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Der Betriebsleiter 4/2016

Der Betriebsleiter 4/2016

DRUCKLUFTTECHNIK I

DRUCKLUFTTECHNIK I SPECIAL Feuchte allzeit im Blick Taupunktmessung in Druckluftanlagen Wo Druckluft zum Einsatz kommt, ist eine genaue und kontinuierliche Überwachung der Taupunkttemperatur ratsam. Der Taupunkt gibt Auskunft über den absoluten Feuchtegehalt der Druckluft. – Eine wichtige Information, denn ein zu hoher Feuchtegehalt kann negative Auswirkungen auf die Qualität des Endproduktes haben oder zu Problemen im Fertigungsprozess bis hin zum kompletten Anlagenstillstand führen. Der Taupunkt – oder auch die Taupunkttemperatur – ist die Temperatur, auf die Luft abgekühlt werden muss, damit das in der Luft enthaltene Wasser kondensiert. Die Taupunktmessung bezieht sich auf die absolute Menge an Wasserdampf, der in der Luft enthalten ist. Im Gegensatz dazu gibt die Messung der relativen Feuchte an, wie nahe die Luft dem Sättigungspunkt ist. Das Dalton’sche Gesetz besagt, dass der Gesamtdruck eines (idealen) Gasgemisches die Summe der Partialdrücke der einzelnen Komponenten ist. Die Hauptbestandteile von Luft sind Stickstoff, Sauerstoff, Argon und Kohlenstoffdioxid. Sonstige Bestandteile der Luft kann man aufgrund ihres geringen Anteils vernachlässigen. Eine weitere Komponente von Luft ist Wasserdampf (=Wasser in seiner gasförmigen Phase). Der maximal mögliche Wasserdampfpartialdruck in der Luft ist durch die Temperatur bestimmt. Diesen Wert bezeichnet man auch als Sättigungsdampfdruck. Ab diesem Punkt kann die Luft keinen weiteren Wasserdampf mehr aufnehmen und es kommt zur Kondensation. Da sich der Taupunkt auf die absolute Menge an Wasserdampf in der Luft bezieht, ändert sich die Taupunkttemperatur bei einer Änderung der Umgebungstemperatur nicht. Wenn die Lufttemperatur sich der Taupunkttemperatur nähert, dann steigt die relative Feuchte und damit die Kondensationsgefahr. Diese Zusammenhänge inklusive der Berechnung der Messunsicherheiten können mit dem Feuchterechner von E+E Elektronik (www.feuchterechner.de) ganz einfach berechnet werden. Möglichkeiten der Taupunktmessung Sehr genau kann der Taupunkt direkt mit einem Tauspiegelhygrometer (Taupunktspiegel) gemessen werden. Dabei wird ein temperierbarer Spiegel so weit abgekühlt, bis an der Oberfläche Kondensation entsteht. Taupunktmessgeräte von kompakt bis High-end Taupunktmessgeräte von E+E Elektronik eignen sich für eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen. Vom kompakten OEM-Messumformer bis hin zum High-end-Messgerät für die anspruchsvolle Prozesskontrolle sind verschiedene Modellvarianten erhältlich. 01 Tauspiegelhygrometer für hochgenaue Messungen 48 Der Betriebsleiter 4/2016

SPECIAL I DRUCKLUFTTECHNIK 02 Kompakter Taupunktmessumformer für Druckluftanlagen möglich. Bei der Autokalibration wird der Sensor in regelmäßigen Abständen aufgeheizt. Durch das Aufheizen sinkt die relative Luftfeuchte am Feuchtesensor auf 0 %, was den automatischen Nullpunktabgleich ermöglicht. Dadurch ist eine sehr hohe Messgenauigkeit bei besonders niedriger relativer Feuchte und der entsprechenden niedrigen Taupunkttemperatur möglich. 03 Monolithischer Taupunktsensor: erlaubt eine sehr hohe Messgenauigkeit bei besonders niedriger relativer Feuchte Durch die Kondensation ändert sich die Reflektivität der Spiegeloberfläche. Eine Messoptik detektiert das und die zugehörige Spiegeltemperatur entspricht der Taupunkttemperatur. Mit modernen Taupunktspiegeln können Taupunkte im Bereich von -100 bis 100 °C Td mit einer Messgenauigkeit von ±0,1 °C Td gemessen werden. Taupunktspiegel sind hochgenaue und teure Messgeräte, die vor allem als Referenzgeräte in Kalibrierlabors Verwendung finden. Auf Grund der Bauform sind die Taupunktspiegel für den Einbau in Druckluftleitungen ungeeignet. Für die Taupunktüberwachung in Druckluftleitungen werden in der Praxis kompakte Taupunktmessumformer mit hygrometrischem Messprinzip eingesetzt. Solche Taupunktmessgeräte mit einem kapazitiven Feuchtesensor und einem Temperatursensor berechnen anhand der gemessenen relativen Luftfeuchte und der Temperatur den Taupunkt mit einer Messgenauigkeit von ±2 °C Td über den für Druckluftanwendungen relevanten Messbereich von -60…60 °C Td. Voraussetzung dafür ist ein besonders hochwertiger kapazitiver Sensor in Kombination mit einem Autokalibrationsverfahren. Ein Beispiel dafür ist der von E+E Elektronik entwickelte monolithische Taupunktsensor der Serie HMC. Hier sind der Feuchtesensor und der Temperatursensor auf demselben Substrat aufgebaut. Durch die hervorragende thermische Kopplung zwischen den beiden Sensoren ist ein reproduzierbares Autokalibrationsverfahren überhaupt erst Fazit „Viele Jahre lang wurden die Probleme durch feuchte Luft in Druckluftleitungen toleriert. Die Entwicklung immer anspruchsvollerer Fertigungsprozesse und Produkte hat den Bedarf für saubere, trockene Druckluft massiv erhöht. Der Einsatz von Drucklufttrocknern und zuverlässiger Messtechnik zur Druckluftüberwachung ist unabdingbar“, betont Martin Raab, Produktmanager bei E+E Elektronik. Denn wer bei der Drucklufttrocknung spart, riskiert mangelhafte Produktqualität, Störungen im Prozessablauf bis hin zum Anlagenstillstand und Produktionsausfall. Mit einer exakten Taupunktüberwachung wird die Druckluftqualität sichergestellt und teure Folgekosten können vermieden werden. „Die Investition in eine maßgeschneiderte Lösung zur Taupunktmessung zahlt sich also aus“, ist Raab überzeugt. www.epluse.com Im Fokus Effizienz Sicherheit Nachhaltigkeit

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