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Energieverlust durch Leckagen vermeiden

Messung des Druckluftverbrauchs
Energieverlust durch Leckagen vermeiden

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Druckluft als Energieträger hat viele Vorteile. Wie kostspielig schon kleinste Druckluftleckagen werden können, wird aber noch immer stark unterschätzt. Wer effizientes Energiemanagement betreiben und Kosten senken möchte, sollte deshalb die Druckluftverbrauchsmessung seiner Anlagen in Betracht ziehen. Die EGE-Sensoren der Baureihen LDV 1000 und LDN 1000 erfassen selbst kleinste Leckagen mit einer hohen Genauigkeit und bieten so vielfältige Möglichkeiten, Druckluftnetze kostenoptimiert zu steuern und zu kontrollieren.

Druckluft lässt sich einfach speichern, ist gut zu transportieren, ungiftig und kann nicht explodieren. Im Gegensatz zu Hydrauliköl hinterlässt ein Leck zudem keine Pfützen. Dieser Vorteil ist aber auch ein Schwachpunkt, denn Druckluftleckagen und Druckluftvergeudung sieht und riecht man nicht. Auch hören kann man sie nur eingeschränkt mit speziellem Equipment. Das ist fatal, denn bei allen Vorteilen ist Druckluft ein relativ teurer Energieträger. Bei bis zu 40-fachen Kosten eines Elektroantriebs werden mit ihr maximal 5 % der Energie in mechanische Arbeit umgesetzt. Schon aus einem einzigen Loch mit einem Durchmesser von 1 mm fließen unter Normbedingungen 1,2 l/s. Dies verursacht bei einem kWh-Preis von 15 Cent einen Verlust von rund 600 Euro pro Jahr. Die EU-Studie „Compressed air systems in the European Union“ ermittelt durchschnittlich 33 % wirtschaftliches Einsparpotenzial im Bereich Druckluft.

Für ein funktionierendes Energiemanagementsystem (EMS) wie es in den Normen DIN EN ISO 50001, ISO 14001 oder auch in der ISO 9001 als optional beschrieben wird, ist eine Messung des Druckluftverbrauchs obligatorisch. Eine Druckluftverbrauchsmessung dient der Dokumentation und ermöglicht zusätzlich die Aufdeckung von Sparpotenzialen – und dies abteilungsweise oder anlagenspezifisch.
Methoden zur Verbrauchsmessung
Nur mit einer lokalen, dauerhaften und genauen Messung lassen sich die Druckluftverbräuche transparent machen, um Maßnahmen zu entwickeln und diese langfristig zu überprüfen. Druckluftverbrauchsmessgeräte funktionieren nach verschiedenen Prinzipien. Bei der thermodynamischen Methode wird ein Element am Medium um einige Celsiusgrade aufgeheizt. Fließt das Medium, wird die im Fühler erzeugte Wärme abgeführt und das Element damit gekühlt. Die Temperatur, die sich am Element einstellt, wird mit der Medientemperatur verglichen. Aus der gewonnenen Temperaturdifferenz lässt sich die Strömungsgeschwindigkeit ableiten.
Das Differenzdruckprinzip macht sich die Druckdifferenz vor und nach einer leichten Durchmesserverengung zunutze. Der Luftstrom im Sensor verursacht im Bereich des reduzierten Durchmessers einen Unterdruck gegenüber dem Eingangsdruck. Diese Druckdifferenz ist ein Maß für die Strömungsgeschwindigkeit. Der Einfluss des Absolutdrucks und der Lufttemperatur wird durch integrierte Messelemente berücksichtigt.
Das kalorimetrische Messprinzip ermöglicht eine sehr genaue Messung auch in kleinen Strömungsbereichen. Es ist daher optimal für kleinere Verbrauchsmengen, die Leckagedetektion und Schleichmengenerkennung geeignet. Für größere Durchflüsse eignen sich die gegenüber Verunreinigungen der Druckluft sehr robusten Messgeräte nach dem Differenzdruckprinzip. Zudem liefern sie zusätzlich die Werte für Temperatur und Druck.
Programmierbare Druckluftmessgeräte
Die programmierbaren Druckluftmessgeräte mit IO-Link-Schnittstelle LDN 1000 und die Varianten LDV 1000 und LDS für größere Rohrdurchmesser und Durchflüsse messen Druckluftverbrauch und Durchfluss, ermitteln kleinste Leckagen und bieten viele weitere Funktionen wie Dosierfunktion, Temperaturerfassung, Hysteresefunktion oder Auschaltverzögerung. Die Sensoren werden einfach inline in die Rohrleitung eingefügt und zeigen den Luftverbrauch eines angeschlossenen Anlagenteils im gut lesbaren sechsstelligen Display an. Zusätzlich zu den frontseitigen Sensortasten ermöglicht eine IO-Link-Schnittstelle das Auslesen der Messwerte direkt durch die SPS sowie das bequeme Parametrieren vom PC oder Notebook aus. Zwei programmierbare Ausgänge stehen ebenso zur Verfügung wie eine Manipulationserkennung per nicht rücksetzbarem Modifikationszähler und die Option, den Bedienumfang für verschiedene Nutzergruppen anzupassen.
Der LDN misst nach dem kalorimetrischen Prinzip – der LDV nach dem Differenzdruckprinzip. Die LDV-1000-Luftstromsensoren eignen sich für Inline-Rohrdurchmesser bis 1,5″. Zudem sind die Geräte zur genauen Verbrauchsmessung in Druckluftsystemen für einen weiten Messbereich bis 750 m³/h ausgelegt. Die auf der Hannover Messe vorgestellte Baureihe LDS für größere Rohrdurchmesser ist eine Staudrucksonde nach dem Annubar-Prinzip (eine Variante des Differenzdruckverfahrens). Staudrucksonden nach dem Annubar-Prinzip haben Öffnungen entgegen und mit der Strömung – in den Öffnungen entgegen der Strömung entsteht ein dynamischer Überdruck – an den Öffnungen mit der Strömungsrichtung entsteht ein dynamischer Unterdruck. Zusammen mit dem ebenfalls gemessenen statischen Druck und der Temperatur lässt sich daraus der Volumenstrom errechnen. Die beiden Differenzdruckvarianten LDV und LDS liefern zusätzlich die Werte zu Druck und Temperatur.
Halle 9, Stand H8

Sven-Eric Hiss
Leiter Marketing,
EGE


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