DE202008013127U1

DE202008013127U1 - Einrichtung zur Erfassung von Leckverlusten einer Druckluftanlage

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Publication number: DE202008013127U1
Application number: DE200820013127
Authority: DE
Original assignee: Boge & Co Maschinenhandelsgese; Boge & Co Maschinenhandelsgesellschaft & Co KG GmbH
Current assignee: Boge & Co Maschinenhandelsgese; Boge & Co Maschinenhandelsgesellschaft & Co KG GmbH
Priority date: 2008-10-01
Filing date: 2008-10-01
Publication date: 2009-11-12
Anticipated expiration: 2018-10-02

Abstract

Einrichtung zur Erfassung von Leckverlusten einer Druckluftanlage mit folgenden Merkmalen:
– eine Druckluft-Erzeugungseinrichtung (2) mit einem diese antreibenden Elektromotor (4),
– die Druckluft-Erzeugungseinrichtung (2) ist über ein Leitungssystem (5) mit einem Druckluft-Vorratsbehälter (6) und Verbrauchern (8, 9, 10) verbunden,
– das Leitungssystem (5) mit einem Druckwertgeber (12) zur Abgabe eines den Druck der gespannten Druckluft in dem Leitungssystem (5) kennzeichnenden Druck-Istwerts (pi), wobei an der Druckluftanlage (1) regelmäßig Betriebszeiten auftreten, in denen keine Entnahme der Druckluft von den Verbrauchern (8, 9, 10) erfolgt,
– und eine elektrische Steuerung (15) mit
– einem Bedienteil (16) mit einer Daten-Eingabe- (21) und einer Daten-Ausgabe-Einrichtung (22),
– einem Rechnerteil (14) zum Vergleichen des Druck-Istwerts (pi) und eines eingegebenen Druck-Sollwerts (ps) zur Ausgabe eines Signals, solange der Druck-Istwert (pi) kleiner als der Druck-Sollwert (ps) ist,
– einem Schaltkreis (31) zum Einschalten des Elektromotors (4) und zur Auslösung einer...

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung von Leckverlusten einer Druckluftanlage.
Leckverluste an Druckluftanlagen stellen eine bedeutende Quelle von verschwendeter Energie dar, die oftmals Verluste von 20 bis 30% einer Kompressor-Leistung ausmachen. Neben diesen, durch Leckagen verursachte Druckabfällen bedingte Verluste sind Fehlfunktionen an Druckluftwerkzeugen ursächlich für Produktionsbeeinträchtigungen. Zusätzlich führen überhöhte Leckagen zu einem erhöhten Leistungsbedarf der Druckluft-Erzeugungseinrichtung und oftmals auch zu einer größeren Belastung und damit zu einem vorzeitigen Verschleiß und häufiger durchzuführenden Wartungsarbeiten.
Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Ausarbeitungen, beispielsweise aus der Druckschrift COMPRESSED AIR SYSTEM LEAKS, Fact Sheet #7, April 1998 – Rev. 0 oder aus der Veröffentlichung „Leckageermittlung bei laufender Produktion" (Drucklufttechnik 11) bekannt, Leckverluste an Druckluftanlagen quantitativ durch eine Auswertung der Ein- und Ausschaltzeiten der Druckluft-Erzeugungseinrichtung zu bestimmen. Weiter werden die Druckschriften DE 10 2005 016 786 A1 , DE 10 2005 026 777.64 , US 6,711,507 82 , DE 199 42 185 A1 sowie japanische Patent Abstracts JP 57175935 A , JP 02268243 A , JP 63163134 A , JP 05164651 A , JP 01044824 A und JP 2004251798 A angegeben, aus denen bekannt ist, die Größe einer Leckage in einem Druckluftsystem durch Vergleichen von Durchflussmengen-Messungen an Druckluft -Verbrauchern mit vorgegebenen Eich- oder Referenz-Durchflussmengen zu ermitteln.
Schließlich wird noch hinsichtlich der Ermittlung von Leckagen an Druckluftanlagen auf die Veröffentlichung "Druckluftleckagen" (Infoblatt Druckluftleckagen, energie schweiz, www.druckluft.ch) verwiesen.
Messungen der Leckage werden nach dem Stand der Technik meist in Zeiten der Betriebsruhe, nachts oder am Wochenende durchgeführt, wenn der Druckluftverbrauch nahezu oder gleich 0 ist.
Die aus dem genannten Stand bekannten Verfahren oder Vorgehensweisen zur Leckagen-Bestimmung erfordern entweder einen erheblich gerätetechnischen Aufwand, dessen Einsatz bei kleineren Druckluftanlagen in einem Größenbereich von etwa bis zu 100 kW Kompressorleistungs-Aufnahme aus wirtschaftlichen Erwägungen nicht gerechtfertigt ist. Dieser Aufwand besteht in einer mit allen Kompressoren eines Druckluftnetzes durch Signalleitungen verbundenen EDV-Anlage. Wenngleich brauchbare Ergebnisse bei manuellen Aufzeichnungen von Ein- und Ausschaltzeiten der Druckluft-Erzeugungseinrichtung erzielbar sind, so ist auch hier ein erheblicher Zeitaufwand zu sehr ungünstigen Zeiten nachts oder an Wochenenden notwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Erfassung von Leckverlusten einer Druckluftanlage mit geringem gerätetechnischen Aufwand zu schaffen, die eine zuverlässige Aussage über den Zustand einer Druckluftanlage hinsichtlich Leckverlusten ermöglicht.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Die Erfindung ermöglicht eine selbsttätig ablaufende Überprüfung ohne das Tätigwerden einer Person, wobei eine Aussage über den Zustand der Druckluftanlage hinsichtlich des Leckverlustes ohne großen gerätetechnischen Aufwand, das heißt lediglich durch die Erfassung der Zeit oder den energetischen Aufwand für die Wiederherstellung des Soll-Druckwertes der gespannten Druckluft erfolgt.
Eine andere Lösung der Aufgabe wird mit den Merkmalen des Nebenanspruchs 2 verwirklicht. Diese Lösung zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau aus, indem lediglich eine Erfassung des aktuellen Drucks in zeitlicher Beziehung für die Ermittlung einer kennzeichnenden Druckabfallgeschwindigkeit und der daraus abgeleiteten Aussage über den Leckverlust der Druckluftanlage herangezogen wird. Ein weiterer Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass die Ermittlung der kennzeichnenden Druckabfallgeschwindigkeit ungeachtet der Ausgestaltung der Druckluft-Erzeugungseinrichtung mit einem oder mehreren parallel geschalteten Kompressoren erfolgt.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Einrichtungen nach dem Hauptanspruch 1 und dem Nebenanspruch 2 ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindungen werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht einer Druckluftanlage mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung nach dem Hauptanspruch 1,
2 die in 1 gezeigte Druckluftanlage mit einer anderen Ausführungsform,
3 eine schematische Ansicht einer Druckluftanlage mit einer Einrichtung gemäß der Erfindung nach dem Nebenanspruch 2,
4 zeigt ein Diagramm einer Funktion des Drucks über der Zeit einschließlich einer Einzelheit X und einer Einzelheit Z,
5 die in 4 gezeigte Einzelheit Z der Funktion in vergrößertem Maßstab,
6 die in 4 gezeigte Einzelheit X der Funktion in vergrößertem Maßstab,
7 die in 4 gezeigte Einzelheit X einer veränderten Form der Funktion in vergrößertem Maßstab,
8 zeigt ein Diagramm einer Funktion der Häufigkeit N über einer Druckabfallgeschwindigkeit Δp/Δt und
9 zeigt ein der 8 entsprechendes Diagramm mit anderen Messwerten.
Eine Druckluftanlage 1 ist mit einer Druckluft-Erzeugungseinrichtung 2 ausgebildet, die einen Kompressor 3 und einen diesen antreibenden Elektromotor 4 aufweist. An dem Kompressor 3 ist eine Rohrleitung 5 angeschlossen, die in einem Vorratsbehälter 6 endet. Von diesem erstreckt sich eine Rohrleitung 7 zu Verbrauchern 8, 9, 10. An der Rohrleitung 7 ist schematisch eine Leckstelle 11 dargestellt. Weiter ist an dem Vorratsbehälter 6 über eine Rohrverbindung ein Manometer mit einem elektrischen Druckwertgeber 12 angeschlossen, der über eine elektrische Leitung 13 mit einem Rechnerteil 14 einer elektrischen Steuerung 15 verbunden ist.
Die elektrische Steuerung 15 ist weiter mit einem Bedienteil 16 und einem Leistungsteil 17 ausgebildet. Eine Sromversorgung erfolgt an den Bedienteil 16 über eine elektrische Leitung 18 und an den Leistungsteil 17 über eine elektrische Leitung 19. Der Bedienteil 16 ist weiter mit einer als Tastatur 20 als Daten-Eingabe-Einrichtung 21 und einer Daten-Ausgabe-Einrichtung 22 zur Anzeige von Zahlen und Text ausgebildet.
Der Rechnerteil 14 ist für die Versorgung von Strom über eine elektrische Leitung 23 und für die Übertragung von Daten über eine elektrische Leitung 24 mit dem Bedienteil 16 verbunden. Weiter ist der Rechnerteil 14 mit einer Mikroprozessor-Steuerung 25 ausgebildet, die einen Vergleicher 26, eine Auswerte-Einrichtung 27 und eine Uhr 28 mit einer Messabweichung von mehr 1% aufweist. Schließlich ist der Mikroprozessor-Steuerung 25 noch ein überschreibbarer, nichtflüchtiger Speicher 29 zugeordnet, der verschiedene Speicherteile aufweist. In einem Speicherteil 30 ist ein Programm gespeichert, das einen oder mehrere Zeitabschnitte pro Tag mit jeweils einem darin enthaltenen Intervall enthält, in dem Messungen vorgenommen werden sollen.
Der Rechnerteil 14 und der Leistungsteil 17 sind über eine elektrische Leitung 31 mit dem Leistungsteil 17 verbunden, der einen Schaltkreis 32 aufweist. Dieser ist über eine elektrische Leitung 33 mit dem Elektromotor 4 verbunden.
Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Steuerung 15 gemäß 1 zur Erfassung von Leckverlusten aus rein wirtschaftlichen Gründen der Teil zum Führen, das heißt zum Ein- und Ausschalten der Druckluft-Erzeugungseinrichtung 2 in Abhängigkeit des Ist-Druckes pi mit einbezogen ist, technisch jedoch hiervon unabhängig ist.
Die Arbeitsweise der Einrichtung nach Anspruch 1 zur Erfassung von Leckverlusten wird nachfolgend anhand der 1, 4 und 5 erläutert:
Es wird von einem Zustand der Druckluftanlage 1 ausgegangen, in dem

– der Bedienteil 16 und der Leistungsteil 17 mit Strom versorgt sind,
– der Speicherteil 30 das Programm zur zeitlichen Bestimmung enthält, wann Messungen erfolgen sollen,
– an dem Bedienteil 16 mittels der Daten-Eingabe-Einrichtung 21 ein Soll-Druck von ps = 8,2 bar eingestellt und in einem Speicherteil 34 gespeichert ist,
– an dem Bedienteil 16 mittels der Daten-Eingabe-Einrichtung 21 ein oberer Druck pa = 8,8 bar eingestellt und in einem Speicherteil 35 gespeichert ist,
– der Druckwertgeber 12 ein einem Ist-Druck pi = 8,5 bar entsprechenden Messwert an den Vergleicher 26 abgibt,
– sich die Druckluft-Erzeugungs-Einrichtung 2 im Ruhezustand befindet und von wenigstens einem der Verbraucher 8, 9, 10 Druckluft entnommen wird
– und an der Leckstelle 11 ständig Druckluft als Verlust infolge einer Leckage austritt.

Nach Absinken des Ist-Drucks pi auf einen Wert kleiner als der eingestellte Soll-Druck ps = 8,2 bar veranlasst der Vergleicher 26 ein Einschalten der Druckluft-Erzeugungseinrichtung 2, womit der Ist-Druck pi wieder bis auf einen oberen Druck pa von etwa 8,8 bar angehoben wird. Nach Erreichen des Drucks pa veranlasst der Vergleicher 26 ein Ausschalten der Druckluft-Erzeugungseinrichtung 2. Der erläuterte Ein- und Ausschaltvorgang in Abhängigkeit des Drucks von Druckluft – bekannt durch die Arbeitsweise eines Zweipunktreglers – erfolgt unabhängig von der Einrichtung zur Erfassung der Leckverlusten der Druckluftanlage 1.
Der beschriebene Druckabfall und Druckaufbau führt zu der in 4 gezeigten Darstellung des Druckes p über der Zeit t, wie dies die zickzackförmig verlaufende Funktion veranschaulicht. Es wird angemerkt, dass auf eine vollständige Darstellung der Funktion von den Zeitpunkten a nach b aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet wird.
Es wird weiter angemerkt, dass die Funktion zwischen den eingezeichneten Zeitpunkten c und d und im Bereich der Einzelheit Z im Vergleich zu dem Teil zwischen den Zeitpunkten a und c etwas gespreizter verläuft, was auf den Umstand zurückzuführen ist, dass in diesen Zeitbereichen keine Entnahme von Druckluft erfolgt. Eine detaillierte Betrachtung für die Erfassung von Messwerten, das heißt die laufende Erfassung einer Zeit t1 für das Anheben des Ist-Druckes pi auf den Druck pa geht aus 5 hervor.
Nach dem Abfallen des Druckes auf den Druck ps = 8,2 bar veranlasst die Mikroprozessor-Steuerung 25 das Einschalten der Druckluft-Erzeugungseinrichtung 2, womit der Druck pi ansteigt. Mit dem Einschalten der gleichzeitig den Beginn einer Messung der Zeit t1 (5) mit Hilfe der Uhr 28 aus, bis der Druck pa erreicht ist, woraufhin ein Ausschalten der Druckluft-Erzeugungseinrichtung 2 erfolgt. Die Mikroprozessor-Steuerung 25 veranlasst nun über einen Zeitraum von z. B. 6 Stunden ein Aufsummieren der erfassten Zeiten t1 in einen Speicherteil 36 und nach dem Ende des Zeitraumes ebenso ein Abspeichern der summierten Zeiten in einen Speicherteil 37, wobei der hierin gespeicherte Wert als t2 bezeichnet wird.
In den nachfolgenden Zeiträumen veranlasst die Mikroprozessor-Steuerung 25 die Durchführung eines Vergleichvorgangs der in Speicherteilen 36 und 37 gespeicherten Zeiten t2 durch den Vergleicher 26. Für den Fall, dass ein neuer Wert t2 den zuvor gespeicherten Wert der Zeit t2 unterschreitet, erfolgt ein Übertragen des Werts der Zeit t2 in den Speicherteil 37. Mit der beschriebenen Vorgehensweise wird erreicht, dass der in dem Speicherteil 37 gespeicherte Wert t2 stets ein Minimum beinhaltet.
Einerseits erscheint es sinnvoll, die Erfassung von Messwerten nur in den Zeiten vorzunehmen, wenn eine reguläre Druckluft-Entnahme durch die Verbraucher ausgeschlossen werden kann, wie dies zu einer Zeit der Betriebsruhe der Fall ist. Da die Betriebsruhe typischerweise mindestens 2-mal 6 Stunden pro Tag dauert, kann davon ausgegangen werden, dass bei einer ganztägig erfolgten Messung eines dieser 6-Stunden-Intervalle ganz in die Betriebsruhe fällt.
Beispielsweise werden in einer Woche 28 Zeiträume (4 Messungen/Tag mal 7 Tage/Woche) von jeweils 6 Stunden von einer Druckluft-Erzeugungseinrichtung mit einer Förderleistung von 1,5 m³/min folgende Laufzeiten t2 in Stunden gemessen: 4,2 – 3,8 – 1,3 – 1,5 – 4,4 – 3,8 – 2,2 – 1,7 – 3,6 – 4,2 – 2,3 – 1,9 – 1,0 – 0,8 – 1,0 – 0,9 – 0,8 – 1,0 – 1,2 – 2,8 – 4,6 – 2,4 – 1,5 – 2,9 – 4,5 – 3,1 – 1,4 – 2,8.
Man kann an der Reihe den typischen Wechsel zwischen Tag – mit hohem Verbrauch – und Nacht – mit niedrigem Verbrauch – sehen. Die 8 Werte mit niedrigem Verbrauch, wie unterstrichen hervorgehoben, deuten auf den Zeitraum am Wochenende W hin, in dem der Betrieb ruht.
Der minimale Wert t2 beträgt 0,8 Laufstunden in dem Intervall von 6 Stunden. Bei einer Förderleistung von beispielsweise 1,5 m³/min der Druckluft-Erzeugungseinrichtung 2 ist es der Mikroprozessor-Steuerung 25 möglich, einen den Leckverlust repräsentierenden Kennwert K1 wie folgt zu errechnen: K1 = 0,8 h/6 h·1,5 m3/min = 0,2 m3/min
Nach der Errechnung des Kennwerts K1 wird dieser von dem Rechnerteil 14 an die Daten-Ausgabe-Einrichtung 22 des Bedienteils 16 ausgegeben. Der Messvorgang ist damit abgeschlossen. Der ermittelte Kennwert K1 stellt den Leckverlust dar, der sich aus Messungen über das Intervall von 4 × 6 Stunden pro Tag über insgesamt 7 Tage ergibt.
Eine Weiterleitung des Kennwerts K1 von dem Bedienteil 16 an eine innerbetriebliche EDV, also an eine Datenverarbeitungs-Anlage kann über eine elektrische Leitung 38 erfolgen.
Der Aufbau der alternativen Erfindung gemäß dem Anspruch 1 erfolgt durch einen Leistungsteil 40 (2), der im Vergleich zu dem Leistungsteil 17 zusätzlich mit einem Stromzähler 41 ausgebildet ist. Die hiermit erfassten Werte von Stromverbräuchen werden an den Rechnerteil 14 über eine elektrische Leitung 42 übertragen.
Die Arbeitsweise der Einrichtung nach dieser Erfindung entspricht der Arbeitsweise der vorangehend beschriebenen Erfindung.
Es sei noch angemerkt, dass beide Erfindungen darauf abstellen, einen Kennwert K1, K2 für die Erfassung von Leckverlusten aus Messungen an der Druck-Zeit-Funktion (1) beim Druckanstieg abzuleiten.
Der Aufbau der Einrichtung für die Erfindung nach Anspruch 2 wird anhand 3 beschrieben, wobei die Bauteile, die denen der Druckluftanlage 1 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Dementsprechend wird auf eine ausführlichere Beschreibung und Anordnung zur Vermeidung von Wiederholungen verzichtet.
Eine Druckluftanlage 50 ist mit einer Druckluft-Erzeugungseinrichtung 2 ausgebildet, die einen Kompressor 3 und einen diesen antreibenden Elektromotor 4 aufweist. An dem Kompressor 3 ist eine Rohrleitung 5 angeschlossen, die in einem Vorratsbehälter 6 endet. Von diesem erstreckt sich eine Rohrleitung 7 zu Verbrauchern 8, 9, 10. An der Rohrleitung 7 ist schematisch eine Leckstelle 11 dargestellt. Weiter ist an dem Vorratsbehälter 6 über eine Rohrverbindung ein Manometer mit einem elektrischen Druckwertgeber 12 angeschlossen, der über eine elektrische Leitung 13 mit einem Rechnerteil 51 einer elektrischen Steuerung 52 verbunden ist.
Die elektrische Steuerung 52 ist mit einem Bedienteil 16 und einem Leistungsteil 17 ausgebildet. Eine Stromversorgung erfolgt an den Bedienteil 16 über eine elektrische Leitung 18 und an den Leistungsteil 17 über eine elektrische Leitung 19. Der Bedienteil 16 ist weiter mit einer Tastatur 20 als Daten-Eingabe-Einrichtung 21 und einer Daten-Ausgabe-Einrichtung 22 zur Anzeige von Zahlen und Text ausgebildet.
Der Rechnerteil 51 ist für die Versorgung von Strom über eine elektrische Leitung 23 und für die Übertragung von Daten über eine elektrische Leitung 24 mit dem Bedienteil 16 verbunden. Weiter ist der Rechnerteil 51 mit einer Mikroprozessor-Steuerung 53 ausgebildet, die einen Vergleicher 26, eine Auswerte-Einrichtung 54 und eine Uhr 55 mit einer Datumsfunktion aufweist.
Schließlich ist der Mikroprozessor-Steuerung 53 noch ein überschreibbarer, nichtflüchtiger Speicher 56 zugeordnet, der verschiedene Speicherteile aufweist. In einem Speicherteil 57 ist ein Programm gespeichert, das einen oder mehrere Zeitabschnitte pro Tag mit jeweils einem darin enthaltenen Intervall enthält, in dem Messungen vorgenommen werden sollen.
Der Rechnerteil 51 und der Leistungsteil 17 sind über eine elektrische Leitung 31 miteinander verbunden. Der Leistungsteil 17 weist einen Schaltkreis 32 auf, der über eine elektrische Leitung 58 mit einem Elektromotor 59 verbunden ist. Dieser ist antriebsmäßig mit einem Kompressor 60 verbunden. Der Elektromotor 59 und der Kompressor 60 bilden eine Druckluft-Erzeugungseinrichtung 61, die mit der Rohrleitung 5 verbunden ist. In 3 befindet sich zwischen den Druckluft-Erzeugungseinrichtungen 2 und 61 noch eine weitere Druckluft-Erzeugungseinrichtung 62, welche entsprechend einer niedrigeren Förderleistung etwas kleiner als die Druckluft-Erzeugungseinrichtungen 2 und 61 dargestellt ist und ebenso mit der Rohrleitung 5 verbunden ist.
Die Druckluft-Erzeugungseinrichtungen 2 und 61 sind jeweils mit einer einen Zweipunktregler aufweisenden Steuerung 63, 64 verbunden, denen über eine elektrische Leitung 65 Strom zugeführt wird. Im Gegensatz dazu erfolgt die Ansteuerung der Druckluft-Erzeugungseinrichtung 61 durch eine in der Steuerung 52 integrierte Einrichtung zur Führung der Druckluft-Erzeugungseinrichtung 61 entsprechend eines Zweipunktreglers.
Die Arbeitsweise der Erfindung nach Anspruch 2 wird nachfolgend anhand der 3 bis 9 erläutert:
Es wird von einem Zustand der Druckluftanlage 50 ausgegangen, in dem

– der Bedienteil 16 und der Leistungsteil 17 mit Strom versorgt sind,
– der Speicherteil 57 das Programm zur zeitlichen Bestimmung enthält, wann Messungen erfolgen sollen,
– an dem Bedienteil 16 mittels der Daten-Eingabe-Einrichtung 21 ein Soll-Druck von ps = 8,2 bar eingestellt und in einem Speicherteil 34 gespeichert ist,
– an dem Bedienteil 16 mittels der Daten-Eingabe-Einrichtung 21 ein oberer Druck pa = 8,8 bar eingestellt und in dem Speicherteil 35 gespeichert ist,
– der Druckwertgeber 12 ein einem Ist-Druck pi = 8,5 bar entsprechenden Messwert an den Vergleicher 26 abgibt,
– sich die Druckluft-Erzeugungs-Einrichtungen 2, 62 und 61 in ihren Ruhezuständen befinden und
– von wenigstens einem der Verbraucher 8, 9, 10 Druckluft entnommen wird
– und an der Leckstelle 11 ständig Druckluft als Verlust infolge einer Leckage austritt.

Die Druckluft-Erzeugungseinrichtungen 2, 61, 62 arbeiten unabhängig voneinander und stellen die Aufrechterhaltung des geforderten Soll-Drucks ps = 8,2 bar sicher. Mit dem Verbrauch von Druckluft von den Verbrauchern 8, 9, 10 und dem Entweichen von Druckluft an der Leckstelle 11 schwankt der Ist-Druck in dem Vorratsbehälter 6 zwischen den eingegebenen Werten ps = 8,2 bar und dem oberen Druck pa = 8,8 bar. Dieser Sachverhalt ist anhand der Funktion p über der Zeit t an dem zickzackförmigen Funktionsverlauf in 4 ersichtlich. Sobald der vorgegebene Zeitpunkt e erreicht ist, setzt gemäß dem eingegebenen Programm eine Abschaltung der Druckluft-Erzeugungseinrichtung 61 über ein Wochenende W ein, während die Steuerungen 63, 64 der Druckluft-Erzeugungseinrichtungen 2, 62 in ihren mit Strom versorgten Zuständen verbleiben.
Mit dem Erreichen des Zeitpunkts e veranlasst die Mikroprozessor-Steuerung 53, Messungen zu der Druckabfallgeschwindigkeit Δp/Δt einzuleiten, wie dies noch näher zu erläutern sein wird.
Die Abschaltung über das Wochenende W eignet sich insofern für die Vornahme von Messungen, da zu dieser Zeit der Betriebsruhe nur ein relativ geringer oder gar kein Verbrauch an Druckluft erfolgt. In 4 sind auf der Zeitachse Uhrzeiten, Abkürzungen Fr, Sa und So für die Wochentage Freitag, Samstag und Sonntag sowie die Zeit der Abschaltung über das Wochenende W eingezeichnet.
Gemäß 6 erfasst die Mikroprozessor-Steuerung 53 eine Zeit Δt für einen Druckabfall Δp von beispielsweise 0,1 bar. Wenn es keine Störeinflüsse durch Druckluft-Verbraucher gibt, ist der Druckabfall ein Maß für die Leckage.
Für die Erfassung der Leckage sind nur Messungen während des Druckabfalls von Interesse. Insofern spielt es keine Rolle, wenn in der Zeit der Wochenend-Abschaltung die Druckluft-Erzeugungseinrichtungen 2, 62 hin und wieder für eine kurze Zeit arbeiten, wenn einzelne Verbraucher, zum Beispiel pneumatisch angetriebene Lüftungsklappen, den Luftverbrauch erhöhen. Ein solches Verhalten ist in 7 dargestellt, wobei hier der gleich bleibenden Zeit Δt unterschiedliche Werte Δp1 und Δp2 zuzuordnen sind.
Eine Auswertung der von der Mikroprozessor-Steuerung 53 erfassten und in dem Speicher 56 gespeicherten Werte der Druckabfallgeschwindigkeiten Δp/Δt erfolgt in der Auswerte-Einrichtung 54 derart, dass Messwerte mit kurzzeitigem Druckluft-Verbrauch von der typischen Druckabfallgeschwindigkeit unterschieden werden. Wenn die Bedingung erfüllt ist, dass zu einem großen Teil der Zeit der Betriebsruhe nur die Leckage den Druck beeinflusst, gibt es einen typischen Wert der Druckabfallgeschwindigkeit, die viel häufiger vorkommt, als alle anderen Werte. In 8 sei das der Wert 0,86 bar/h.
Da die Messung nicht ganz exakt ist, entfällt in 8 ein Teil der Messwerte auf 0,8 bar/h, ein anderer Teil auf 0,9 bar/h. Die Häufigkeit dieser Werte ist viel hoher als die der anderen Druckabfallgeschwindigkeiten Δp/Δt. Es können einzelne kleinere Druckabfallgeschwindigkeiten auftreten, hier 0,3 und 0,7 bar/h, bei denen der Verbrauch ein klein wenig höher ist als die Förderung. Es gibt aber auch Zeiträume mit kurzfristigem höherem Druckluftverbrauch, hier 1,1 – 1,3 – 1,5 – 2-mal 1,6 – 1,7 – 2 – 2,1 – 2-mal 2,5 und 2,75 bar/h.
Die Arbeitsweise der Auswerte-Einrichtung 54 erfolgt nach einem in dem Speicher 56 gespeicherten Arbeitsprogramm, um den typischen Wert für die Druckabfallgeschwindigkeit Δp/Δt zu ermitteln. Ein einfaches Verfahren vergleicht die maximale Häufigkeit N-max, in diesem Beispiel hier 10, mit der Anzahl N-Sum aller Messwerte, hier 33 Stück, und gibt die häufigste als typische Druckabfallgeschwindigkeit an, wenn N-max > N-Sum·0,25 ist. In diesem Beispiel kann man aus der typischen Druckabfallgeschwindigkeit von 0,9 bar/h und einem Volumen im Druckluftnetz von z. B. 20 m³ ermitteln, dass 0,9 bar/h·20 m³ → 18 m³/h, also K3 = 0,3 m³/min Leckage vorhanden ist.
Ebenso ermöglicht die Auswerte-Einrichtung 54 zu unterscheiden, dass es mitunter keinen typischen Wert für die Druckabfallgeschwindigkeit Δp/Δt gibt, wie 9 zeigt. Beispielsweise würde mit der Auswerte-Einrichtung 54 festgestellt, dass N-max < N-Sum·0,25 ist. In diesem Fall zeigt die Steuerung 52 an der Daten-Ausgabe-Einrichtung 22 an, dass keine typische Druckabfallgeschwindigkeit ermittelt werden kann. Dies ist ein Hinweis darauf, dass es Störeinflüsse gibt und die Vorgehensweise hier zu keinem zuverlässigen Wert für die Leckage führt.

1: Druckluftanlage
2: Druckluft-Erzeugungseinrichtung
3: Kompressor
4: Elektromotor
5: Rohrleitung
6: Vorratsbehälter
7: Rohrleitung
8: Verbraucher
9: Verbraucher
10: Verbraucher
11: Leckstelle
12: Druckwertgeber
13: elektr. Leitung
14: Rechnerteil
15: Steuerung
16: Bedienteil
17: Leistungsteil
18: elektr. Leitung
19: elektr. Leitung
20: Taster
21: Daten-Eingabe-Einrichtung
22: Daten-Ausgabe-Einrichtung
23: elektr. Leitung
24: elektr. Leitung
25: Mikroprozessor-Steuerung
26: Vergleicher
27: Auswerte-Einrichtung
28: Uhr
29: Speicher
30: Speicherteil
31: elektr. Leitung
32: Schaltkreis
33: elektr. Leitung
34: Speicherteil
35: dto.
36: dto.
37: dto.
38: elektr. Leitung
39
40: Leistungsteil
41: Stromzähler
42: elektr. Leitung
pi: Ist-Druck
pa: Abschalt-Druck
ps: Soll-Druck
K1: Kennwert
K2: dto.
K3: dto.
a: Zeitpunkt
b: dto.
c: dto.
d: dto.
e: dto.
W: Wochenende
50: Druckluftanlage
51: Rechnerteil
52: Steuerung
53: Mikroprozessor-Steuerung
54: Auswerte-Einrichtung
55: Uhr m. Datumsfunktion
56: Speicher
57: Speicherteil
58: elektr. Leitung
59: Elektromotor
60: Kompressor
61: Druckluft-Erzeugungseinrichtung
62: Druckluft-Erzeugungseinrichtung
63: Steuerung
64: Steuerung
65: elektr. Leitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005016786 A1 [0003]
- DE 102005026777 [0003]
- US 671150782 [0003]
- DE 19942185 A1 [0003]
- JP 57175935 A [0003]
- JP 02268243 A [0003]
- JP 63163134 A [0003]
- JP 05164651 A [0003]
- JP 01044824 A [0003]
- JP 2004251798 A [0003]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- COMPRESSED AIR SYSTEM LEAKS, Fact Sheet #7, April 1998 – Rev. 0 [0003]
- „Leckageermittlung bei laufender Produktion” (Drucklufttechnik 11) [0003]
- ”Druckluftleckagen” (Infoblatt Druckluftleckagen, energie schweiz, www.druckluft.ch) [0004]

Claims

Einrichtung zur Erfassung von Leckverlusten einer Druckluftanlage mit folgenden Merkmalen: – eine Druckluft-Erzeugungseinrichtung (2) mit einem diese antreibenden Elektromotor (4), – die Druckluft-Erzeugungseinrichtung (2) ist über ein Leitungssystem (5) mit einem Druckluft-Vorratsbehälter (6) und Verbrauchern (8, 9, 10) verbunden, – das Leitungssystem (5) mit einem Druckwertgeber (12) zur Abgabe eines den Druck der gespannten Druckluft in dem Leitungssystem (5) kennzeichnenden Druck-Istwerts (pi), wobei an der Druckluftanlage (1) regelmäßig Betriebszeiten auftreten, in denen keine Entnahme der Druckluft von den Verbrauchern (8, 9, 10) erfolgt, – und eine elektrische Steuerung (15) mit – einem Bedienteil (16) mit einer Daten-Eingabe- (21) und einer Daten-Ausgabe-Einrichtung (22), – einem Rechnerteil (14) zum Vergleichen des Druck-Istwerts (pi) und eines eingegebenen Druck-Sollwerts (ps) zur Ausgabe eines Signals, solange der Druck-Istwert (pi) kleiner als der Druck-Sollwert (ps) ist, – einem Schaltkreis (31) zum Einschalten des Elektromotors (4) und zur Auslösung einer Erfassung von Messwerten (t1; kWh) bei Vorhandensein des Signals, – einem Speicher (29) zur Ablage der in einem festgelegten Zeitraum von mindestens einer Stunde von einer Uhr (28) erfassten und aufsummierten Messwerte (Summe der t1 = t2; Summe der kWh) von den Einschaltzeiten (t1) oder von den von einem Stromzähler (41) gemessenen Stromverbräuchen des Elektromotors (4), – und eine Auswerte-Einrichtung (27) zur Ermittlung des Minimal-Messwertes als einen den Leckverlust repräsentierenden Kennwert (K1; K2), und Ausgabe des Kennwerts (K1; K2) an die Ausgabe-Einrichtung (22).
Einrichtung zur Erfassung von Leckverlusten einer Druckluftanlage mit folgenden Merkmalen: – eine Druckluft-Erzeugungseinrichtung (2, 61, 62) mit einem diese antreibenden Elektromotor (4,–, 59), – die Druckluft-Erzeugungseinrichtung (2, 61, 62) ist über ein Leitungssystem (5) mit einem Druckluft-Vorratsbehälter (6) und Verbrauchern (8, 9, 10) verbunden, – das Leitungssystem (5) mit einem Druckwertgeber (12) zur Abgabe eines den Druck der gespannten Druckluft in dem Leitungssystem (5) kennzeichnenden Druck-Istwerts (pi), wobei an der Druckluftanlage (50) regelmäßig Betriebszeiten auftreten, in denen keine Entnahme der Druckluft von den Verbrauchern (8, 9, 10) erfolgt, – und eine elektrische Steuerung (52) mit – einem Bedienfeld (16) mit einer Daten-Eingabe- (21) und einer Daten-Ausgabe-Einrichtung (22), – einem Speicher (56) zur Ablage von Messwerten, die die in einem festgelegten Intervall eines bestimmten Zeitabschnitts von einer Uhr (55) ausgegebenen Zeiten (t1) und zugehörige Druck-Istwerte (pi) aufweisen und, – eine Auswerte-Einrichtung (54) – zur Ermittlung der Druckabfallgeschwindigkeiten aus den Messungen und Abspeicherung in einem Speicher (56), – zur statistischen Auswertung der Druckabfallgeschwindigkeiten derart, dass ein den Leckverlust repräsentierender Kennwert (K3) für eine typische Druckabfallgeschwindigkeit (Δp/Δt) ermittelt wird, wobei die typische Druckabfallgeschwindigkeit die am häufigsten vorkommende Druckabfallgeschwindigkeit ist, deren Häufigkeit (N) die mittlere Häufigkeit (Nmittl) um das 3-fache übersteigt, – und zur Ausgabe des Kennwerts (K3) an die Ausgabe-Einrichtung (22) oder zur Ausgabe einer Meldung an die Ausgabe-Einrichtung (22) über das Nichtfunktionieren der Auswertung in dem Fall, dass eine typische Druckabfallgeschwindigkeit nicht ermittelt werden kann.
Einrichtung zur Erfassung von Leckverlusten nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass in dem Speicher (56) die Häufigkeit (pi/Min) abspeicherbar ist, wie oft die Erfassung der Messwerte in einer Zeiteinheit erfolgt.
Einrichtung zur Erfassung von Leckverlusten nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechnerteil (14; 51) einen Speicher (29; 56) zur Ablage eines eingebbaren Zeitabschnitts pro Tag oder pro Woche aufweist, in dem eine Erfassung der Messwerte (t2 oder kWh; Δp/Δt) erfolgt.
Einrichtung zur Erfassung von Leckverlusten nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitabschnitt einen eingebbaren Zeitraum von bis zu 7 Tagen beträgt.
Einrichtung zur Erfassung von Leckverlusten nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitabschnitt 3 bis 8 Stunden beträgt.
Einrichtung zur Erfassung von Leckverlusten nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerung (15; 52) ein Speicher (29; 56) zur Ablage einer Anzahl von Kennwerten (K1n, K2n, K3n) bis zu 28 aufeinander folgender Tage ausgebildet ist.