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Drahtlos vernetzte Sensoren zur Überwachung der Energieeffizienz von Druckluftsystemen

Um Druckluft für Industrieprozesse energieeffizient zu nutzen, entwickelt das IMMS die Elektronikplattform für eine automatisierbare Sensorlösung.

Das Ilmenauer IMMS entwickelte eine Elektronikplattform zur digitalen Verarbeitung der Sensordaten des Druckluft-Monitoring-Systems der Projektpartner. Foto: IMMS

Druckluftlecks verursachen die meisten energetischen Verluste in der Industrie. Bis zu 10 Prozent 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“ ist es, 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 entwickeln dafür ein ganzheitliches Monitoring-System, das aus mehreren, über ein Druckluftsystem verteilten drahtlos vernetzten und fest installierbaren Ultraschall- und Volumenstrom-Sensoren bestehen wird, mit denen sich die Energieeffizienz der Druckluftsysteme überwachen und bewerten lassen wird.

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 entwickelt und realisiert die digitale Verarbeitung der Sensordaten auf einer Elektronikplattform und erarbeitet 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, entwickelt das IMMS die Komponenten zur Signalverarbeitung mit einer modellbasierten Entwurfstechnologie und konfiguriert 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, wird das IMMS entsprechende Kommunikationsschnittstellen und -protokolle umsetzen und die entsprechende Kommunikationsfähigkeit der drahtlosen Sensoren herstellen. Industriepartner in dem Projekt sind der Druckluftspezialist Postberg+Co. GmbH sowie die SONOTEC Ultraschallsensorik Halle GmbH. Das Projekt „sUSe“ wird durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.