Von Javier Irazola*
Druckluft ist nach den drei Hauptgütern Wasser, Strom und Erdgas das saubere und zugängliche "vierte wesentliche Gut" der Agrar- und Ernährungswirtschaft. Die Zuverlässigkeit dieses vierten wesentlichen Gutes hängt von der Vorhersagbarkeit des Luftdrucks ab, weshalb jedes kleinste Leck teuer bezahlt werden kann.
Nach dem Compressed Air & Gas Handbook Seventh EditionIn einer vom Compressed Air & Gas Institute (CAGI) veröffentlichten Studie heißt es: "Ein einziges 6 mm großes Leck in einer Druckluftleitung kann eine Anlage zwischen 2.500 und über 8.000 US-Dollar pro Jahr kosten. Die Lokalisierung und Reparatur von Lecks wird zu erheblichen Einsparungen führen, abhängig von den Druckanforderungen und den Energiekosten."
Die tragbare industrielle Ultraschall-Bildgebungstechnologie fügt den herkömmlichen Best Practices zur Erkennung von Druckluftlecks eine visuelle Komponente hinzu, um das Auffinden und Reparieren von Luftlecks zu erleichtern.
Hier finden Sie einen Überblick über Luftlecks, die häufig in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie vorkommen, sowie über bewährte Verfahren und Technologien zur Behebung dieser Lecks.
Druckluftanwendungen in Lebensmittel- und Getränkefabriken
Hersteller von Lebensmitteln und Getränken müssen besondere Überlegungen zum Thema Druckluftlecks anstellen. Konstante Produkte sind für den Ruf der Marken und die Einhaltung von Vorschriften von entscheidender Bedeutung, zumal Fabriken und Produktionsanlagen strengen Kontrollen und Vorschriften unterliegen, um Verunreinigungen zu vermeiden.
In Lebensmittelfabriken sind mehrere Luftkompressoren durch Schläuche miteinander verbunden, um Druckluft zum Bewegen von Produkten, zum Betreiben von Druckluftwerkzeugen oder zum Pumpen von Flüssigkeiten für verschiedene Zwecke in Produktionslinien, bei der Verpackung und bei Reinigungsarbeiten zu leiten. Hier einige Beispiele:
- Snacks und Luftkissen mit Stickstoff: Die Stickstoffspülung wird verwendet, um Beutel zu füllen und ein Luftkissen um zerbrechliche Snacks zu schaffen, damit sie nicht beschädigt werden. Sauerstoff wird nicht verwendet, da er mit Lebensmitteln, insbesondere mit ölhaltigen Lebensmitteln, reagiert.
- Lebensmittel und Sauberkeit: Die Druckluft wird gereinigt und gefiltert, um die Lebensmittelsicherheit zu gewährleisten und den richtigen Drucktaupunkt aufrechtzuerhalten, der zur Verhinderung von mikrobiellem Wachstum erforderlich ist.
- Schälen von Obst und Gemüse: Im Hinblick auf die Verpackung entfernen Druckluftstrahlen effektiv die Schalen von Obst und Gemüse. Hochdruckluft wird auch zum Schneiden von Lebensmitteln verwendet, eine sauberere Alternative zu Messern oder Klingen.
- Brauereien, Gärung und Abfüllung: Druckluft erhöht den Sauerstoffgehalt, um den bakteriellen Gärungsprozess abzuschließen. Luftkompressoren reduzieren den Restsauerstoff bei der Abfüllung, und die Flaschen werden mit Kohlendioxid gespült und mithilfe von pneumatischen Maschinen mit Bier gefüllt. Brauereien arbeiten in warmen Umgebungen, weshalb die Systeme anfälliger für Lecks sind.
Luftlecks können jederzeit die Produktion verlangsamen, die Produktqualität beeinträchtigen, Sicherheitsprobleme oder Verunreinigungen verursachen - oder alles zusammen - und die finanziellen Ergebnisse gefährden.
Die hohen und oft versteckten Kosten von Luftlecks
Luft und komprimierte Gase müssen mit einem bestimmten Druck verfügbar sein, um die Produktionsziele zu erreichen. Dennoch sind viele Anlagen der Ansicht, dass Luftlecks zu den Betriebskosten gehören. Diese Kosten können hoch sein: Ein Leck, das nicht gesehen oder gehört werden kann, kostet 500 US-Dollar pro Jahr. Leicht zu erkennende und zu hörende Lecks können, wie bereits erwähnt, wesentlich teurer sein.
Mehrere Faktoren, die mit Luftlecks in Verbindung gebracht werden, beeinträchtigen die Rentabilität:
- Effizienzverlust: Druckluftsysteme, die nach der Installation nicht regelmäßig gewartet werden, können allein durch Lecks 20 bis 30 % Druckluft verlieren.
- Zusätzliche Kosten: Der Druckabfall wird oft fälschlicherweise als Geräteausfall diagnostiziert, was zu zusätzlichen Investitionen in neue Luftkompressoren führt.
- Ausfallzeiten: Der Verlust von Produktionszeit aufgrund von Druckabfällen oder der Installation neuer Geräte erfordert Ausfallzeiten und wirkt sich negativ auf die Planung aus. Ungeplante Ausfallzeiten kosten durchschnittlich 200 US-Dollar pro Minute, weshalb es wichtig ist, sie zu vermeiden.
- Produktqualität: Ein zu geringer Druck äußert sich in einer undichten Verpackung oder in einem essbaren Produkt, das die Anforderungen an Textur oder Geschmack nicht erfüllt.
- Produktsicherheit: Leckagen, die zu einer Kontamination führen, verursachen hohe Kosten durch Verschwendung, Strafen für die Einhaltung von Vorschriften und Rufschädigung.
- Auswirkungen auf die Umwelt: Systeme mit Luft- und Gaslecks werden ineffizient, was sich auf die CO2-Bilanz des Unternehmens auswirkt und es daran hindert, seine Nachhaltigkeits- oder Umweltziele zu erreichen.
Die Formel zur Bestimmung des Ausmaßes von Druckluftlecks in einer Anlage lautet wie folgt: Leckage (%) = (T x 100) ÷ (T + t) T = Ladezeit (Minuten), t = Entladezeit (Minuten).
Wenn das Druckluftsystem mit Ein-/Aus-Steuerungen konfiguriert ist, starten Sie Ihren Luftkompressor, wenn keine Systemnachfrage besteht (nach der Arbeitszeit oder außerhalb von Schichtarbeit). Führen Sie dann mehrere Messungen der Kompressorzyklen durch, um die durchschnittliche Entladezeit des Systems zu ermitteln.
Herkömmliche Methoden und Technologien zur Reparatur von Luftlecks
Der erste Schritt zur Kontrolle der Verarbeitung und der Kosten besteht darin, Luftlecks an ihrem Entstehungsort aufzuspüren. Hier eine Liste häufiger Leckstellen:
- Kondensatableiter
- Kopplungen
- Anschlüsse
- Flansche
- FRL (Filter-/Regulator-/Schmierstoffkombinationen)
- Flexible
- Garnituren
- Pneumatische Lagertanks
- Schnellkupplungen
- Gewindeverbindungen für Rohre
- Schlauch
- Ventile
Luftlecks sind ein großes Problem, denn sie sind Legion und schwer zu finden. Einmal gefunden und repariert, neigen weitere Lecks dazu, aufgrund des normalen Verschleißes des Systems aufzutreten.
Obwohl es nicht möglich ist, jedes einzelne Leck zu beseitigen, kann die Gesamtzahl der Lecks durch eine gezielte Inspektion mithilfe herkömmlicher Ortungsmethoden dennoch reduziert werden. Bei diesen Methoden wird, wenn ein Leck geortet wurde, ein Papieretikett verwendet, um die Stelle zu markieren. Hier sind vier traditionelle Ortungsmethoden:
Seine
Ein Pfeifen weist auf Lecks hin; das Leck ist also wichtig, denn nur ein Schallpegel von mehr als 60 dBA ist ohne Lecksuchgeräte hörbar. Da die meisten Fabriken laut sind und die Arbeiter oft Gehörschutz tragen müssen, sollte das Hören auf Lecks während der Stillstandszeiten erfolgen: zwischen den Arbeitsschichten, an Wochenenden oder während planmäßiger Wartungsarbeiten.
Wasser und Seife
Die Techniker sprühen Seifenwasser auf die Bereiche, in denen Lecks hörbar sind und Blasen an der undichten Stelle erscheinen. Diese Methode ist mühsam, alles andere als genau und muss gereinigt werden, da die Seifenwasserspritzer eine Rutschgefahr darstellen. In einigen sauberen und vor Verunreinigung geschützten Prozessen ist sie nicht erlaubt.
Akustische Erkennung durch Ultraschall
Während der Ausfallzeiten suchen Techniker mit Kopfhörern mit einem parabel- oder kegelförmigen Aufsatz nach potenziellen Leckstellen. Wenn ein Geräusch festgestellt wird, das auf ein Leck hindeutet, verwendet der Techniker ein stabförmiges Gerät, das er einige Zentimeter über das Leck halten muss, um die genaue Stelle zu lokalisieren.
Unabhängige Experten hinzuziehen
Ingenieure oder andere Experten werden in der Regel einmal im Jahr beauftragt, um Einsparungen zu erzielen und Störungen zu vermeiden. Sie greifen auf eine oder mehrere herkömmliche Techniken zurück und ziehen die Reparaturen und Kontrollen der internen Techniker zu Rate.
Keine dieser Methoden ist unfehlbar und die meisten erfordern Ausfallzeiten, was zu Zeit- und Geldverlust führt.
Pilotversuch hilft Kaffeerösterei, Energieeinsparungen von 10 mühelos zu identifizieren % Die Projektingenieure einer Kaffeerösterei nahmen an einer Pilotstudie teil, bei der die Ultraschall-Bildgebungstechnologie in einer Anlage eingesetzt wurde, in der die Bedingungen dazu neigen, viele Lecks zu erzeugen. Der Test ergab, dass das Unternehmen mit dem neuen Lecksuchgerät mehr als 10 % pro Jahr an Energiekosten einsparen könnte. Die 27.871 Quadratmeter große Anlage beherbergt einen Bereich für das Rösten und Verpacken von Kaffee, einen Bereich für die Nassaufbereitung von Kaffee sowie einen Bereich für das Mischen und Verpacken von Tee. Alle Arbeitsgänge erfordern einen angemessenen Luftdruck, um die Prozesse erfolgreich durchzuführen, und herkömmliche Methoden zur Leckageerkennung sind nicht mehr geeignet. Im Durchschnitt verbraucht die Anlage zwischen 28.000 und 45.000 Kubikmeter Druckluft pro Minute. Das Druckluftsystem des Unternehmens, das aus fünf Luftkompressoren mit einer Gesamtleistung von 585 PS besteht, betreibt die Automatisierung und die Rohre, die zur Versorgung des Stickstofferzeugungssystems der Anlage verwendet werden. Stickstoff wird verwendet, um eine bessere Kaffeequalität zu erzielen. Außerdem wird das Inertgas für das Mischen von Tee verwendet. Mithilfe des Ultraschall-Bildgebungsgeräts deckte das Team potenzielle Energieeinsparungen von 10 % auf und entsprach damit seinem Ziel, die Nachhaltigkeit zu verbessern. Der neue Ansatz zeigte auch, wie das Team den Prozess der Erkennung von Luftlecks vereinfachen konnte, so dass die Projektingenieure die Mitarbeiter an den Produkten arbeiten lassen konnten, anstatt lange Pausen einlegen zu müssen, um Luftlecks zu erkennen und zu reparieren. In einem Pilotversuch verwendete ein Kaffeeröster eine Ultraschallkamera, um mühelos bis zu 52 Luftlecks zu identifizieren und zu markieren, darunter auch Lecks an schwer zugänglichen Stellen.
Visualisierung von Luftlecks mithilfe der tragbaren Ultraschall-Bildgebungstechnologie
Ein Fortschritt in der Lecksuchtechnologie in Form einer tragbaren akustischen Ultraschallkamera erleichtert das Aufspüren von Lecks und verhindert Gewinnausfälle.
Mit der von Fluke Corporation vorgestellten Ultraschallkamera können Benutzer Luftlecks in Echtzeit auf einem LED-Bildschirm lokalisieren und anzeigen, und zwar mithilfe eines Ziel- und Auslöseverfahrens, für das kein spezialisierter Techniker erforderlich ist. Die meisten Nutzer können diese Technologie innerhalb von etwa zehn Minuten beherrschen. Auch Techniker können aus sicherer Entfernung schnell arbeiten, während das Gerät in Betrieb ist. Darüber hinaus erleichtert das Gerät die Suche nach Lecks an schwer zugänglichen Stellen oder auch die Unterscheidung zwischen mehreren Lecks in einem Bereich.
Die tragbare akustische Ultraschallkamera ist mit einer Reihe hochempfindlicher Mikrofone ausgestattet, die Geräusche im Bereich des menschlichen Gehörs und des Ultraschalls erkennen und diese visuell darstellen. Das Gerät wendet dann proprietäre Algorithmen auf die Ergebnisse an und erstellt sofort eine visuelle Karte des Lecks auf dem Bildschirm. Das Bild des Lecks wird mit einem Bild des Bereichs im sichtbaren Licht überlagert, sodass die Arbeiter die Stelle des Lecks schnell lokalisieren können.
Die Fluke akustische Ultraschallkamera analysiert unter normalen Industriebedingungen Bereiche von bis zu 50 Metern.
Die Ultraschallkamera kann auch verwendet werden, um die ordnungsgemäße Durchführung von Reparaturen zu überwachen. Bei Fragen können die erfassten Analysen in Form von Fotos oder Live-Videos mit Kollegen geteilt und überprüft werden. Dank der erfassten Bilder ist es nicht mehr nötig, auf eine Leiter zu klettern oder Lecks mit den herkömmlichen zerbrechlichen physischen Etiketten zu markieren.
Bewährte Verfahren zur Verringerung von Druckluftlecks
Ob mithilfe herkömmlicher oder neuer Erkennungsmethoden - es ist an der Zeit, versteckte Kosten und Verschwendung durch Luftlecks zu eliminieren. Hier sind einige Best Practices, die Sie befolgen sollten:
Einen ganzheitlichen Ansatz verfolgen
Häufig erhöht die Reparatur eines Lecks den Druck im System. Kleine Lecks werden dann größer und wirken sich auf das gesamte System aus. Verbinden Sie die Änderungen mit umfassenden Strategien für eine bessere Energienutzung und robustere Kontrollsysteme. Kapitalinvestitionen können zwar schwierig zu realisieren sein, führen aber oft zu Energieeinsparungen, die die Amortisationszeit erheblich verkürzen.
Häufige Audits
Häufige Audits, die sich nicht auf die üblichen jährlichen oder vierteljährlichen Leckageinspektionen beschränken, sparen langfristig Zeit, Geld und Ressourcen, selbst wenn Sie die Anlagen abschalten müssen. Dank neuer Bildgebungstechnologien können Sie sich auf Lecks konzentrieren und diese kontinuierlich reparieren, ohne wertvolle Produktionszeit zu verlieren.
Die Hauptursachen für Druckabfälle bestätigen
Ein Druckabfall kann fälschlicherweise als Geräteausfall diagnostiziert werden. Bevor Kapitalkosten entstehen, können durch die Kontrolle und Reparatur von Lecks Tausende oder sogar Hunderttausende Euro eingespart und die Produktionskapazität sofort wieder hergestellt werden.
Aufzeichnen, verfolgen und im Laufe der Zeit überprüfen
Es ist wichtig, die genauen Stellen zu notieren, an denen Lecks aufgetreten sind, da an diesen Schwachstellen oft neue Lecks entstehen, und diese Bereiche dann regelmäßig zu inspizieren. Durch die Online-Aufzeichnung von Informationen können die Daten leicht ausgetauscht und dazu verwendet werden, dem Kontrollprozess Disziplin aufzuerlegen. Überprüfen Sie kurz nach der Reparatur, um festzustellen, ob die Lecks beseitigt wurden oder ob sie weiterer Aufmerksamkeit bedürfen.
Mehr auf der Website : www.fluke.com
(*) Javier Irazola, internationaler Produktmanager für die Industrial Imaging Group bei der Fluke Corporation, hat kürzlich die Markteinführung der akustischen Bildgebungslösungen geleitet. Nach acht Jahren Erfahrung in den Bereichen Technik und Projektmanagement bei Energie- und Wasserversorgern in den USA und Europa arbeitete er drei Jahre lang in der Abteilung für Produktinnovation der Fluke Industrial Group.
Alle Fotos mit freundlicher Genehmigung der Fluke Corporation.