Feuchtigkeit: Der versteckte Feind von Druckluftsystemen

Die meisten Anwender gehen davon aus, dass die durch Rohrleitungen gelieferte Luft sauber und trocken ist, doch das ist selten der Fall. Neben Staub und Schmutz wird Feuchtigkeit häufig unterschätzt. Sie beeinträchtigt die Leistung und Lebensdauer von Druckluftanlagen sowie die damit verbundenen Produktionsprozesse und pneumatischen Komponenten. Daher ist die korrekte Kontrolle und präzise Überwachung der Feuchtigkeit mithilfe von Taupunktsensoren weitaus wichtiger, als viele annehmen.

Feuchtigkeit im Inneren Druckluftsysteme Feuchte Luft kann gefrieren und dadurch Rost und Lochfraß an Rohren und Bauteilen verursachen. Sie spült außerdem Schmierstoffe weg, beschleunigt den Werkzeugverschleiß und beschädigt Ventile und Zylinder. Feuchte Luft bietet Bakterien ideale Wachstumsbedingungen. Dies birgt insbesondere Risiken für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie und führt häufig zu Produktfehlern und kostspieligen Produktionsausfällen. Es ist erstaunlich, dass viele Unternehmen lediglich grundlegende Parameter wie Druck, Durchflussrate und Stromverbrauch überwachen. Dabei ist die Taupunktüberwachung ein effektives Mittel, um zahlreiche Betriebsstörungen und unnötige Kosten zu vermeiden.

• Feuchtigkeitsgehalt und Taupunkt

Der Taupunkt, üblicherweise in Grad Fahrenheit gemessen, gibt den Wasserdampfgehalt von Druckluft oder anderen Gasen an. Wir konzentrieren uns hauptsächlich auf den Drucktaupunkt von Druckluft, da die Messungen bei einem 6- bis 8-fach höheren Druck als dem normalen Atmosphärendruck erfolgen. Der Gasdruck beeinflusst den Taupunkt direkt: Je niedriger der Druck, desto niedriger der Taupunkt. Bei sinkenden Temperaturen kondensiert die Feuchtigkeit in der Druckluft, wodurch sich wöchentlich mehrere Liter Wasser im System ansammeln.

• Ursachen übermäßiger Feuchtigkeit

Feuchtigkeitsprobleme können verschiedene Ursachen haben. Häufig sind defekte Öl-Wasser-Abscheider oder kombinierte Öl-Wasser-Abscheider, die nach Kompressoren installiert sind, die Ursache. Typischerweise werden diese durch mechanische Störungen wie beispielsweise festsitzende Schwimmer verursacht. Bleibt das Problem unbemerkt, gelangt Wasser ungehindert in das System und sammelt sich in den Druckluftbehältern. Daher lohnt sich die Investition in Schwimmer-, Zeitschalt- oder elektronische Kondensatablaufsysteme.

Weitere Einflussfaktoren sind verstopfte Kühlelemente in Nachkühlern und Ölkühlern sowie unzureichende Kenntnisse über die Funktionsweise von Kältetrocknern bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen. Bei der Auswahl von Trocknern und der Festlegung der Zieldrucktaupunkte müssen Unternehmen neben den Luftqualitätsanforderungen der Produktionsprozesse auch die durchschnittliche Umgebungstemperatur berücksichtigen.

• Installation eines Taupunktmessgeräts

Drei Arten von Taupunktsensoren finden in der Industrie breite Anwendung: gekühlte Spiegelsensoren, kapazitive Metalloxidsensoren und Polymersensoren. Kapazitive Polymersensoren zeichnen sich durch hervorragende Beständigkeit gegenüber Staub und Verunreinigungen aus, sind unempfindlich gegenüber Kondensation und bieten eine ausgezeichnete Langzeitstabilität sowie ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Sie messen den Taupunkt durch Erfassung von Kapazitätsänderungen; die Messwerte werden wahlweise in Grad Celsius oder Fahrenheit angezeigt.

Für genaue und zuverlässige Messungen ist es unerlässlich, die Anzahl und die Einbaupositionen der Sensoren zu bestimmen. Zur grundlegenden Überwachung sollte ein Taupunktsensor nach dem Trockner und vor dem Luftbehälter installiert werden, um den Trocknerbetrieb zu verfolgen. Eine Montage des Sensors hinter dem Luftbehälter führt zu verzögerten Messwerten.

Wenn zwei oder mehr Trockner parallel betrieben werden, sollte an jedem Auslass ein Sensor angebracht werden. Ist nur ein Sensor an der Hauptleitung zu den Druckluftbehältern installiert, können Techniker den defekten Trockner bei ungewöhnlichen Messwerten nicht schnell lokalisieren.

• Systemoptimierung

Die kontinuierliche Überwachung bildet die Grundlage für ein stabiles, effizientes und kostengünstiges Druckluftsystem. Sie erfordert die Integration der Taupunktmessung mit der Überwachung von Durchflussrate, Druck, Temperatur und Leistungsaufnahme.

Spezialisierte Überwachungssysteme wie die von Deman entwickelten Systeme, die alle Daten auf einer einheitlichen Schnittstelle zusammenführen und so eine Echtzeitüberwachung und -analyse rund um die Uhr das ganze Jahr über ermöglichen.

Schwankender Luftbedarf, variierender Taupunkt, überhitzte Kompressoren und andere Anomalien werden visuell dargestellt, und bei Erkennung von Fehlern werden sofort Warnmeldungen ausgelöst. Die erfassten Daten liefern zudem wertvolle Anhaltspunkte für die Optimierung der Wartung, die Erweiterungsplanung und die allgemeine Systemverbesserung. Die kontinuierliche Überwachung trägt dazu bei, die Lebensdauer der Anlagen zu verlängern, Wartungs- und Energiekosten zu senken und Produktverluste sowie ungeplante Produktionsausfälle zu vermeiden.