluft spielen und welche Vorteile sie gegenüber klassischen invasiven Durchflusssensoren haben. von: |
1 Wieso ist Druckluft derzeit in aller Munde?
In Zeiten immer stärker in den Fokus tretender Nachhaltigkeitsaspekte und der ökologischen Betrachtung sämtlicher Prozessschritte wird auch die Industrie und insbesondere die energieintensive Produktion regelmäßig mit der Notwendigkeit konfrontiert, „grüner” zu werden.
Produktion muss „grüner” werden
Diese Ansprüche lassen sich über alle Branchen, Unternehmensgrößen und unabhängig vom Unternehmensalter hinweg beobachten, sodass dieses Thema schon aktuell einen hohen Stellenwert einnimmt, aber in den kommenden Jahren auch zunehmend an Bedeutung gewinnen wird.
Diese Ansprüche lassen sich über alle Branchen, Unternehmensgrößen und unabhängig vom Unternehmensalter hinweg beobachten, sodass dieses Thema schon aktuell einen hohen Stellenwert einnimmt, aber in den kommenden Jahren auch zunehmend an Bedeutung gewinnen wird.
Regelmäßig werden Produktions- und Arbeitsprozesse auf ihre Effizienz und Nachhaltigkeit hin geprüft und angepasst: beginnend bei der Neonröhre, die auf LED-Beleuchtung umgerüstet wird, über die Wiederverwertung bzw. -aufarbeitung von Verbrauchsmedien (z. B. Kühlwasser, Reinigungsmittel etc.) bis hin zur Energieversorgung im laufenden Betrieb.
Druckluft ist teuer
Regelmäßig wird auch skandiert: „Druckluft ist mein teuerstes Medium!”
Regelmäßig wird auch skandiert: „Druckluft ist mein teuerstes Medium!”
Bisher gab es jedoch nur wenige und dann meist aufwendige Mittel und Wege, um dem Nachhaltigkeitsgedanken auch bei der erzeugten und verbrauchten Druckluft nachzukommen – u. a. deshalb, weil die Datenbasis zur Beurteilung von Maßnahmen und Erfolgen nicht vorhanden war.
Messung schwierig
Ursache hierfür ist vor allem die Tatsache, dass die Messung von Druckluft im laufenden Prozess ungleich schwieriger ist als bei flüssigen Medien, weil vom Kompressor bis zur Endabnahmestelle viele Punkte interessant sind und Leckagen leicht übersehen werden können.
Ursache hierfür ist vor allem die Tatsache, dass die Messung von Druckluft im laufenden Prozess ungleich schwieriger ist als bei flüssigen Medien, weil vom Kompressor bis zur Endabnahmestelle viele Punkte interessant sind und Leckagen leicht übersehen werden können.
Es gibt jedoch neben der reinen Verbrauchsübersicht und -optimierung noch eine Vielzahl von anderen Motiven, warum die Messung von Druckluft interessant ist (s. Abb. 1).
Abhängig von Industriezweig, eigenem Status quo bei der Nachhaltigkeitsbetrachtung sowie unternehmensinternen Richtlinien sind unterschiedliche Motive vorherrschend.
Für alle gilt jedoch, dass die Generierung von validen Messwerten der Ursprung für die nächsten Schritte ist.
2 Möglichkeiten der Gasmessung/Druckluftmessung
Verglichen mit den zahlreichen Möglichkeiten, flüssige Medien messtechnisch zu erfassen, ist technisch nicht jeder Ansatz auch für Gase adaptierbar.
Neben Schwebekörper-, Membran- und Karman-Vortex-Sensoren haben sich vor allem die kalorimetrische (thermische) Messung sowie das Ultraschallverfahren behauptet und als breite Basis durchgesetzt.
2.1 Kalorimetrische Messung
Grundsätzlich gilt bei thermischen Durchfluss-Sensoren: Wenn ein erwärmter Körper von einem Fluid umströmt wird, führt das Fluid die Wärme vom Körper ab und erwärmt sich dadurch selbst. Dieses Prinzip macht sich ein kalorimetrischer Durchflusssensor zunutze.
Messung der Temperaturdifferenz
Das Fluid umströmt ein Heizelement. Die Temperatur des Fluids wird vor und hinter dem Heizelement gemessen und der Durchfluss wird aus der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Fühlern ermittelt. Dieses Verfahren wird häufig bei Anwendungen mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten verwendet.
Das Fluid umströmt ein Heizelement. Die Temperatur des Fluids wird vor und hinter dem Heizelement gemessen und der Durchfluss wird aus der Temperaturdifferenz zwischen den beiden Fühlern ermittelt. Dieses Verfahren wird häufig bei Anwendungen mit geringen Strömungsgeschwindigkeiten verwendet.
Messung der Leistungsaufnahme
Das Fluid umströmt ein Heizelement. Die Temperatur des Fluids wird vor und hinter dem Heizelement gemessen, jedoch ist das Heizelement geregelt und hält die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Fühlern konstant.
Das Fluid umströmt ein Heizelement. Die Temperatur des Fluids wird vor und hinter dem Heizelement gemessen, jedoch ist das Heizelement geregelt und hält die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Fühlern konstant.
Der Durchfluss wird dann aus dem Strombedarf zur Erhaltung dieser Temperaturdifferenz ermittelt.
2.2 Ultraschallmessung
Die gängigsten Ultraschallsensoren führen eine Laufzeitdifferenzmessung durch.
Zwei Ultraschallwellen werden schräg versetzt durch das Fluid im Rohr emittiert. Die Laufzeitdifferenz der beiden Ultraschallwellen ist direkt proportional zur Fließgeschwindigkeit. Die Ultraschallwelle, die sich in Strömungsrichtung bewegt, benötigt folglich eine kürzere Zeit, um den gegenüberliegenden Sensor zu erreichen als die Schallwelle in entgegengesetzter Richtung. In Verbindung mit der Information zu Rohraußendurchmesser, Wandstärke etc. ist der Sensor damit in der Lage, Durchflussraten, Gesamtmengen u. Ä. zu ermitteln.
