Im Gegensatz zu dem was manche denken, ist Druckluft nicht kostenlos. Tatsächlich wird die Druckluft oft als das teuerste Hilfsmittel in einer typischen Fertigungsanlage angesehen. Das US-Energieministerium hat festgestellt, dass mehr als 50% aller Druckluftsysteme Probleme mit der Energieeffizienz haben. Experten für Kompressoren schätzen, dass bis zu 30% der erzeugten Druckluft durch Undichtigkeiten im Druckluftsystem verloren gehen.
Wenn ein Druckluftsystem die aktuellen Anforderungen nicht gerecht wird bzw. nicht erreicht, werden häufig Ersatzkompressoren gemietet und als Backup verwendet, oder es wird Zeit und Mühe aufgewendet, um zusätzliche Kompressoren in das vorhandene System einzubauen. Beide Strategien sind teuer und können je nach Größe der benötigten Kompressoren Hunderttausende von Euros bedeuten.

Da Druckluftsysteme unabhängig von der Art der Rohrleitungen, der Verwendung und der Ausführung des Systems, von Natur aus Leckagen bzw. nie 100 % Dichtigkeit aufweisen, kann die Einführung eines Programms zum Umgang mit Druckluftleckage eine wirtschaftliche und effektive Möglichkeit sein, die Effizienz eines Druckluftsystems zu verbessern. Ein solches Programm dient zum Erkennen und Reparieren von Druckluftlecks, bevor sie zu einem großen Problem werden und dadurch Zeit, Geld und Energie einzusparen.

Bei dem luftübertragendem Ultraschall ist die Ortung von Druckluft- und Druckgaslecks die am weitest verbreitete Anwendung. Durch das Auffinden von Druckluft- und Gaslecks mit Ultraschall und durch die anschließenden Reparaturen, können sich die durch die Undichtigkeiten verlorenen Euros sehr schnell erheblich zurückzahlen.
Jüngste Fortschritte bei der Erkennung und berichten von Druckluftlecks ermöglichen die monetäre Quantifizierung der Druckluftleckagen. Eine effektive Ultraschall-Druckluftleckuntersuchung konzentriert sich auf sieben Schlüsselfaktoren:

  • Bewertung
  • Erkennung
  • Identifikation
  • Verfolgung
  • Reparatur
  • Überprüfung
  • Neubewertung

Durch die Einführung dieser Schritte kann eine typische Produktionsanlage ihren Energieverbrauch um etwa 10 bis 20 Prozent reduzieren.

So verwenden Sie Ultraschall für eine Druckluft-Leckage Analyse

  1. Wählen Sie ein Ultraschallgerät aus
    Für die Ultraschall-Lecksuche wird ein Ultraschallgerät mit Frequenzabstimmungsfunktion empfohlen. Die empfohlene Frequenzeinstellung beträgt 40 kHz. Bei Ultraschallgeräten, die auf einer festen Frequenz arbeiten oder bei denen die Frequenzabstimmung nicht zur Verfügung steht, sind die Geräte normalerweise werkseitig fest auf 38 kHz eingestellt.Es gibt verschiedene hochfrequente Schallquellen die diese Ultraschallgeräte erkennen. Für die Erkennung von Druckluft- und Druckgaslecks ist der Ursprung des Ultraschalls: Turbulenz.Turbulenz entsteht, wenn ein komprimiertes Gas in einem Rohr oder Gefäß durch kleinste Schlitze oder Öffnung mit Druck in die Atmosphäre austritt. Turbulenzen entstehen auch bei einsaugender Luft also Vakuumleckagen. Bei Vakuumlecks liegt nicht so viel Ultraschallgeräusch vor, da der größte Teil der Turbulenz im Inneren des Gehäuses liegt. Daher ist es schwieriger Vakuumlecks mit Ultraschall zu finden als eine Leckage die in die Atmosphäre austritt, aber dennoch ist es immer noch möglich, wenn genügend turbulentes Ultraschallgeräusch vorhanden ist und gegebenenfalls spezielle Sensoren verwendet werden.
  2. Die „Grob zu fein“ -Methode
    Sobald ein Ultraschallgerät ausgewählt wurde, kann mit der Planung der Druckluftüberwachung begonnen werden. Beim Scannen nach Druckluftleckagen in der Anlage ist zu beachten, dass hochfrequente Töne (Ultraschall) sehr energiearm / intensitätsarm sind.Aufgrund der geringen Energie kann der Schall keine festen Oberflächen durchdringen, sondern er wird von festen Oberflächen reflektiert. Deshalb ist es wichtig, mit dem Ultraschallgerät in alle Richtungen zu scannen und gleichzeitig die Empfindlichkeit einzustellen. Diese Vorgehensweise ist notwendig um den Ort der Druckluftlecks zu bestimmen.Wenn grob die Richtung des Druckluftlecks lokalisiert wurde, kommt die Fokussiersonde zum Einsatz. Sie wird über das am Messgerät angeschlossene Scanning-Modul aufgesetzt, um den Scann Bereich zu fokussieren und somit den Ort der Leckage genau zu bestimmen. Diese Methode der Druckluftleckerkennung mit Ultraschall wird als „Grob zu fein“ -Methode bezeichnet.
  3. Erstellen einer Inspektionsroute
    Die Planung der Leckage-erkennungs-Route sollte nun berücksichtigt werden. Es wird empfohlen, vor der Inspektion einen Rundgang durchzuführen. Der Prüfer sollte dies nutzen um herauszufinden in welchen Bereichen oder Zonen Druckluft verwendet wird. Ebenso sind Pläne über die Verlegung der Druckluftleitungen auch ein gutes Hilfsmittel bei der ersten Sichtung dieser Bereiche. Notieren Sie alle Sicherheitsgefahren und Zonen in denen der Zugang zu dem Messpunkt schwierig ist, die Verwendung von Leitern, zusätzlichen PSA oder ob Zugang zu verschlossenen Bereichen erforderlich ist. Notieren Sie auch offensichtliche Anzeichen für „Druckluftmissbrauch“ (z.B. Reinigen der Kleidung mit Druckluft), mögliche Leckage Stellen und unsachgemäße Rohrleitungsinstallationen. Das Wissen über mögliche Leckagen oder produktionsbedingte Verwendung der Druckluft (z. B. Bewegen von Teilen / Produkt, Luftmessern usw.) hilft dem Prüfer dabei, nicht verwirrt zu werden durch die ganzen Geräusche, sondern sich darüber bewusst zu sein woher diese Geräusche kommen bzw. wo dessen Ursprung ist. Ein mögliches Ziel dieser Druckluftinspektion könnte sein, Bereiche oder Anwendungen zu finden in denen Druckluft missbräuchlich oder nicht effizient genutzt wird und hierzu dann Alternativen zu suchen, die die Verwendung von kostspieliger Druckluft ersetzen kann.Ebenso muss überlegt werden, welche Art von Leckagen mit Ultraschall gesucht/erkannt werden sollen, wie etwa Drucklecks in Druckluft- oder Druckgassystemen, Vakuumlecks oder Kältemittellecks. Wählen Sie nach dem Durchgang einen Bereich nach dem anderen aus um ihn zu inspizieren.Aus Gründen der Einheitlichkeit wird empfohlen, mit dem Kompressor oder der Zufuhrseite zu beginnen und dann über die Verteilerleitungen zu den Bereichen zu gehen, in denen die Druckluft verwendet/verbraucht wird. Nachdem die Druckluftleckagen mit dem Ultraschallgerät gefunden wurden, sollte ein Markierungssystem (z.B. Etiketten) vorhanden sein, um die Leckagen markiert zu können. Das Etikett sollte die Möglichkeit bieten, nachdem der Ort des Lecks bestätigt wurde, die Nummer des Lecks, den Druck, die Art des Gases, eine kurze Beschreibung der Leckagestelle und den Dezibel Wert des Lecks der auf dem Ultraschallgerät angezeigt wurde, vermerken zu können. Die Kosten des Lecks, die mit entsprechender Software dargestellte werden können (s. unter Punkt 4), sind sehr hilfreich, um ein Bewusstsein für die Kosten von Druckluft- oder Druckgasleckagen zu schaffen.

  4. Dokumentation und Berichterstattung
    Neben der Reparatur der Druckluftlecks hängt der Erfolg der Druckluftleckuntersuchung weitestgehend von der Berichterstattung und Dokumentation derer Ergebnisse ab. Zu Dokumentationszwecken gibt es eine Leak Survey App von UE Systems, die für iOS und Android Systeme verfügbar ist. Die App ermöglicht dem Prüfer eine einfache Dokumentation der Druckluft- und Druckgaslecks sowie der Darstellung der damit verbundenen Kosten.Bei der Darstellung der Kosten und des LPM-Verlusts (Liter pro Minute) der Druckluft- oder Druckgaslecks ist zu beachten, dass dies überschlagene Kosten sind. Diese Kosten basieren auf dem Dezibel Wert, den Kosten pro Kilowattstunde Strom und dem Druck an der Leckagestelle.Idealerweise ist der Druck an der Leckagestelle zu verwenden. Denn zum Beispiel kann der Druck am Kompressor bei 8 bar liegen, aber dort wo die Druckluft dann tatsächlich verwendet wird (und wo die Leckage ist) ist sie vielleicht auf 5 bar runtergeregelt. Schauen Sie nach einem Manometer um den tatsächlichen Druck zu bestimmen, oder wenden Sie sich gegebenenfalls an jemanden der mit dem Druckluftsystem vertraut ist.

    Für Spezialgase wie z.B. Helium, Stickstoff oder Argon basieren die Kosten der Leckagen ebenfalls auf den Dezibel Werten, den Drücken und den Kosten der Gase in Euro pro tausend Liter.

    Es wurden mehrere unabhängige Studien durchgeführt, in denen ein Ultraschall-Leckageinspektionsbericht mit den tatsächlichen Energieeinsparungen verglichen wurde. Es wurde festgestellt, dass eine Ultraschall-Leckuntersuchung innerhalb von 20% der tatsächlichen Einsparungen der Druckluftleckagen liegt. Bei korrekter Durchführung kann eine Ultraschall-Druckluftleckuntersuchung in kurzer Zeit eine enorme Amortisation zur Folge haben. Vorausgesetzt die Reparaturen erfolgen und dieses noch dazu zeitnah.

Fazit

Druckluft ist ein teures Medium, dessen Wartung und Kosten in der Regel als selbstverständlich angesehen werden. Eine erfolgreiche Druckluftleckageprüfung hängt davon ab, a.) ob das richtige Ultraschallmessgerät für die Anforderungen der Prüfung verwendet wird, b.) die Schulung des Personals das die Messungen durchführt, c.) die Planung der Inspektion durch einen ersten Rundgang, d.) die Dokumentation der Lecks und der damit verbundenen Leckagekosten und e.) die Einleitung von Reparaturen sobald die Undichtigkeiten/Lecks festgestellt wurden. Durch die ordnungsgemäße Dokumentation und Berichterstellung kann eine Ultraschall-Druckluftleckageinspektion eine schnelle und enorme Amortisation sowie Energieeinsparung ohne erheblichen Investitionsaufwand bringen.