Leckagen schnell erkannt

Mit den Prüfständen der BDG werden – aus der Historie des Unternehmens heraus – hauptsächlich Ventile geprüft. Hierzu ist der Prüfstand mit einer auf das spezielle Ventil abgestimmten Adaption ausgestattet, in die das Ventil eingespannt, aus verschiedenen Richtungen mit Drücken von 6 bis 30 bar beaufschlagt und auf Undichtigkeiten überprüft wird. Seit der dritten Generation von Prüfständen geschieht die Auswertung automatisch. Lars Brenner, Leiter Einkauf, Organisation und Controlling dazu: „Wir haben in einem Prüfstand zwei Drucksysteme, ein Niederdrucksystem mit 6 bis 8 bar und ein Hochdrucksystem bis 30 bar. Wir brauchen also einen Sensor, der beide Druckstufen aushält und trotzdem eine hohe Genauigkeit bringt, zusätzlich muss er überdrucksicher sein, das sind für uns die großen Kriterien. Und mit dem Druckmessumformer EJX von Yokogawa haben wir ihn gefunden.“ Wie Brenner weiter erläutert, erreichte die BDG durch die Entwicklung der Teststände der aktuellen Generation einen hohen Produktivitätssprung. Es entstand ein Prüfstand, bei dem standardisierte Elemente genutzt und dadurch Kosten gespart werden, sich für den Kunden kurze Einführungszeiten ergeben, neue Technologien eingeführt werden können und die integrierte Software projektiert statt programmiert wird. Daher wird nicht für jedes Produkt ein einzelnes Programm geschrieben, es werden Software-Module, sogenannte DLLs, zusammengeschaltet und dementsprechend der Prüfablauf vorgegeben. Die Kommunikation erfolgt heute über Profibus-DP, in der Zukunft über Ethernet. Durch die Nutzung der Module ist die Stückliste für die Standardkonstruktion in einem Tag aufgestellt. Für Sonderkonstruktionen und die Adaption werden Eckdaten wie die physikalischen Werte, die mechanischen Daten, der Spann und die Abdichtung benötigt, die alle speziell für den entsprechenden Prüfstand angefertigt werden.

Die neue Generation der Prüfstände ist voll modular (FluiMOS). Auf einzelnen Lochblechplatten befindet sich jeweils eine funktionale Einheit, also Stromverteilung, Rechner, Dichtheitsprüfung, Durchflussprüfung, Druckaufbereitung oder elektrische Prüfungen. Beim Zusammenbau werden die entsprechenden Platten – beispielsweise die mit der Stromverteilung, mit dem Rechner, mit den EJX von Yokogawa – in den Grundrahmen eingehängt. Die einzelnen Module besitzen Stecker, um sie für die elektrische Versorgung und die Datenübertragung miteinander zu verbinden. Nach dem Zusammenbau der Hardware konfiguriert BDG das Programm in der DLL um und kann so schnell und einfach einen Prüfstand aufbauen oder erweitern – vom einfachen zum komplexen Prüfstand. Die vorkonfektionierten, modularen Platten werden so zu einem Prüfstand zusammengestellt, dass bei Bedarf weitere Platten eingesetzt werden können, wenn der Kunde zusätzliche Prüfungen benötigt. Andreas Linder, Leiter Elektronik & Software bei BDG erläutert: „Es gibt bis zu drei Grundtypen, auf denen – mit speziellen Adaptern, der Verrohrung, Verschlauchung und Sensorik – alle von uns gefertigten Prüfstände aufbauen.“ Allerdings kann mit Luft nur bis zu einer Dichtheit von 10-3 geprüft werden. Für die Dichtheitsprüfung darüber hinaus wird Formiergas und Helium eingesetzt, hierfür hat BDG ein neues Modul entwickelt. Formiergas ist ein Gemisch aus Stickstoff und Wasserstoff, das dünner als Luft ist. Bei dem neuen Modul zählt ein spezieller Wasserstoffsensor oder Heliumprüfer die Atome, daraus ergeben sich die Durchflusswerte. Mit Formiergas oder Helium können Dichtheitswerte von 10-6 oder 10-9 ermittelt werden.

Brenner weiter: „Unser Ziel ist es, unsere lange Erfahrung in der Prüftechnik noch mehr an den Markt zu bringen. Bisher waren wir hauptsächlich für einen Großkunden tätig. Andere Maschinenbauer versuchen, zusätzlich zu ihrem Anlagenbau in kürzester Zeit eine Kernkompetenz in der Prüftechnik aufzubauen. Das funktioniert vielleicht bei einfachen Durchflussprüfungen, nicht aber bei komplexen Prüfaufgaben.“ Bei BDG sieht er den Vorteil von Kernkompetenz in der Prüftechnik gepaart mit jahrelanger Erfahrung im Anlagenbau. „Kaum ein Maschinenbauer kann dies vorweisen.“ Natürlich sieht er auch den Nachteil des modularen Aufbaus, denn die Systeme sind nicht so kompakt wie ein individueller Prüfstand. Allerdings überwiegen die Vorteile der modularen, standardisierten Bauweise wie kurze Inbetriebnahmezeiten, Erweiterbarkeit, definierte Schnittstellen, modularer Aufbau und Wiederverwendbarkeit. Im Moment bereitet BDG gerade die Markteinführung eines Dichtheitsprüfmoduls in kompakter Bauweise vor.

Im Rahmen der Standardisierung hat sich BDG dazu entschieden, die EJX-Druckmessumformer von Yokogawa einzusetzen. Nur dann, wenn der Kunde auf ein anderes Gerät oder einen anderen Hersteller besteht, wird das von ihm gewünschte Gerät eingesetzt. Ausschlaggebende Faktoren für die Wahl der EJX-Geräte waren dabei die kleine Baugröße und die technische Spezifikation, die Genauigkeit von 0,04 %, die schnelle Ansprechzeit, die Stabilitätsgarantie sowie die gute Beratung und das Bereitstellen eines Testgerätes. Linder beschreibt ihn als robusten Industriesensor, der beide Druckstufen, im Niederdruckmesskreis 7 oder 8 bar, im Hochdruckmesskreis 30 bar, aushält und überdrucksicher ist. Er liefert auch dann noch die geforderte Genauigkeit, wenn ein Prüfstandbetreuer das Prüfprogramm falsch wählt oder den falschen Druck einstellt.

Die DPharp EJX-Serie bietet Druck- und Differenzdruckmessung auf sehr hohem Niveau. Zu den besonderen Leistungsmerkmalen der EJX-Serie gehören Resonanz-Silizium-Sensor-Technologie, Messung multipler Variablen sowie sehr hohe Präzision und schnelle Antwortzeiten.

Der weiter verbesserte, aktive Resonanz-Silizium-Sensor macht es jetzt möglich, mit einem einzigen Sensor gleichzeitig Differenzdruck und statischen Druck zu bestimmen. Dieser Sensor misst beim Standardtyp mit einer Messunsicherheit von 0,04 %, beim Referenztyp von nur 0,025 %. Dabei ist die Antwortzeit des Gerätes mit 90 ms äußerst kurz. Eine interne Diagnosefunktion entdeckt automatisch eine Blockade der Impulsleitungen.

Diese Eigenschaften resultieren aus dem eingesetzten Messprinzip und dessen Ausführung. Beim Resonanz-Silizium-Sensor schwingen zwei Resonatoren, die in ein Siliziumsubstrat eingebettet sind, ohne Druckbeaufschlagung mit ihrer Resonanzfrequenz. Ein Druck auf den Sensor wirkt auf die asymmetrisch angeordneten Resonatoren so, dass der eine gestaucht und der andere gestreckt wird. Dadurch tritt eine Verringerung bzw. Erhöhung der Schwingfrequenz ein. Diese Frequenzdifferenz entspricht direkt der Druck- bzw. Differenzdruckinformation. Durch die besonderen mechanothermischen Eigenschaften von monokristallinem Silizium werden negative Einflüsse durch Temperatur- und statische Druckänderung auf ein Minimum reduziert. Der DPharp-Sensor (DPharp = Differential Pressure high accuracy resonant pressure) liefert ein quasi digitales Signal, das direkt – ohne A/D-Wandlung – Hart- oder Feldbus-kompatible Daten liefert. Selbstverständlich bietet die EJX-Serie alle Vorteile der digitalen Kommunikation.

Das mit der EJX-Serie eingeführte Konzept der Total Accuracy stellt sicher, dass diese Leistungsdaten nicht nur im Labor, sondern auch beim Betrieb im Feld unter den unterschiedlichsten äußeren Einflüssen wie Umgebungstemperaturen, statischen Drücken und Überdrücken über zehn Jahre ohne Kalibrierung eingehalten werden. Die EJX-Serie besitzt in der Standardausführung die SIL 2-Zulassung des TÜV gemäß IEC 61508 und 61511.

Zu Linders positiven Erfahrungen mit Yokogawa zählt auch, dass es kein Problem war, den Sensor LABS-frei mit Zertifikat geliefert zu erhalten. Für einen Lackieranlagenhersteller wurde ein System gebaut, das keinerlei Öle oder Fette enthalten durfte. Für ein solches System muss bereits beim Bau der Einzelkomponenten darauf geachtet werden, dass sie fett-, öl- und silikonfrei sind. Linder zu diesem speziellen Projekt: „Alle medienberührenden Teile waren in Edelstahl rostfrei ausgeführt, alles musste wirklich sauber sein. Und bei der Abnahme wurden immer wieder Versuche gefahren, aber alles war frei von Silikon, Öl und Fett.“ Gerade in der Automobilindustrie ist LABS-frei eine Standardanforderung, die bis hin zu den O-Ringen geht, bei denen – und sei es nur zum Lösen aus der Form – häufig silikonhaltige Materialien verwendet werden.

Im laufenden Betrieb gibt es nach übereinstimmenden Aussagen von Brenner und Linder keine Probleme. Positiv erwähnen sie das Rahmenabkommen mit der Lieferzeitgarantie. „Die Geräte liegen bei Yokogawa auf Lager, wir können sie kurzfristig abrufen. Für uns ist extrem wichtig, dass wir keine große Lagerhaltung haben, sondern die Geräte ab Lager kurzfristig erhalten können. Wir liefern einen Prüfstand innerhalb von 8 bis 12 Wochen aus, da können wir nicht 6 oder 8 Wochen auf einen Sensor warten. Das wäre einfach zuviel. Von der technischen Seite hat es gut funktioniert, auch mit den Lieferzeiten und den Zusagen, die gemacht worden sind – alles hat gepasst.“

Hannover Messe: Halle 07, Stand B09

Achema: Halle 10.2, Stand B39

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