Festo: Dem Energieverlust in Druckluftsystemen auf der Spur

Messdatenerfassung MSR145 Datenlogger mit Druckluftsensor

Klein, aber fein: Die vielseitigen Mini-Datenlogger von MSR Electronics werden vermehrt von der herstellende Industrie entdeckt. Das kommt nicht von ungefähr. Wie der vorliegende Anwenderbericht über MSR-Datenlogger bei Festo’s Energy Savings Services zeigt, können die kleinen Datenaufzeichnungsgeräte weit mehr, als von den typischen Anwendungen – z.B. dem Überwachen von Transport-, Klima- und Prozessbedingungen – bislang bekannt ist.

Autor: Dipl.-Ing. Jürgen Billep, Service Portfolio Management Energy Savings Services, Festo, Dipl.-Ing. Uwe Hessmer, MSR Electronics GmbH

Die Division Energy Savings von Festo, dem weltweit führenden Automatisierungsunternehmen, bietet Druckluft-Anwendern massgeschneiderte Dienstleistungen zur Ermittlung und Ausschöpfung von Druckluft-Einsparpotenzialen. Die Nachfrage nach Energieanalysen hat in den letzten Jahren gemäss Dipl.-Ing. Jürgen Billep, Auditor bei Festo‘s Energy Saving Services, stetig zugenommen. Denn um im harten Wettbewerb bestehen zu können, so der Ingenieur, suchen viele Unternehmen nach Einsparpotenzialen in ihrer Produktion. Und diese finden sie sehr oft in ihren meist schon seit Jahren bestehenden Druckluftsystemen und -anlagen.

Energiekosten in Druckluftsystemen bis zu 60 % senken

Druckluft ist relativ kostspielig: Der Kubikmeter kostet gegenwärtig ca. 1,8 Cent. Druckluft ist damit rund acht- bis zehnmal so teuer als der elektrische Direktantrieb von Maschinen und Werkzeugen (Quelle: HS Esslingen) Bei Anlagen mit wenigen Betriebsstunden machen die Stromkosten geschätzte 20% der Betriebskosten aus, bei Anlagen, die rund um die Uhr laufen, können es bis zu 80% sein. (Quelle: energie.ch).

Es lohnt sich also, den Druckluftverbrauch genauer unter die Lupe zu nehmen, um die Energieeffizienz in einer Prozess- oder Fertigungs-Umgebung zu steigern und die Kosten zu senken. Doch dazu muss das Druckluftsystem eines Unternehmens ganzheitlich betrachtet werden. Die Analyse von Festo reicht deshalb von der Drucklufterzeugung/Druckluftaufbereitung über die Druckluftverteilung mit Leckage-Ortung bis hin zur pneumatischen Anwendung selbst. Die von den Festo-Spezialisten durchgeführten Druckluft-Energieeffizienz-Analysen erfolgen gemäss ISO 11011 und sind vom TÜV SÜD zertifiziert. „Wir bemühen uns um ein ganzheitliches und unabhängiges pneumatisches System-Engineering zum Nutzen des Kunden. Wir sind stolz darauf, dass wir für unsere Kunden bis zu 60% Einsparungen erreichen konnten und das bei steigender Produktivität“, berichtet Jürgen Billep. „Bei diesen Aufgaben“, so der Ingenieur, „wird Festo massgeblich durch die MSR-Datenlogger des Typs MSR145 mit Analogeingängen zum Anschluss unserer externen Drucksensoren unterstützt.“

Ermittlung von Kosteneinsparungen mittels Druckwertmessungen

Die Datenlogger des Schweizer Messtechnikunternehmens MSR Electronics GmbH werden von Festo einerseits bei Durchflussmessungen, andererseits zur Druckwertaufnahme eingesetzt. Zur Druckwertaufnahme positioniert Ingenieur Billep jeweils mindestens drei zeitsynchronisierte MSR145 Datenlogger; am Druckerzeuger, nach der Druckluftaufbereitung und am entferntesten Punkt des Druckluftnetzes. Gemessen und aufgezeichnet werden mit den Loggern der Umgebungszustand (Druck, Temperatur und Feuchte) sowie der tatsächlich erzeugte Luftdruck. Für die Analyse der Anwendungen selbst können weitere Messstellen vorgesehen werden.

Ein Druckabfall nach der Druckluftaufbereitung und -verteilung von mehr als 0,6 bar ist beispielsweise schon als negativ einzuordnen, ein Druckverlust von 1,0 bar im anschliessenden Druckluftsystem gar dramatisch. Wenn es dem Systembetreiber gelingt, z.B. 2,1 bar Druckverlust in seinem Gesamtsystem zu reduzieren, ist allein hierdurch eine Kosteneinsparung in der Drucklufterzeugung von über 10% möglich.

Aber nicht nur solche Einsparpotenziale werden von Festo’s Fachleuten aufgespürt, sondern auch konzeptionelle Verbesserungen, wie beispielsweise am Rohrleitungsdesign, der Druckluftqualität, Filterbelastungen und effizienter Anwendungseinsatz.

Durchflussmessungen mit eingebautem MSR-Datenlogger

Mit Durchflussmessungen im Kunden-System werden von Festo der Ruheverbrauch und damit Leckagen im System ermittelt, die dann nach erfolgter Reparatur mittels einer Check-Analyse überprüft werden.

Die Durchflussmessungen und die Ermittlung der Leckagen werden ebenfalls mit MSR Datenloggern des Typs MSR145 durchgeführt. Die Messbox von Festo verfügt über einen eingebauten MSR145 mit zwei analogen Eingängen für 0…10,0 V. In wenigen Stunden Messzeit erhalten die Auditoren mit der Messbox einen detaillierten Überblick über den Status der Anlage und können dem Kunden eine differenzierte Soll/Ist-Analyse und Prognose des Einsparpotenzials sowie ein Ranking der erforderlichen Massnahmen darlegen. „Die intuitive und übersichtliche Software, die mit den Datenloggern von MSR zur Verfügung steht, erleichtert uns die Auswertung der Daten dabei sehr, nicht zuletzt auch deshalb, weil eine kontinuierliche Erweiterung der Funktionalität der Software seitens MSR erfolgt“, so Jürgen Billep, „Wir können sehr einfach die relevanten Messkurven der einzelnen Datenlogger in eine Darstellung integrieren und erhalten so die Ergebnisse für unsere Analyse.“ Für weitergehende Analysen lassen sich mit der MSR-PC-Software auch verschiedene gemessene Werte mathematisch verrechnen und graphisch darstellen.

Datenlogger lösen messtechnische Herausforderungen zu überschaubaren Kosten

Festo wählte die MSR145 Datenlogger vor allem deshalb aus, weil sie sehr klein und dabei sehr multifunktional einsetzbar seien. Zudem zeichneten sie sich durch hohe Flexibilität aus, beispielsweise bei der Sampling-Rate, erklärt der Ingenieur. Eine hohe Samplingrate ist bei den eigentlichen Druckmessungen erforderlich, da sich die Luft mit bis zu 20 m/s im Rohr bewegen kann, was zu erheblichen Druckschwankungen in kurzer Zeit führt. Mit den MSR-Datenloggern lassen sich so genaue Aussagen zu den Druckverhältnissen und Druckverläufen pro Zeiteinheit machen und insbesondere den Druckabfall beobachten. Auch die überschaubaren Kosten seien mit ein Grund für die Anschaffung von MSR- Datenloggern gewesen.

Die Logger: Multitalente der Messtechnik

Entwickelt und mit Schweizer Präzision hergestellt, werden die Mini-Datenlogger von der MSR Electronics GmbH mit Sitz in Seuzach, Nähe Winterthur. Das noch junge Unternehmen – 2006 entstanden aus einem Management-Buy-out – hat sich auf miniaturisierte, autonom einsetzbare Universal-Datenlogger spezialisiert. Mithilfe von hochempfindlichen Sensoren erfassen die MSR-Logger fast beliebige physikalische und elektrische Messdaten wie Temperatur, Feuchte, Druck, Helligkeit, Vibrationen und auch extern zugeführte elektrische Spannungswerte. Wie der Geschäftsführer Wendelin Egli schmunzelnd erwähnt, werden seine Datenlogger inzwischen weltweit „von ganz oben – Transportüberwachungen in Raumtransportern der NASA – bis ganz unten – für Messungen in Offshore-Anlagen im Atlantik – eingesetzt. Nebst der Entwicklung eigener Produkte bearbeitet MSR Electronics auch kundenspezifische Aufträge und Projekte – wie im vorliegenden Anwenderfall von Festo. Auf den Auftrag von Festo ist Egli besonders stolz. Für die Nummer 1 in der Automatisierungstechnik arbeiten zu können, so der Geschäftsführer, sei nicht nur gut für‘s Renommee, der Austausch und die fruchtbare Zusammenarbeit sorge zudem dafür, dass auch seine künftigen Innovationen den Wünschen und Bedürfnissen seiner Kunden entsprechen würden.