Druckluftlecks verursachen die meisten energetischen Verluste in der Industrie. Bis zu 10% der elektrischen Energie werden dort allein dafür verwendet, Druckluft zu erzeugen. 30 Prozent davon gehen durchschnittlich aufgrund von Leckagen verloren. Umso wichtiger ist es, Lecks zu finden, Verluste zu bewerten und daraus Maßnahmen für die Instandhaltung einzuleiten. Ziel im Projekt sUSe war es daher, eine fest integrierbare oder nachrüstbare Lösung für Druckluftsysteme zu entwickeln, mit der Entscheidungen zu Reparaturen und Instandhaltung vereinfacht und die energetische Effizienz deutlich gesteigert werden.

Monitoring von Druckluftsystemen mit verteilten Ultraschall- und Volumenstrom-Sensoren

Die Partner haben dafür ein ganzheitliches Monitoring-System entwickelt, das aus mehreren, über ein Druckluftsystem verteilten, vernetzten und fest installierbaren Ultraschall- und Volumenstrom-Sensoren besteht, mit denen sich die Energieeffizienz der Druckluftsysteme überwachen und bewerten lässt.

Zum einen wird der Volumenstrom, also die integrale Menge an Druckluft, mit entsprechenden Sensoren an verschiedenen Stellen im System gemessen und zu jener Menge in Beziehung gesetzt, die in das Druckluftsystem eingespeist wird. Zum anderen werden durch die ebenso im Druckluftsystem verteilten Ultraschallsensoren und aus deren Anordnung zueinander Lecks akustisch geortet und bewertet. Aus den zusammengeführten Daten von Gesamtvolumenstrom und identifizierten Leckagestellen lassen sich die Anteile der Leckagen am Druckluftverlust genau zuordnen.

IMMS-Beitrag: Elektronikplattform, Signalverarbeitung und Kommunikation

Das IMMS entwickelte und realisierte die digitale Verarbeitung der Sensordaten auf einer Elektronikplattform und erarbeitete dazu ein skalierbares und performantes System. Diese Plattform wird für jeden Messpunkt des Monitoring-Systems eingesetzt.

Um die Sensoren sehr flexibel für kundenspezifische Aufgaben anpassen zu können, ohne Änderungen an der Hardware vornehmen zu müssen, entwickelte das IMMS die Komponenten zur Signalverarbeitung mit einer modellbasierten Entwurfstechnologie und konfigurierte auf dieser Basis die Anwendungsalgorithmen für die Integration in die elektronischen Komponenten (FPGA).

Damit die Plattform auch zu künftigen Anforderungen kompatibel ist und sich in Instandhaltungssysteme integrieren lässt, hat das IMMS entsprechende Kommunikationsschnittstellen und -protokolle umgesetzt und die entsprechende Kommunikationsfähigkeit der drahtlosen Sensoren hergestellt.