Inleiding

Stelsels van samengeperkt lucht (CPS) vormen de basis van veel industriële processen. Ze zorgen voor een stabiele werking van technologisch uitgerustuur, inclusief hydraulische en pneumatische apparatuur. Echter, zelfs minimale lekkages in het systeem kunnen leiden tot aanzienlijke energieverbruik, verminderde efficiëntie en herstelkosten. Ultrasone stroomdiagnostiek is een betrouwbare en gekeurde methode die lekkages op vroeg stadium kan detecteren, waardoor een hoge betrouwbaarheid, conformiteit met standaarden en energiebesparing wordt gegarandeerd. In dit artikel wordt de technische basis van ultrasone stroomdiagnostiek, methoden voor audit van samengeperkt luchtstelsels en praktische aanbevelingen voor energiebesparing berekend besproken.

Fundamentele principes

Ultrasoon diagnose van lekkages is gebaseerd op een fysiek fenomeen: bij stromend gas door scheuren, spleten of onvoldoende verbindingen ontstaan hoge frequentie trillingen. Deze trillingen worden uitgezonden in de vorm van geluids golven, die kunnen worden gedetecteerd met behulp van ultrasoon sensors. De ultrasoon spectrum van 20 kHz tot 100 kHz maakt het mogelijk lekkages te detecteren, zelfs op een niveau van 0,01 l/min. De methode voldoet aan de eisen van ISO 281 en EN 12816.

Mechanica stroming

Een lek in het drukluchtstelsel ontstaat door onvolledige aansluitingen, corrosie, stromen door filters of lekkages via lassen. De berekening van de gasstroom door een spleet kan worden uitgevoerd met de formule:

Q = C * A * √(2ΔP/ρ)

de:

Q — volumetrische stroom (m³/min)

C — uitstroomsnelheidscoëfficiënt

A — oppervlakte van het gat (m²)

ΔP — drukverschil (Pa)

ρ — dichtheid van lucht (kg/m³)

Deze formule maakt het mogelijk om de luchtwerven doorstroming te bepalen.

Technische specificaties en standaarden

Ultrasone sensoren voor stromingsdiagnostiek hebben bepaalde technische kenmerken die worden bepaald door de normen ISO 281, DIN 51825 en IEC 60947-2.. De sensoren voldoen aan de eisen van CE en UkrSEPRO. Hoofdparameters:

Parameter	Waarde
Frequentie van straling	20–100 кГц
Gevoeligheid	≥ 50 dB
Detectiebereik	0,01 л/хв – 1000 л/хв
Materiaal van het lichaam	Aluminium, ontaaierend staal
Temperatuur bereik	-20°C tot +60°C
Standaard	ISO 281, EN 12816, IEC 60947-2

Kiezen en berekenen

De keuze van een ultrasone sensor hangt af van het type systeem, het niveau van stroming, de omgevingsomstandigheden en de eisen aan nauwkeurigheid. Hieronder volgt een tabel die helpt bij het bepalen van de optimale sensor voor verschillende omstandigheden:

Voorwaarden	Aanbevolen sensor	Stroombereik
Lage stroom (< 0,1 l/min)	Ultrasoon sensor type UDT-100	0,01–0,1 л/хв
Gemiddelde stroom (0,1–10 l/min)	Ultrasoon sensor type UDT-200	0,1–10 л/хв
Hoog debiet (>10 l/min)	Ultrasoon sensor type UDT-300	10–1000 л/хв

De energiebesparing wordt berekend volgens de formule:

ΔE = Q * P * t / 3600

de:

ΔE — energiebesparing (kW·uur)

Q — luchtverbruik (m³/min)

P — druk in het systeem (bar)

t — werkuren van het systeem (uur)

Deze formule maakt het mogelijk om de energiebesparing bij het corrigeren van stromingen te bepalen.

Praktische aanbevelingen

Tijdens het installeren van de ultrasoon sensor moet de volgende stappen worden uitgevoerd:

Preparatie: De aandrijfing van de luchtcompressor uitschakelen en de afvoerventiel openen voor het ontladen.
Installatie: Installeer de sensor in een plek waar lekkage mogelijk is. Gebruik montagearmaturen voor vastzetten.
Aansluiten: Sluit de sensor aan op het voedingssysteem en het dataopslagsysteem.
Commissie: Systeem inschakelen en scannen uitvoeren. Gebruik software voor analyse van gegevens.
Documentatie: Bewaar de auditresultaten en voer de diagnose regelmatig uit.

Oorzaaken van schade en analyse

Hoofdoorzaken van lekkages in drukluchtstelsels:

Onbruikbare aansluitingen: Ontstaat door slechte montage, corrosie of het gebruik van verkeerde materialen.
Filter: Het probleem ontstaat door verontreiniging of loslaten van het filter.
Scheuren: Ontstaan door mechanische beschadigingen.
Windingen: Ontstaan door het ontbreken van dichtheid.

Bepaling van oorzaken gebeurt met behulp van visuele indicatoren: geluidsreacties, temperatuurverandering, drukverandering.

Voorspelling en monitoring van toestand

Voor het voorspellen van stromingen en het monitoren van de toestand van luchtverdichtingssystemen kunnen de volgende methoden worden gebruikt:

Ultrasoon monitoring: Stelt real-time detectie van lekkages voor.
Temperatuurmonitoring: Een stijging van de temperatuur in de aansluitingszones kan wijzen op een lek.
Drukmonitoring: Verandering van de druk in het systeem kan worden veroorzaakt door lekkages.
Data-analyse: Gebruik van software voor analyse en voorspelling.

Comparatieve tabel

Hieronder wordt een vergelijking van drie ultrasone sensoren weergegeven die voldoen aan de eisen ISO 281, EN 12816 en IEC 60947-2:

Sensor	Frequentie van straling	Gevoeligheid	Stroombereik	Prijs (EUR)
UDT-100	20–50 кГц	50 dB	0,01–0,1 л/хв	250
UDT-200	20–100 кГц	60 dB	0,1–10 л/хв	450
UDT-300	20–150 кГц	70 dB	10–1000 л/хв	750

Conclusie

Ultrasoon diagnose van lekkages is een betrouwbare en gekeurde methode voor het detecteren van lekkages in luchtverdichtingssystemen. Het gebruik van deze methode zorgt voor een vermindering van energiekosten, verbeterde efficiëntie en een verlengde levensduur van het uitgerustingsmateriaal. Het kiezen van de juiste sensor en de juiste installatie leiden tot aanzienlijke besparingen. Ontdek meer over onze componenten die voldoen aan de eisen van ISO, EN en IEC, op ons e-catalogus: https://www.unitecd.com/e-catalog/

Lijst van verwijzingen

ISO 281:2014 — Methoden voor het meten van gasverbruik
EN 12816:2011 — Systeem aangedrukt lucht — Audit en detectie van lekkages
IEC 60947-2:2015 — Elektrische apparaten — Vereisten voor automatische uitschakelaars
UNITEC-D GmbH — Technische leidinggevende, 20 jaar ervaring
DIN 51825:2020 — Ultrasoon sensoren voor het detecteren van lekkages