Dtecteur ultrasonique SDT 170

Leitfaden für die
Ultraschall-Leckortung
in Druckluftkreisläufen in
industrieller Umgebung
Copyright © 2007 by SDT International n.v. s.a.
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2
Inhaltsverzeichnis
1.
Leckortung in Druckluftkreisläufen: ein Ansatz mit
zweifacher Bedeutung. ..........................................................5
2.
Zahlen Sie für verbrauchte Luft, nicht für Leckagen! 7
3.
Leckortung mittels bei Ihnen erzeugtem Ultraschall.9
4.
Durchführen eines Verfahrens zur
Leckagebekämpfung und Erzielen des
größtmöglichen Nutzens daraus......................................11
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
Konzept für eine effiziente Strategie.......................................11
Feineinstellung des Verfahrens ..............................................12
Auswahl des geeigneten Ortungsgeräts ..................................14
Richtige Verwendung des Detektors SDT 170 ..........................16
Leckagen... aber wo? ...........................................................19
5.
Vorgehensweise bei der Leckageortung. ......................21
6.
Datenspeicherung. .................................................................23
7.
Mengenbestimmung eines Druckluftverlusts. ............25
8.
Praktische Tipps......................................................................37
3
Als unumstrittener Marktführer auf seinem Gebiet konstruiert und
produziert
SDT
International
ein
breites
Sortiment
an
Messinstrumenten zur Ultraschallerkennung und Auswertung weiterer
physikalischer Parameter.
Unser Know-how deckt eine große Bandbreite von Anwendungen ab:
Dichtigkeitsprüfungen für große oder kleine Volumina, unterirdische
Tanks, Leckortung in allen unter Druck stehenden Kreisläufen,
Qualitätskontrolle in der Produktion und Ortung von Verschleiß und
Unregelmäßigkeiten bei der vorbeugenden Wartung mechanischer
Einrichtungen.
Der Erfolg unseres Unternehmens beruht auf unserer Philosophie und
unserem Bestreben, stets die effektivsten und wirtschaftlichsten
Lösungen für die Probleme unserer Kunden zu finden.
4
1. Leckortung in
Druckluftkreisläufen: ein Ansatz
mit zweifacher Bedeutung.
Die Leckortung in Druckluftkreisläufen ist von zweifacher
Bedeutung: aus Umweltschutzaspekten für jeden einzelnen von
uns und aus wirtschaftlichen Aspekten für jedes Unternehmen.
Fühlen sich deshalb nur wenige Verantwortungsträger der
Unternehmen von diesem Thema betroffen, weil es um die Umwelt geht? Betrachten wir das Thema also im Hinblick auf die
erheblichen Einsparungen, welche die Vermeidung dieser
enormen Verschwendung ermöglicht.
Die Beherrschung eines proaktiven Verfahrens zur Ultraschallerkennung von Leckagen mit Mengenbestimmung des Druckluftverlusts ermöglicht die einfache Berechnung des erzielten
Nutzens. Die Zahlen sind so aussagekräftig, dass Sie überzeugt
sein werden, einen besseren Wirkungsgrad erreichen zu wollen.
Voraussichtliche Energieeinsparungen gehen natürlich immer
auch einher mit Überlegungen betreffend dem Schutz der Umwelt. Die Leckortung in Ihren Druckluftkreisläufen ermöglicht
beides.
Umweltschutz und Wirtschaftlichkeit
Energie ist und wird immer mehr zum vorherrschenden und wichtigen
Thema; unter anderem aufgrund ihres Preises, der Ausschöpfung von
Ressourcen, des unumgänglichen Kampfes gegen den Klimawandel
usw. Wieso sollte man also unter diesen Umständen nicht den vollkommen überflüssigen Verbrauch eliminieren, der durch Leckagen in
Druckluftkreisläufen entsteht? Ist es nicht höchste Zeit für Schadensbegrenzung? Das im Februar 2005 ratifizierte Kyoto-Protokoll schreibt
eine Reduzierung der in die Atmosphäre abgegebenen Schadstoffemissionen durch bessere Energieausnutzung vor.
35 Industrieländer haben sich dazu verpflichtet, ihre Treibhausgasemissionen bis zum Jahr 2012 um 5 % im Vergleich mit ihren
Emissionsmengen im Jahr 1990 zu verringern. Dies entspricht 35 % der
weltweiten Emissionen. Nichtsdestotrotz ist dieses Ziel bei weitem nicht
ausreichend. Insbesondere da keine Verpflichtungen für die Zeit nach
5
2012 vereinbart wurden. Stéphane Dion, scheidender Präsident der
Klimaschutzkonferenz der Vereinten Nationen, meint: „Um den Klimawandel aufzuhalten, sind zehn Kyoto notwendig. Allein um die Erwärmung zu stabilisieren, sprechen die Forscher von einer Reduzierung
um 60 % der Treibhausgasemissionen über einen Zeitraum von einem
halben Jahrhundert, beginnend jetzt. Passiert nichts, so werden diese
Emissionen selbst um 60 % steigen“. Was wird die der Industrie
zugewiesene Rolle sein?
Während Sie Ihre Energiekosten in die Höhe schnellen sehen, vergeht
kein Tag, an dem keine neuen Verpflichtungen zur Reduzierung der
CO2-Emissionen vereinbart werden. Eine doppelte Herausforderung für
die ganze Industrie. Umso mehr, da sich die Europäische Union Anfang
2007 verpflichtet hat, ihre Emissionen dieser Art bis zum Jahr 2020 um
mindestens 20 % zu reduzieren.
Druckluftverluste führen zu teurem Mehrverbrauch an
Energie.
Ein paar Kenntnisse, Fähigkeiten, die jedem zu Verfügung stehen und
vor allem ein paar gute Überlegungen reichen aus, um energetische
Gesichtspunkte in den Betrieb seiner Produktionswerkzeuge zu integrieren. Entgegen der allgemeinen Annahme kann ein besseres
Energiemanagement und/oder die Investition in mehr Energieeffizienz
sehr rentabel sein. Außerdem bringt die Vermeidung von Leckagen
einen sofortigen Nutzen sowohl für die Umwelt als auch für Ihre
Finanzen. Im Allgemeinen nimmt man an, dass ein Ansatz, der dem
Umweltschutz dient, mit Kosten verbunden ist. Im Gegensatz dazu
gewinnen in diesem Fall alle Beteiligten. Und was ist motivierender, als
dabei die Zukunft nachfolgender Generationen im Blick zu haben!
Die jedem Unternehmen zur Verfügung stehende Leckortung in
Druckluftkreisläufen ist ein wichtiger Schritt zum eigenen Engagement
in einer aktiven Energiepolitik.
Leckageortung
in
Druckluftkreisläufen
Bedeutung für
die Umwelt.
Wirtschaftliche
Bedeutung.
Für jeden einzelnen von uns
und für zukünftige Generationen.
Für jedes Unternehmen.
6
2. Zahlen Sie für verbrauchte Luft,
nicht für Leckagen!
Druckluft ist das in der Industrie am weitesten verbreitete Energiefluid,
aber auch das teuerste. Basierend auf einem Verbrauch über 5 Jahre
bei 6.000 Betriebsstunden pro Jahr nimmt man im Allgemeinen an,
dass die Produktionskosten für Druckluft sich aufteilen in
75 % für die Energiebereitstellung,
13 % für Investitionen
und 12 % für Wartungskosten.
Druckluft ist teuer und bringt einen thermodynamischen Gesamtwirkungsgrad (Nutzungsgrad) von nur knapp 10 %, sogar in optimierten Fällen.
Die Drucklufterzeugung nimmt in der Energiekostenaufstellung eines
Unternehmens den 2. oder 3. Rang ein. Es ist also sinnvoll, über Verbesserungspotenzial nachzudenken. Letzteres ist erheblich und beruht
auf der idealen Abstimmung der tatsächlichen Erfordernisse von
Produktion und Druckpegeln, der Reduzierung von Energieverlusten,
der Wartung der Bauteile, der Kontrolle der Luftqualität und der
Vermeidung von Leckagen im Netz.
Anstatt Verbesserungen ins Auge zu fassen, erhöhen einige
Unternehmen zum Ausgleich der Verluste die Kapazität des
Kompressors. Dies ist nicht außergewöhnlich...
Leckagen können
30 bis 40 % des verbrauchten Volumens ausmachen.
Man muss wissen, dass Leckagen überall im Netz vorkommen können an Leitungsanschlüssen, Ablassventilen, Filtern, Druckreglern, Ventilen,
Schnellkupplungen, Gummischläuchen, usw. Außerdem gibt es noch
weitere
mögliche
Leckagepunkte,
in
sehr
versteckten
und
unzugänglichen Bereichen. Ein wirklich proaktives Verfahren zur
Bekämpfung dieser Verschwendung ist unerlässlich zur Reduzierung der
Verluste auf ein vernünftiges Maß:
7
Reduzierung von Leckagen in Druckluftkreisläufen:
auf 5 % des verbrauchten Volumens.
Da Verluste verhindern, dass der Mindestbetriebsdruck aufrecht
erhalten werden kann, wird oft einfach der Druck erhöht. Dies führt
aber zu einem prozentualen Anstieg der Verluste. Unter Berücksichtigung der Anzahl von Bauteilen in einem Druckluftkreislauf
kann man sich die potenziellen Leckagen und die finanziellen
Einsparungen mithilfe einer Leckageortung gut vorstellen. Basierend
auf den Kosten der kleinsten Leckage und mittels einfacher
Multiplikation ist die Rechnung schnell gemacht:
Eine einzige Leckage von 1 mm bei 6 bar
kostet Sie jährlich bereits 144 €.
Bei 12 bar
kostet Sie die Leckage jährlich 480 €.
Jährliche Energiekosten aufgrund einer nicht erkannten Leckage*.
LochØ
[mm]
Luftverlust bei
6 bar
[l/s]
Luftverlust bei
12 bar
[l/s]
Energieverlust in
kWh bei
6 bar
Energieverlust in
kWh bei
12 bar
Kosten Kosten
bei
bei
6 bar 12 bar
[EUR] [EUR]
1
1,2
1,8
0,3
1
144
480
1.5
2,6
3,7
0,7
2,0
312
987
2
4,8
7,4
1,2
4,1
576
1.973
2.5
7,5
12,8
1,9
7,5
900
3.413
3
11,1
20,8
3,1
12,7
1.488
6.096
Multiplizieren Sie die Kosten mit der Anzahl der Leckagen
*kWh x 0,06 EUR x 8.000 Betriebsstunden pro Jahr.
8
3. Leckortung mittels bei Ihnen
erzeugtem Ultraschall.
Leckagen erzeugen Ultraschall.
Um die Ortungsmethode beurteilen zu können, muss man zunächst
verstehen, was Ultraschall ist und in welchem Zusammenhang dieser
mit Leckagen steht.
Schall und Ultraschall sind mechanische Schwingungen von Materie.
Ultraschall ist eine Schwingung derselben Art wie Schall, aber mit einer
Frequenz über 20 kHz. Ultraschall ist für das menschliche Ohr mit
seinem Hörbereich zwischen 15 Hz und 20 kHz nicht wahrnehmbar.
Im Vergleich zur diffusen Emission von Schall verbreitet sich Ultraschall
konzentriert und in einer Richtung. Die Schallwellen sind vergleichbar
mit einem Lichtstrahl dessen Intensität mit zunehmender Distanz
abnimmt.
Ultraschall entsteht auf natürliche Weise bei Fluidturbulenzen aufgrund
pneumatischer oder hydraulischer Probleme (Leckagen) oder bei
Reibungsphänomenen aufgrund mechanischer Probleme. Elektrische
Probleme wie Lichtbögen, Koronaentladungen usw. erzeugen ebenfalls
Ultraschall.
Bei Leckagen in Druckluftkreisläufen
erzeugt
die
Reibung
der
entweichenden Luft Ultraschall an den
Wänden des Lecks. Und dies ungeachtet des Leckagevolumens, des
Durchflusses und der Größe des
Lecks, wie gering auch immer dies
sein mag.
Ultraschall kann mithilfe eines Senders auch künstlich erzeugt werden,
zum Beispiel im Rahmen von Dichtigkeitsprüfungen.
Da die Hörschärfe des menschlichen Ohrs begrenzt ist, ist also der
Einsatz eines Ortungsgeräts unerlässlich für die Erkennung von
Ultraschall, für die Ortung seines Ursprungs und folglich für die genaue
Lokalisierung des Lecks.
9
Funktionsprinzip des Ultraschalldetektors SDT 170.
Der SDT 170 ortet Ultraschallsignale, wandelt diese in hörbare
Frequenzen um und verstärkt sie. Ziel ist die Umwandlung des erhaltenen Signals unter Anwendung der Überlagerungstechnik in ein
hörbares und interpretierbares Signal. Diese Lösung erweitert die
Hörkapazität des menschlichen Ohrs über den hörbaren Bereich in den
Ultraschallbereich.
Abbildung 1 – Die Hauptfunktion
des SDT 170 ist die Umwandlung
von Hochfrequenzsignalen in
hörbare Signale.
Das Mittenfrequenzband des Detektors kann auf eine Frequenz
zwischen 15.1 und 190.7 kHz eingestellt werden; die Standardfrequenz
ist 38.4 kHz.
Abbildung 2 – Die Frequenzbänder werden in Abhängigkeit der zu ortenden
Geräusche gewählt.
Aus Gründen der Ortungseffizienz reagiert der Detektor SDT 170 ausschließlich auf Ultraschallwellen. Er gibt Turbulenzeffekte wieder, also
die tatsächlichen Geräusche der Leckage, und bestimmt die Menge
dieser Leckage in dBµV.
10
4. Durchführen eines Verfahrens
zur Leckagebekämpfung und
Erzielen des größtmöglichen
Nutzens daraus.
Ein proaktives Verfahren zur Leckagebekämpfung erfordert die Erstellung eines Terminplans für im Laufe der Zeit zu wiederholende
Aktionen.
Dies unterscheidet sich von den punktuellen und unvorhergesehenen
Reaktionen, die erkennbar gewordene Leckagen erfordern. Das
proaktive Verfahren beinhaltet die Verwendung des Geräts sowie
geeignetem Zubehör für die einzelnen Lokalisierungen, die Beachtung
einer geeigneten Vorgehensweise, die Verwaltung der Daten betreffend
jede einzelne Leckage, dokumentierte und überprüfte Reparatureinsätze und schließlich – soweit möglich – die Mengenbestimmung der
Leckagen und die Berechnung anhand des Verfahrens.
4.1
Konzept für eine effiziente Strategie
Die ordnungsgemäße Durchführung und der Erfolg eines Wartungsprogramms für Ihr Druckluftnetz beruhen im Wesentlichen auf der
Qualität Ihres strategischen Plans.
•
DEFINITION DER ZIELE - Die Hauptsache ist die Definition Ihrer
Ziele neben dem Hauptziel der drastischen Reduzierung Ihrer
Energiekosten unter Tätigung einer vergleichsweise kleinen Investition
in einen Detektor.
Jede effiziente Wartungsstrategie erfordert ein klar definiertes Ziel.
Daher lautet logischerweise die erste Frage an Sie: „Was sind die zu
erreichenden Ziele durch die Anwendung eines Wartungsplans für mein
Druckluftnetz?“
Hier einige Beispiele:
-
Drastische Reduzierung Ihrer Energiekosten basierend auf einer
kleinen Investition.
-
Ortung, Mengenbestimmung und Reparatur sämtlicher Druckluftleckagen im bestehenden Kreislauf.
-
Begrenzung des Gesamtvolumens der Verluste auf 5% des verbrauchten Volumens.
11
-
Entlastung
pressoren.
und
Verlängerung
der
Lebensdauer
Ihrer
Kom-
-
Machen Sie allen Mitarbeitern in Ihrem Unternehmen deutlich, wie
hoch der Selbstkostenpreis für Druckluft ist.
-
Schulen Sie die betroffenen Benutzer auf die effizientesten
Wartungsmethoden für das Druckluftnetz.
-
usw.
•
SENSIBILISIERUNG DES GESAMTEN PERSONALS – Zur
Erreichung der größtmöglichen Effizienz ist es erforderlich, das gesamte
Personal zu sensibilisieren, indem Sie ständig über Ihre Ziele
informieren. Ihre Ziele müssen so im gesamten Unternehmen verbreitet
werden, dass jeder Mitarbeiter ständig damit konfrontiert wird.
•
ÜBERDENKEN IHRES GESAMTEN NETZAUFBAUS – Die
Durchführung eines Wartungsprogramms für Ihr Druckluftnetz ist mehr
als die Suche nach Leckagen und deren Reparatur. Es bedeutet auch
das Überdenken des gesamten Druckluftnetzes und die Durchführung
von Verbesserungen, die für einen höheren Wirkungsgrad unerlässlich
sind.
4.2
Feineinstellung des Verfahrens
Die Feineinstellung Ihres Verfahrens muss drei Dinge zum Ziel haben:
Sicherheit, Zuverlässigkeit und Effizienz Ihres Leckagebekämpfungsprogramms. Für einen optimalen Betrieb Ihres Druckluftnetzes
bedürfen einige Verfahrenselemente besonderer Aufmerksamkeit:
• SICHERHEIT – Diese erfordert die Erstellung eines Verfahrenshandbuchs. Diesem Dokument muss besondere Aufmerksamkeit
zukommen. Es spezifiziert die Inspektionshäufigkeit für jeden Prüfpunkt
sowie den Sensor und das geeignete Zubehör für jeden einzelnen
Prüfpunkt.
Alle fünf Phasen des Prüfverfahrens sind beschrieben: Erkennung,
Ortung, Mengenbestimmung, Reparatur und Reparaturüberprüfung.
Weiterhin ist dort festgelegt, dass jeder Arbeiter das Verfahren für die
einzelnen Phasen beachtet und alle Leckagedaten aufzeichnet.
•
HÄUFIGKEIT – Ein effizienter jährlicher Wartungsplan erfordert 3
bis 4 Inspektionen für alle Netzbestandteile. Bewegliche Teile oder Teile
in aggressiver Umgebung sind monatlich zu kontrollieren. Sie haben so
die Sicherheit, neue Leckagen schnellstmöglich nach ihrer Entstehung
12
zu erkennen und die in
Reparaturen auszuwerten.
vorhergehenden
Inspektionen
erfolgten
•
NETZBETRIEB – Für Sie selbst und die betroffenen Personen sind
die Kenntnis des Netzes, der Kompressoren und der verschiedenen
erforderlichen Druckpegel unerlässlich für die Erstellung des
Wartungsplans und dessen Berücksichtigung.
•
AKTUALISIERUNG DER PRÜFPLÄNE – Stets aktualisierte
Installationschemata ermöglichen Ihnen die Abstimmung aller zu
prüfenden Punkte des Plans. Sämtliche Leckagen werden fortlaufend
mit genauer Lokalisierung, Häufigkeit, Volumen, Art der erfolgten
Reparatur und deren Überprüfung erfasst.
•
AUSWAHL DER AUSRÜSTUNG – Es ist wichtig, die passenden
Sensoren und das passende Zubehör für die einzelnen Prüfpunkte
korrekt auszuwählen.
•
SCHULUNG – Jeder Anwender des Ultraschall-Leckagedetektors
hat vor Ausübung seiner Tätigkeit eine praktische und theoretische
Schulung durch eine qualifizierte Person erhalten.
•
BEACHTUNG DER 4 PHASEN DES VERFAHRENS – Die vier
Phasen des Programms zur Leckagesuche sind zu
beachten:
Erkennung, Lokalisierung, Reparatur und Reparaturüberprüfung.
•
REPARATURÜBERPRÜFUNG – Bestandteil des Verfahrens:
Überprüfung jedes reparierten Lecks mittels Ultraschall. Zum Einen ist
die prüfende Person nicht immer dieselbe Person, die repariert und zum
Anderen soll auch sichergestellt werden, dass während der Arbeiten am
Netz nicht unbeabsichtigt ein weiteres Leck erzeugt wurde.
•
VERWALTUNG
DER
DATEN
–
Die
Bestimmung
des
Leckagevolumens ist eine schwierige Angelegenheit. Aufgrund der
Erfahrungsberichte
ständiger
Anwender
und
aufgrund
seines
Expertenwissens bietet SDT Ihnen einen einzigartigen Ansatz zur
Mengenbestimmung. Die Aufzeichnung solcher Zahlen mit der Historie
jeder Leckage ermöglicht Ihnen die Erstellung einer Jahrestabelle der
durch Ihre Wartungsleistungen am Netz erzielten Einsparungen.
Außerdem begünstigt dies die Vermittlung von Sachkenntnis innerhalb
Ihres Unternehmens.
13
4.3
Auswahl des geeigneten Ortungsgeräts
Wie im Verfahren beschrieben, ist für jeden Prüfpunkt die Verwendung
des dafür am besten geeigneten Sensors oder Zubehörs erforderlich. Es
ist immer zu berücksichtigen, dass die Ultraschallfrequenz von geringer
Energie ist und dass sie sich konzentriert und in nur eine Richtung
fortsetzt.
In jeder einzelnen Prüf- und Lokalisierungssituation
effizienteste Ultraschallsensor an:
•
•
•
•
der
der
der
der
spricht
der
interne Sensor des Ortungsgeräts
flexible Sensor
EDS-Adapter (Extended Distance Sensor)
Parabolkollektor.
Direkter Zugang.
Zur Auffindung von Druckluft-, Gasund Vakuumlecks sind sämtliche
Ultraschalldetektoren SDT 170 mit
einem internen, durchlässigen Sensor
ausgestattet. Dieser Sensor eignet
sich ideal für tägliche Kontrollen und
für eine schnelle Kontrolle an einfach
zugänglichen
Stellen
auf
der
Bedienseite.
Diverses
Präzisionszubehör (Abb. 3 Nr. 2 bis 5) trägt zur
Lokalisierung der genauen Leckstelle
bei.
Abbildung 3 – Interner Sensor
des SDT 170 mit Präzisionszubehör.
14
Schwieriger Zugang.
Dieser
flexible
Stab
mit
integriertem
Sensor
wurde
eigens für die Ortung von
Leckagen an unzugänglichen
Stellen konzipiert sowie um an
den zu prüfenden Elementen
vorbeizukommen. Der Stab
kann
in
jede
Richtung
gebogen, gedreht und ausgerichtet werden. Zwei Längen
sind verfügbar: 550 und 820
mm.
Abbildung 4 – Flexibler Sensor.
550 oder 820 mm
Mittlere Distanz (bis zu 10 m).
Im Allgemeinen befindet sich ein Großteil des Druckluftkreislaufs auf
Deckenhöhe. Die Überprüfung dieser Teile erfordert die Verwendung
einer Leiter oder einer Hebebühne. Es geht auch einfacher… Der EDS
(Extended Distance Sensor) ermöglicht eine Prüfung, bei der man die
Füße auf dem Boden behält. Der konische Adapter verfügt über einen
Gewindestutzen. Wird der EDS auf
den internen Sensor des SDT 170
aufgeschraubt, konzentriert er die
Ultraschallfrequenzen, stellt eine bessere Ortung auf mittlerer Distanz
sicher und verbessert die Annäherungsgenauigkeit.
Abbildung 5 - EDS-Adapter (Extended
Distance Sensor)
15
Große Distanz (bis zu 25-30 m).
Befindet sich die zu überprüfende Stelle oder das zu
reparierende Leck trotz Verwendung des EDS außerhalb
der Reichweite des Detektors
(Abb. 5), können Sie den
Parabolkollektor
verwenden.
Der Parabolkollektor konzentriert die Signale mit großer
Genauigkeit, was eine Ortung
auf
lange
Distanzen
ermöglicht. Die transparente
Plexiglasparabole ist mit einem
besonders sensiblen Sensor
ausgestattet. Für eine sehr
grosse Ortungsgenauigkeit verfügt sie über zwei Sucher: ein
„Zielfernrohr“
und
einen
leistungsstarken Ziellaser.
Abbildung 6 – Parabolkollektor mit
Ziellaser.
4.4
Richtige Verwendung des Detektors SDT 170*
1.
Wenn Sie nicht den internen Sensor des Detektors SDT 170
verwenden, verbinden Sie den ausgewählten Sensor mit dem
Eingang für den externen Sensor. Verbinden Sie dann den
Kopfhörer mit dem Audioausgang des Geräts. Die Verwendung
des Kopfhörers ist unerlässlich für die Lecksuche, die Lokalisierung von Leckagen und deren Mengenbestimmung. Außerdem werden Sie vor störenden Geräuschen aus der Umgebung
geschützt.
2.
Schalten Sie das Gerät ein (Abb. 8 Seite 18).
16
3.
Stellen Sie sicher, dass der verbundene Sensor automatisch vom
Gerät SDT 170 erkannt wird. Die Identifizierung des Sensors wird
in der oberen linken Ecke des Monitors angezeigt (Abb. 7,
Sensortyp).
Abbildung 7 – LCD-Anzeige
4.
Überprüfen Sie den Batteriestatus anhand des Symbols in der
oberen rechten Ecke des Monitors (Abb. 7).
5.
Nachdem Sie alle in Ihrem Unternehmen vorgeschriebenen
Sicherheitsmaßnahmen ausgeführt haben, beginnen Sie mit der
Leckageortung wie in Kapitel 5 beschrieben.
*Sämtliche Einzelheiten finden Sie in der mitgelieferten Bedienungsanleitung.
Bedeutung der Digitalanzeige.
Ihr SDT-Detektor ist entweder mit einer Balkenanzeige oder einer
Digitalanzeige für die Leckagemessung ausgestattet. Da sie genauer
ist, ist die Digitalanzeige unerlässlich für die Mengenbestimmung der
Leckagen im Hinblick auf einen wirtschaftlichen Ansatz Ihrer
Strategie zur Leckagebekämpfung.
Neben der Nachverfolgbarkeit der Messungen und der Benutzerfreundlichkeit bietet die Speicherung und Übermittlung der Daten
auf den PC viele weitere Vorteile. Diese Möglichkeit besteht für
bestimmte Versionen.
17
Abbildung 8 – Basisfunktionen des SDT 170
18
4.5
Leckagen... aber wo?
Leckagen können überall in Ihrem Druckluftkreislauf auftreten! Ein
kurzer Überblick über die Top Zwölf der am häufigsten vorkommenden
Leckagen:
1.
Anschlüsse an die Versorgungsleitung
2.
Schnellkupplungen
3.
Filter
4.
Pneumatikzylinder
5.
Regel-/Trockeneinheiten
6.
Druckregler
7.
Gummischläuche
8.
Regel-/Schmiereinheiten
9.
Absperrschieber
10.
Regelventile
11.
Automatische Ablassventile
12.
Verschiedene Rohre
Als Richtschnur finden Sie in der untenstehenden Tabelle eine
Auflistung der in der Industrie verbrauchten Druckluft bei einem völlig
fehlendem proaktiven Programm zur vorbeugenden Netzwartung.
Aufteilung der in der Industrie verbrauchten
Druckluftvolumina (internationaler Durchschnitt)
Verbrauch über die Einrichtungen
43 %
Leckagen in die Umgebung
34 %
Unnötiger Verbrauch
16 %
Abgelassene Luft
5%
Ausfall des automatischen Ablassens
2%
Diese Zahlen entsprechen den von Plant Support & Evaluations Inc. – Prüfungsabteilung - ermittelten Durchschnittswerten.
19
20
5. Vorgehensweise bei der
Leckageortung.
Die Ortung als solche bedarf der Beachtung einiger grundlegender
Regeln mit dem Hauptziel eines effizienten und komfortablen Arbeitens.
• Für die Wiederholbarkeit und den Vergleich der Messungen
verwendet man immer denselben Sensor und/oder dasselbe
Zubehör für denselben zu überprüfenden Bereich.
• Der Verstärkungswert des Geräts wird in Abhängigkeit vom
Arbeitsumfeld ausgewählt.
• Die genaue Lokalisierung erfolgt mittels Messung in alle
Richtungen und Suche des stärksten Ultraschallsignals. Auf dem
Monitor wird dann der höchste Wert angezeigt. Es ist einfach und
intuitiv, da feststeht, dass Sie tatsächlich das Geräusch der
Leckage hören.
• Falls keine sofortige Reparatur stattfindet, so ist eine genaue
Markierung des Bereichs vorzunehmen.
• Jede Reparatur ist zu überprüfen, auch die direkte Umgebung ist
zu überprüfen.
Verfahren:
1.
Beginnen Sie die Suche mit der maximalen Verstärkung, messen
Sie zur genauen Lokalisierung der Leckage mit dem Gerät oder dem
an das Gerät angeschlossenen Sensor von oben nach unten und
von rechts nach links.
Die Erkennung des ultraschalltypischen Rauschens zeigt Ihnen eine
Druckluftleckage oder ein Vakuum an. Ist das empfangene Signal
zu stark, verringern Sie für besseren Arbeitskomfort den
Verstärkungswert.
2.
Zur Leckageortung nähern Sie bei Empfang des Rauschens den
Sensor an die Geräuschquelle an.
21
3.
Da das Signal immer stärker wird, je näher Sie dem genauen
Leckageort kommen, drücken Sie zur Verringerung der Signalstärke
auf den nach unten weisenden Pfeil.
4.
Die Leckage befindet sich dort, wo das Signal am stärksten ist und
wenn der auf dem Monitor angezeigte Wert am höchsten ist.
5.
Wählen Sie den Verstärkungswert in Abhängigkeit von Ihrer
Arbeitsumgebung, so dass keiner der beiden Anzeigepfeile auf dem
Monitor des SDT 170 zu sehen ist. Die Pfeile können dennoch
sichtbar bleiben, wenn der maximale (A=80) bzw. der minimale
(A=10) Verstärkungswert erreicht ist.
6.
Lesen Sie die auf dem Monitor angezeigte Leckagemessung (dBµV)
ab oder speichern Sie das Ergebnis.
7.
Markieren Sie den genauen Ort für eine sofortige Reparatur oder
kennzeichnen Sie den Bereich für eine spätere Reparatur.
8.
Dokumentieren Sie die erkannte Leckage so umfassend wie
möglich: Ort, Art der Leckage, Umfang der Leckage, Identität des
Prüf- und Reparaturpersonals sind nützliche zu hinterlegende
Daten.
Druckluft ist teuer.
Druckluftverluste = Verschwendung!
1. Die Überprüfung dieses Energieträgers ist eine absolute
Notwendigkeit. Druckluft ist teuer.
2. Druckluft kostet zwischen 0,6 bis 3 Eurocent pro Nm³, abhängig
vom Optimierungsgrad der Einrichtung.
3. Der thermodynamische Gesamtwirkungsgrad (Nutzungsgrad)
einer Einrichtung ist sehr gering: im Mittel lediglich ± 10 % unter
Berücksichtigung von Energiedispersion, Verlusten über Motor,
Getriebe, Kompressor, von Übergangsverlusten und von Leckagen.
Das Verbesserungspotenzial ist also sehr hoch.
22
6. Datenspeicherung.
Die Speicherung der Daten der einzelnen überprüften Leckagen ist ein
wichtiger Bestandteil Ihres Verfahrens zur Leckagebekämpfung. Die
Speicherung wird in Ihren Wartungsplan integriert. Außerdem sollte die
Möglichkeit bestehen, Elemente hinterlegen zu können, die speziell Ihre
Strategie betreffen und den von allen Verfahren verfolgten Zielen
dienlich sind.
Beispiel für ein internes Datenspeicherblatt einer überprüften Leckage.
UNTERNEHMENSLOGO
Leckortung in
Druckluftkreisläufen
ABTEILUNG: ......................................................
MASCHINE (oder Werkstatt): .............................
PRÜFER: …………………………………………..
SENSOR: …………………………………………..
ABSTAND DER MESSUNG: …………………….
Datum
und
Prüfer
Abteilung
Leckagenummer
BeschreiBeschreib
bung
und
-ung und
LoLokalikalisierung
sierung
Leckagegröße in
dBµV
23
LuftLuftververlust
lust
in L/h
l/hS
in
Luftverlust in
€/Jahr
VerantwortVerantwort
Verantwortlicher für
-licher
licher für und
und Datum
Datum
Datum der
der
ReparaturReparatur
Reparatur
überprüfung
Gespeicherte Daten betreffend eine
überprüfte Leckage:
Datum und Prüfer
Datum und Name
Mitarbeiters.
des
für
die
Leckageprüfung
verantwortlichen
Abteilung
Werkabteilung, in der die Prüfung stattfand (z.B. Produktionshalle,
Verpackungsstation, usw.).
Leckagenummer
Angezeigte Messnummer der Leckage.
Beschreibung/Lokalisierung
Beschreibung und Lokalisierung der Leckage (z.B. auf der linken Seite
des T am Auslauf von Boiler Nr. XXX, oder am Einlauf von Pumpe Nr.
YYYY siehe Schema Z).
Leckagegröße in dBµV
Der gemessene und auf dem Monitor des Detektors angezeigte Wert.
Luftverlust in L/Stunde
Siehe Tabellen ab Seite 28 „Mengenbestimmung eines Druckluftverlusts“.
Luftverlust in €/Jahr
Wenn Ihnen der Selbstkostenpreis für Druckluft in Ihrem Unternehmen
bekannt ist, können Sie den durch die Leckage entstehenden
finanziellen Verlust pro Jahr einfach schätzen.
Reparaturdatum und ausführendes Personal
Tatsächliches Datum der Reparaturfertigstellung
ausführenden Mitarbeiters.
und
Name
des
Datum und ausführendes Personal der Reparaturüberprüfung
Datum der Überprüfung der reparierten Leckage mittels Ultraschall und
Name des Prüfers.
24
7. Mengenbestimmung eines
Druckluftverlusts.
Die Mengenbestimmung einer Leckage mittels Umrechnung von dBµV in
L/Jahr oder in SCCM/SCFM bedarf äußerster Sorgfalt. Die Berechnung
darf ausschließlich von kompetenten Personen durchgeführt werden,
die eine entsprechende Schulung absolviert haben.
Da die Messung in dBµV durch zahlreiche Faktoren beeinflusst wird,
versteht es sich von selbst, dass der Anwender der Geräte im Vorfeld
sämtliche dieser Faktoren kennt, um diese dann bei seinen
Schlussfolgerungen für die Mengenbestimmung der erkannten Leckage
zu berücksichtigen.
Bei einer Leckageortung in industrieller Umgebung können
bestimmte Faktoren die Messung beeinflussen:
Oberfläche, Form, Konfiguration der Leckage.
Parasitäre Ultraschallwellen aus der Umgebung.
Abstand zwischen Leckage und Sensor.
Arbeitsposition und –winkel des Sensors im Vergleich zur Achse der
Leckage.
Eigenschaften des Ultraschallsensors und Einsatzbedingungen.
Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt der Luft, die aus dem Leck
entweicht.
… und einige mehr.
25
Die Mengenbestimmung von Druckluftverlusten dient außerdem
der Bewertung der erzielten Einsparung.
Die große Frage, die man sich oft stellt, ist: „Leckagebekämpfung ist
gut. Aber was bringt sie mir tatsächlich? Ist sie wirklich die Mühe wert?“
Unter bestimmten Bedingungen ermöglicht die Methode die Mengenbestimmung der einzelnen erkannten Leckagen und die Berechnung der
durch die Reparatur erzielten Einsparung. Was ist befriedigender, als
die Erstellung der vierteljährlichen oder jährlichen Übersicht der durch
Ihre Netzwartungsarbeiten erzielten Einsparungen, mit der Sicherheit
einer
besseren
Wirkungsgradausnutzung
und
einer
schnellen
Investitionsrendite?
Die folgenden Tabellen enthalten die gemessenen Werte in dBµV
bestimmter erkannter Leckagen, bei unterschiedlichen Drücken bis 10
bar.
•
Die Messungen in dBµV in den ersten beiden Tabellen sind das
Ergebnis einer Ortung mit dem internen oder dem flexiblen
Sensor unter Verwendung eines Geräts vom Typ SDT 170 S+,
M, M+ oder MD, da das Modell 170 S keine Digitalanzeige für
den gemessenen Wert besitzt.
•
Die Messungen in dBµV in der dritten und vierten Tabelle sind
das Ergebnis einer Ortung mit dem Parabolkollektor unter
Verwendung eines der obengenannten Geräte.
•
Sämtliche Detektoren vom Typ SDT wurden im Standardmittenfrequenzband von 38.4 kHz verwendet.
•
Die Werte in dBµV wurden für den höchsten Geräuschpegel der
Leckage gespeichert, es handelt sich also um Höchstwerte. Es
ist festzustellen, dass bei der Verwendung des SDT-Detektors in
industrieller Umgebung dieser lauteste Geräuschpegel selten
senkrecht zur Leckage empfangen wird, sondern meistens in
einem Winkel von etwa 30° zur Achse der Leckage.
Eine Druckerhöhung erzeugt automatisch eine Durchflusserhöhung. Und gleichzeitig steigen auch die vom Detektor SDT
170 gemessenen Ultraschallsignale in dBµV an.
Man kann also daraus schließen, dass die Mengenbestimmung der
Leckagen basierend auf den Messungen des SDT 170 unabhängig von
der Druckhöhe ist (nicht immer bekannt).
26
Eigenschaften der hier verwendeten Leckage:
Öffnung: von 0,2 bis 1 mm
Oberfläche: von 0,033 bis 0,822 mm²
Wichtige Bemerkung:
Die Werte in den Tabellen dienen lediglich zu Informationszwecken und
können nicht als Leitfaden zur Erleichterung Ihrer Aufgabe
herangezogen werden.
27
Mengenbestimmung von Druckluftverlusten.
Messungen mit dem internen oder mit dem flexiblen
Sensor des SDT 170.
1 bis einschl. 6 bar
0,4 m
dBµV
90
80
70
60
50
40
30
20
10
L/h
h
0
0
500
1000
1500
2000
28
2500
3000
3500
dBµV
L/h
SCCM
SCFM
20
141
2355
0,083
22
158
2627
0,093
24
176
2931
0,104
26
196
3270
0,115
28
219
3647
0,129
30
244
4069
0,144
32
272
4539
0,160
34
304
5063
0,179
36
339
5648
0,199
38
378
6301
0,223
40
422
7029
0,248
42
470
7841
0,277
44
525
8747
0,309
46
585
9758
0,345
48
653
10885
0,384
50
729
12143
0,429
52
813
13546
0,478
54
907
15111
0,534
56
1011
16858
0,595
58
1128
18805
0,664
60
1259
20978
0,741
62
1404
23402
0,826
64
1566
26106
0,922
66
1747
29123
1,028
68
1949
32488
1,147
70
2174
36241
1,280
72
2426
40429
1,428
74
2706
45100
1,593
76
3019
50311
1,777
29
Mengenbestimmung von Druckluftverlusten.
Messungen mit dem internen oder mit dem flexiblen
Sensor des SDT 170.
1 bis einschl. 10 bar
2m
dBµV
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
1000
2000
3000
4000
30
5000
L/h
h
6000
dBµV
L/h
SCCM
SCFM
10
225
3745
0,132
12
250
4169
0,147
14
278
4641
0,164
16
310
5167
0,182
18
345
5753
0,203
20
384
6404
0,226
22
428
7130
0,252
24
476
7938
0,280
26
530
8837
0,312
28
590
9838
0,347
30
657
10953
0,387
32
732
12194
0,431
34
815
13575
0,479
36
907
15113
0,534
38
1010
16826
0,594
40
1124
18732
0,662
42
1251
20854
0,736
44
1393
23217
0,820
46
1551
25847
0,913
48
1727
28776
1,016
50
1922
32036
1,131
52
2140
35665
1,260
54
2382
39706
1,402
56
2652
44205
1,561
58
2953
49213
1,738
60
3287
54789
1,935
62
3660
60996
2,154
64
4074
67907
2,398
66
4536
75600
2,670
68
5050
84165
2,972
70
5622
93701
3,309
31
Mengenbestimmung von Druckluftverlusten.
Messungen mit dem SDT 170 und dem Parabolkollektor.
5 bis einschl. 10 bar
2m
dBµV
90
80
70
60
50
40
L/h
h
30
0
1000
2000
3000
32
4000
5000
6000
dBµV
L/h
SCCM
SCFM
65
756
12600
0,445
66
855
14250
0,503
67
956
15933
0,563
68
1059
17650
0,623
69
1165
19417
0,686
70
1274
21233
0,750
71
1385
23083
0,815
72
1500
25000
0,883
73
1618
26967
0,952
74
1740
29000
1,024
75
1866
31100
1,098
76
1996
33267
1,175
77
2132
35533
1,255
78
2274
37900
1,338
79
2422
40367
1,426
80
2580
43000
1,519
81
2744
45733
1,615
82
2920
48667
1,719
83
3110
51833
1,831
84
3318
55300
1,953
85
3548
59133
2,088
86
3810
63500
2,243
87
4125
68750
2,428
88
4550
75833
2,678
33
Mengenbestimmung von Druckluftverlusten.
Messungen mit dem SDT 170 und dem Parabolkollektor.
5 bis einschl. 10 bar
5m
dBµV
90
80
70
60
50
40
30
L/h
h
20
0
2000
4000
34
6000
8000
dBµV
L/h
SCCM
SCFM
56
944
15733
0,556
57
1052
17533
0,619
58
1164
19400
0,685
59
1280
21333
0,753
60
1400
23333
0,824
61
1516
25267
0,892
62
1632
27200
0,961
63
1770
29500
1,042
64
1902
31700
1,120
65
2040
34000
1,201
66
2186
36433
1,287
67
2333
38883
1,373
68
2490
41500
1,466
69
2656
44267
1,563
70
2830
47167
1,666
71
3016
50267
1,775
72
3217
53617
1,894
73
3438
57300
2,024
74
3682
61367
2,167
75
3964
66067
2,333
76
4305
71750
2,534
77
4776
79600
2,811
35
Übersicht des Zusammenhangs zwischen Leckdurchmesser,
Volumen und Energieverlust.
Leckdurchmesser
Volumen des
Luftverlusts
bei 6,2 bar
Erforderliche
Leistung
mm
inch
L/h
SCCM
SCFM
kW
1,6
1/16
3 570
59 466
2,1
0.3
3,2
1/8
36 040
600 320
21,2
3.1
6,4
1/4
97 240
1 619 732
57,2
8.3
9,5
3/8
222,5
33
378 250 6 300 533
Informationsquelle für diese Tabelle: Atlas Copco Drucklufthandbuch
Jährliche Stromkosten für den Betrieb eines Kompressors.
Pk
kWh
Kosten (EUR)
Kosten (USD)
5
3,7
1 196
1 415
10
7,4
2 391
2 830
20
14,7
4 712
5 576
30
22,1
7 102
8 405
60
44,2
14 134
16 727
100
73,6
23 628
27 962
150
110,4
35 442
41 943
300
220,8
70 814
83 803
500
368,0
117 998
139 643
700
515,2
165 254
195 567
1000
736,0
236 068
279 370
Basis 24h/24h=8.760 h/Jahr
Preis:0,037 €/kWh
36
8. Praktische Tipps.
1. Wenden Sie zur Eliminierung eventueller parasitärer
Geräusche einfache Abschirmtechniken an.
Ultraschall ist richtungsgebunden, d.h. er bewegt sich in nur eine
Richtung. Verwenden Sie Ihren Körper oder ein Stück Karton als
Abschirmung zwischen dem parasitären Ultraschall (z.B. vom
Ablassventil) und dem Bereich, in dem Sie eine Leckageortung vornehmen wollen. Halten Sie zur Bestimmung des genauen Leckageorts
ein Tuch oder Ihre Hand über den Sensor.
2. Achten Sie auf Reflexionsphänomene.
Bei einer Leckageortung scheint es manchmal so, als erkenne man
Leckagen in einer Mauer, einer Zwischenwand, im Boden oder an einem
anderen Ort, an dem definitiv kein Ultraschall erzeugt werden kann.
Hier sind wir mit dem Gesetz der Reflexion konfrontiert. Ultraschall wird
vom Material, auf das er auftrifft, zum Teil absorbiert und zum Teil
reflektiert. Bei einem Reflexionsphänomen schätzt man den
Reflexionswinkel und stellt sich in Richtung des Einfallswinkels
(Richtung des Leckageursprungs). Im Vergleich zur Oberfläche der
Reflexion sind diese beiden Winkel gleich groß. Bei der Suche nach der
Leckage in Einfallsrichtung sollte der im Kopfhörer empfangene Ton
lauter werden als in Richtung der Reflexion empfangene Ton.
3. Absorption von Ultraschall.
Wie oben bereits erwähnt, wird ein Teil des Ultraschallsignals von dem
Gegenstand absorbiert, auf den die Ultraschallwellen auftreffen. Dieser
Absorptionsfaktor ist gänzlich abhängig vom Werkstoff des
Gegenstands, von dem die Ultraschallsignale zurückgeworfen werden.
Eine mit Stoff verkleidete Oberfläche absorbiert viel mehr bzw.
reflektiert viel weniger Schall als eine Beton- oder Metallfläche.
37
4. Kennzeichnung eines Lecks.
Es genügt oft nicht, die Leckageortung einige Dutzend Zentimeter vor
einer vermuteten Leckage zu stoppen. Zur genauen Ortung einer
Leckage ist es erforderlich, immer auch den Bereich in der Umgebung
der Leckage zu prüfen, da der tatsächliche Leckageort sich in derselben
Richtung befinden kann wie die Leckage, die Sie gerade untersuchen.
Dies gilt insbesondere, wenn sich ein Druckluftkreislauf hinter einem
Rohr oder Flansch befindet. Aus diesem Grund wird empfohlen, die
gesamte Umgebung der vermuteten Leckage zu markieren.
5. Mengenbestimmung von Leckagen.
Zur möglichst genauen Mengenbestimmung von Leckagen ist immer
vom maximalen Wert in dBµV auszugehen.
Dieser entspricht dem höchsten akustischen Signal der Leckage.
Nur der höchste Wert darf in Betracht gezogen, im internen Speicher
hinterlegt und sodann an den Rechner übermittelt werden. Nach der
Eintragung dieser Werte in geeignete Excel-Tabellen ist die Berechnung
des Gesamtluftverlusts einfach vorzunehmen (Verlust in €).
38
39
Die Leckortung in Druckluftkreisläufen ist von zweifacher Bedeutung:
aus Umweltschutzaspekten für jeden einzelnen von uns und aus
wirtschaftlichen Aspekten für jedes Unternehmen. Fühlen sich deshalb
nur wenige Verantwortungsträger der Unternehmen von diesem Thema
betroffen, weil es um die Umwelt geht? Betrachten wir das Thema also
im Hinblick auf die erheblichen Einsparungen, welche die Vermeidung
dieser enormen Verschwendung ermöglicht.
Die Beherrschung eines proaktiven Verfahrens zur Ultraschallerkennung
von Leckagen mit Mengenbestimmung des Druckluftverlusts ermöglicht
die Berechnung des erzielten Nutzens. Die Zahlen sind so
aussagekräftig, dass Sie überzeugt sein werden, den Wirkungsgrad
verbessern zu wollen.
Die Beseitigung von Druckluftleckagen ist von direktem Vorteil sowohl
für die Umwelt als auch für Ihre Finanzen. Im Allgemeinen nimmt man
an, dass ein Ansatz, der dem Umweltschutz dient, mit Kosten
verbunden ist. Im Gegensatz dazu gewinnt im vorliegenden Fall jeder.
Und was ist motivierender, als dabei die Zukunft nachfolgender
Generationen im Blick zu haben!
Die jedem Unternehmen zur Verfügung stehende Leckortung in
Druckluftkreisläufen ist ein wichtiger Schritt zum eigenen Engagement
in einer aktiven Energiepolitik.
Es gibt eine Lösung und sie ist einfach
umzusetzen. Neben erheblichen Einsparungen wird dazu beigetragen, eine
große Energieverschwendung zu beseitigen.
Und trotzdem wird Druckluft bei der
Ausarbeitung von Programmen zur Reduzierung von Produktionskosten immer
noch oft vergessen.
André DEGRAEVE, Manager SDT International
SDT International s.a.
Bd. de l’Humanité 415,
B – 1190 Bruxelles (BELGIUM)
Tel: ++32.2.332.32.25
Fax: ++32.2.376.27.07
e-mail: [email protected]
web page: http://www.sdt.be