Einführung

Luftdrucksysteme (CPS) bilden die Grundlage vieler industrieller Prozesse. Sie gewährleisten eine zuverlässige Funktion von technischen Anlagen, einschließlich hydraulischer und pneumatischer Geräte. Allerdings können sogar minimale Leckagen im System zu erheblichen Energiekosten, reduzierter Effizienz und wiederkehrenden Ausgaben führen. Die Ultraschall-Diagnose von Leckagen ist ein zuverlässiger und zertifizierter Methoden, der es ermöglicht, Leckagen in frühen Phasen zu erkennen, hohe Zuverlässigkeit, Konformität mit Standards und Energieeinsparung zu gewährleisten. In diesem Artikel wird die technische Grundlage der Ultraschall-Diagnose, Methoden zur Audits von Luftdrucksystemen sowie praktische Empfehlungen zur Berechnung von Energieeinsparungen betrachtet.

Grundlegende Prinzipien

Ultraschall-Diagnose von Gasströmungen basiert auf dem physikalischen Phänomen: bei Durchströmung von Gas durch Schweißnähte, Risse oder unzulässige Verbindungen entstehen hochfrequente Schwingungen. Diese Schwingungen werden als Schallwellen abgestrahlt, die mit Ultraschallsensoren erfasst werden können. Der Ultraschallspektrum von 20 kHz bis 100 kHz ermöglicht die Erkennung von Strömungen, sogar im Bereich von 0,01 l/min. Die Methode entspricht den Anforderungen ISO 281 und EN 12816.

Mechanik der Strömung

Eine Druckluftströmung entsteht durch unzureichende Verbindungen, Korrosion, Strömungen durch Filter oder Leckagen durch Schweißnähte. Der Gasstrom durch eine Rissfläche kann mit der Formel berechnet werden:

Q = C * A * √(2ΔP/ρ)

de:

Q — Volumenstrom (m³/min)

C — Ausflusskoeffizient

A — Fläche des Öffnungs (m²)

ΔP — Druckdifferenz (Pa)

ρ — Dichte der Luft (kg/m³)

Diese Formel ermöglicht die Bewertung der Luftverluste durch Strömung.

Technische Spezifikationen und Standards

Ultraschall-Sensoren zur Durchflussdiagnose haben definierte technische Eigenschaften, die durch die Normen ISO 281, DIN 51825 und IEC 60947-2. festgelegt sind. Die Sensoren entsprechen den Anforderungen CE und UkrSEPRO. Hauptparameter:

Parameter	Wert
Ausstrahlungsfrequenz	20–100 kHz
Empfindlichkeit	≥ 50 dB
Detektionsbereich	0,01 l/min – 1000 l/min
Material des Gehäuses	Aluminium, Edelstahl
Temperaturbereich	-20°C bis +60°C
Standardisiert	ISO 281, EN 12816, IEC 60947-2

Auswahl und Berechnung

Die Auswahl eines Ultraschall-Sensors hängt vom Systemtyp, vom Strömungsniveau, den Umweltbedingungen und den Anforderungen an die Genauigkeit ab. Unten finden Sie eine Tabelle, die Ihnen dabei helfen wird, den optimalen Sensor für verschiedene Bedingungen zu bestimmen:

Bedingungen	Empfohlener Sensor	Strombereich
Niedrige Durchflussmenge (< 0,1 l/min)	Ultraschall-Sensor Typ UDT-100	0,01–0,1 l/min
Mittlere Strömung (0,1–10 l/min)	Ultraschall-Sensor Typ UDT-200	0,1–10 l/min
Hohe Durchflussmenge (>10 l/min)	Ultraschall-Sensor Typ UDT-300	10–1000 l/min

Der Energieeinsparungsberechnung wird gemäß der Formel durchgeführt:

ΔE = Q * P * t / 3600

de:

ΔE — Energieeinsparung (kW·h)

Q — Luftverbrauch (m³/min)

P — Druck im System (bar)

t — Betriebszeit der Anlage (Stunden)

Diese Formel ermöglicht die Bewertung der Energieeinsparung bei der Korrektur von Strömungen.

Praktische Empfehlungen

Beim Einbau des Ultraschallsensors sind folgende Schritte erforderlich:

Vorbereitung: Schalten Sie das Komprimiertluftsystem aus und öffnen Sie die Ventile zur Entlastung.
Installation: Installieren Sie den Sensor an einem Ort, an dem eine Flüssigkeitsausfluss möglich ist. Verwenden Sie Montagehalterungen zur Fixierung.
Anschluss: Schließen Sie den Sensor an die Stromversorgung und das Datenerfassungssystem an.
Kommission: System einschalten und Scannen durchführen. Nutzen Sie das Softwareprogramm zur Datenanalyse.
Dokumentation: Speichern Sie die Ergebnisse der Prüfung und führen Sie die Diagnose regelmäßig durch.

Ursachen des Schadens und Analyse

Hauptursachen für Leckagen in Druckluftsystemen:

Unvollständige Verbindungen: Entstehen durch schlechten Montage, Korrosion oder die Verwendung von ungeeigneten Materialien.
Filter: Die Störung tritt aufgrund von Verunreinigung oder Ausfall des Filters auf.
Risse: Entstehen durch mechanische Schäden.
Windungen: Entstehen durch fehlende Dichtigkeit.

Die Ursachen werden mit visuellen Indikatoren ermittelt: akustische Rückmeldungen, Temperaturänderung, Druckänderung.

Prognose und Monitoring des Zustands

Für die Vorhersage von Strömungen und den Zustand der Druckluftsysteme können folgende Methoden verwendet werden:

Ultraschall-Monitoring: Ermöglicht die Erkennung von Strömungen in Echtzeit.
Temperaturüberwachung: Eine Erhöhung der Temperatur in der Verbindungsbereich kann auf eine Leckage hinweisen.
Drucküberwachung: Druckänderungen im System können auf Leckagen hinweisen.
Datenanalyse: Verwendung von Software zur Analyse und Prognose.

Vergleichstabelle

Unten finden Sie ein Vergleich von drei Ultraschall-Sensoren, die den Anforderungen ISO 281, EN 12816 und IEC 60947-2 entsprechen:

Sensor	Ausstrahlungsfrequenz	Empfindlichkeit	Strombereich	Preis (EUR)
UDT-100	20–50 kHz	50 dB	0,01–0,1 l/min	250
UDT-200	20–100 kHz	60 dB	0,1–10 l/min	450
UDT-300	20–150 kHz	70 dB	10–1000 l/min	750

Zusammenfassung

Ultraschall-Diagnose von Strömungen ist ein zuverlässiger und zertifizierter Verfahren zur Erkennung von Strömungen in Druckluftsystemen. Die Anwendung dieses Verfahrens gewährleistet eine Reduzierung der Energiekosten, eine Verbesserung der Effizienz und eine Verlängerung der Lebensdauer der Anlagen. Die Wahl des richtigen Sensors und die richtige Installation ermöglichen erhebliche Einsparungen. Erfahren Sie mehr über unsere Komponenten, die den Anforderungen von ISO, EN und IEC entsprechen, auf unserem e-Katalog: https://www.unitecd.com/e-catalog/

Referenzen-Liste

ISO 281:2014 — Methoden zur Messung der Gasmenge
EN 12816:2011 — Komprimiertes Luftsysteme — Audit und Detektion von Leckagen
IEC 60947-2:2015 — Elektrische Geräte — Anforderungen an automatische Schutzschalter
UNITEC-D GmbH — Technischer Leiter, 20 Jahre Erfahrung
DIN 51825:2020 — Ultraschall-Sensoren zur Erkennung von Leckagen