Energieüberwachung für Druckluft
Stromverbrauch des Kompressors, gelieferten Luftvolumenstrom und Netzdruck an einer festgelegten Bilanzgrenze messen; vollständige Betriebszeiträume vergleichen.
- Messgrößen
- Stromverbrauch von Kompressor und Trockner, gelieferter Luftvolumenstrom, Netzdruck sowie Last- und Leerlaufzustand
- Berechnung
- Aktuelle spezifische Leistung in kW/(m³/min) und spezifische Energie eines Zeitraums in Kilowattstunden je Kubikmeter
- Sensoren
- ZIO-20, für den 4–20-mA-Ausgang jedes Durchfluss- oder Druckmessumformers Datenblatt: Sensor für analoge Signale
- Vor Ort
- ZGW-20 Gateway, für die Leistungsüberwachung des Kompressors und lokale Berechnungen Datenblatt: Gateway
Vor der Kennzahl die Fragestellung wählen
Die Druckluftüberwachung beginnt mit einer physikalischen Bilanzgrenze und einer Betriebsfrage. Benennen Sie jede elektrische Versorgung innerhalb der Grenze, legen Sie fest, wo die gelieferte Luft sie überschreitet, und dokumentieren Sie Bezugszustand des Volumenstroms und Lieferdruck. Das aktuelle Verhältnis von Leistung zu Volumenstrom zeigt den momentanen Betrieb; ein Periodenergebnis braucht vollständige, zeitlich abgestimmte Energie- und Volumendaten. Keine der beiden Kennzahlen diagnostiziert für sich Leckagen oder verspricht eine Einsparung.
| Aktueller Betrieb | Vollständiger Zeitraum | |
|---|---|---|
| Eingaben | Aktuelle elektrische Leistung, Bezugsvolumenstrom und Netzdruck | Elektrische Energie und geliefertes Bezugsvolumen mit identischem Anfangs- und Endzeitpunkt |
| Aussage | Wie viel Leistung je Einheit des aktuellen Volumenstroms eingesetzt wird | Wie viel elektrische Energie je Einheit gelieferter Luft eingesetzt wurde |
| Nicht daraus ableiten | Ein Einzelwert ist kein Jahreswirkungsgrad | Nachtverbrauch ist nicht automatisch eine Leckage |
Hardware für eine Druckluftmessung
Messen Sie jede nicht überlappende elektrische Versorgung innerhalb der festgelegten Bilanzgrenze. Erfassen Sie jeden Durchfluss- oder Druckmessumformer eines Drittanbieters auf einem eigenen Schnittstellenkanal und prüfen Sie Steuerungsdaten separat anhand des genauen Modells, der Firmware und der Registerkarte.
Kompressor sowie Trockner und Hilfsaggregate, soweit sie zur Bilanzgrenze gehören
1 je Versorgung Drehstrom, 3- oder 4-Leiter
- Stromwandlerbereich je Versorgung wählen: aufklappbarer 120-A-Wandler oder Rogowski-Spulen für 300 A, 1 kA und 3 kA
Messumformer eines Drittanbieters für Durchfluss oder Druck mit extern versorgtem 4–20-mA-Ausgang
1 je Signal für getrennte Durchfluss- und Druckschleifen zwei verwenden
0 bis 20 mA mit 0,001-mA-Auflösung, bis 36 V DC, netzversorgt
Führt Leistungs-, Volumenstrom-, Druck- und optionale Zustandsdaten zusammen und berechnet konfigurierte Kennzahlen vor Ort
Mit 1 je Kompressorbereich beginnen, dann vor Ort prüfen Gerätezahl, Gebäudeaufbau und Funkabdeckung vor Ort bei Inbetriebnahme prüfen
Wenn die Steuerung eine veröffentlichte Registerkarte besitzt
Last-, Leerlauf- und Folgezustand aus der Kompressorsteuerung
1 je Steuerung bis zu 30 Register
Eine festgelegte Bilanzgrenze der Kompressorstation messen
Elektrischer Eingang und gelieferter Volumenstrom müssen dieselbe physikalische Grenze und denselben Zeitraum abdecken. Der Volumenstrom braucht einen benannten Bezugszustand; der Druck einen definierten Lieferpunkt und Regelbereich. Ein optionaler Steuerungszustand ergänzt den Kontext, ersetzt aber keine der gemessenen Größen.
Von der Kompressorstation zu einer vergleichbaren Kennzahl
Elektrische Versorgungen und Prozessmessumformer von Drittanbietern nutzen getrennte Erfassungspfade. Edge führt die benannten Datensätze zusammen und berechnet konfigurierte Kennzahlen.
- Verbindung
- Zigbee
- Kabelgebunden
- Edge
- Plattformen
| Messstelle | Was sich daraus ablesen lässt | Referenz | Sensor |
|---|---|---|---|
| Einbezogener Stromverbrauch | Energie oder Leistung der Kompressoren, Trockner und Hilfsaggregate innerhalb der benannten Bilanzgrenze | Getrennte, nicht überlappende Versorgungen nutzen und in jedem Vergleich dieselben Lasten einbeziehen | ZEM-65 (auf dieser Seite) |
| Gelieferter Volumenstrom | Luft, die die festgelegte Liefergrenze überschreitet | Dokumentieren, ob der Messumformer tatsächlichen, Standard-, Norm- oder FAD-Volumenstrom meldet, einschließlich Bezugstemperatur und Bezugsdruck DOE | ZIO-20 (auf dieser Seite) |
| Netzdruck | Lieferzustand der Luft und Druckband, das die Anlage hält | Einen separaten Messumformer am geregelten Lieferverteiler erfassen und den Wertebereich statt nur eines Mittelwerts aufzeichnen DOE | ZIO-20 (auf dieser Seite), zweite Schnittstelle |
| Optionaler Steuerungszustand | Wann ein identifizierter Kompressor Last, Leerlauf, Stillstand oder Folgebetrieb meldet | Nur dokumentierte Register für das genaue Steuerungsmodell und die Firmware verwenden; Master-Zuständigkeit und Adressierung des Busses müssen bekannt sein Datenblatt: Modbus-Schnittstelle | ZMB-31 (auf dieser Seite) |
Bezugsbedingungen angeben. Standard-, Norm-, FAD- und tatsächliche Bedingungen ergeben unterschiedliche Kubikmeter. Zwei Werte mit derselben Einheit sind erst bei übereinstimmendem Bezug vergleichbar.
Bilanzgrenze benennen. Trockner, Ableiter, Kühllüfter und ein Reservekompressor verändern die Kennzahl. Nennen Sie sie beim Ergebnis.
Nachtvolumenstrom prüfen, bevor er als Leckage gilt. Geplante Verbraucher, Trocknerspülung, Ableiter und Behälterspeicherung können beitragen. Klären Sie den Betriebskontext, bevor Sie eine nächtliche Grundlast als Leckage bezeichnen.
Spezifische Leistung und Periodenenergie der Druckluft berechnen
Aktuelle Leistung und Volumenstrom ergeben eine momentane Kennzahl. Ein Periodenergebnis nutzt vollständige Änderungen von elektrischer Energie und geliefertem Luftvolumen zwischen denselben Start- und Endzeitpunkten. Mitteln Sie niemals Momentanquotienten, um den Periodenwert zu erhalten.
live specific power = Ptotal ÷ Qref
period specific energy = ΔEtotal ÷ ΔVref
Ptotal or ΔEtotal = compressors + dryer + included auxiliaries- Ptotal
- Aktuelle elektrische Leistung innerhalb der Bilanzgrenze, kW
- Qref
- Aktueller gelieferter Volumenstrom bei angegebenem Bezugszustand, m³/min
- ΔEtotal
- Elektrische Energie innerhalb der Bilanzgrenze im vollständigen Zeitraum, kWh
- ΔVref
- Geliefertes Luftvolumen im selben vollständigen Zeitraum und mit derselben Bezugsbasis, m³
Rechenbeispiel
Zwei Kompressoren beziehen 75 kW, einbezogene Trockner und Hilfsaggregate weitere 4 kW, bei 11,5 m³/min Bezugsvolumenstrom. Die momentane spezifische Leistung beträgt 79 ÷ 11,5 = 6,87 kW/(m³/min). Bei acht vollständigen Stunden mit konstanten Werten wären dies 632 kWh und 5.520 m³, also 0,114 Kilowattstunden je Kubikmeter. Dieser zweite Wert ist nur ein Beispiel: Tatsächliche Berichte müssen abgeglichene Summen oder qualifizierte Integration verwenden, nicht die Annahme konstanter Werte.
In Edge
Eine aktuelle Edge-Berechnung kann ausgewählte Leistungseingänge addieren und durch den aktuellen Bezugsvolumenstrom teilen. Die Eingänge können unterschiedliche Zeitstempel tragen; legen Sie eine Regel für veraltete Eingänge fest, verwerfen Sie null oder nahezu null Volumenstrom und prüfen Sie den Ergebniszeitstempel, weil ein vorher angezeigter Wert nach unterdrückter Berechnung stehen bleiben kann. Berechnen Sie die spezifische Periodenenergie aus vollständigen, abgestimmten Energie- und Volumendaten; klären Sie Lücken, Zählerresets, Neustarts und Änderungen des Druckluftbehälter-Inhalts vor der Division.
Prüfungen bei der Inbetriebnahme
Belegen Sie physikalische Grenze, jedes erfasste Signal und eine vollständige Berechnung, bevor Sie mit der Kennzahl Betriebszustände vergleichen.
-
Jede einbezogene Versorgung ist gemessen
Listen Sie Kompressoren, Trockner und Hilfsaggregate innerhalb der Grenze auf und ordnen Sie jedem seinen Zähler zu.
Bestanden, wenn Liste und Zähler stimmen überein; kein vorgeschalteter Abgang überschneidet sich mit einem Unterzähler, und jede ausgeschlossene Last ist dokumentiert.
-
Volumenstromart und Bezugsbasis sind dokumentiert
Erfassen Sie Modell, Gaskonfiguration, Bereich, Einheiten, Gültigkeit bei kleinem Volumenstrom sowie Bezugstemperatur und Bezugsdruck vom Display oder Handbuch des Messumformers und vergleichen Sie mit Edge.
Bestanden, wenn Beide Seiten stimmen überein, einschließlich der Angabe, ob es sich um tatsächlichen, Standard-, Norm- oder FAD-Volumenstrom handelt.
-
Analogskalierung und Fehlerverhalten sind geprüft
Vergleichen Sie jede 4–20-mA-Schleife an vereinbarten Referenzpunkten mit der Anzeige des Messumformers. Prüfen Sie anschließend Unter- und Überbereich sowie eine unterbrochene Schleife in einer freigegebenen Testumgebung.
Bestanden, wenn Durchfluss- und Druckwerte bleiben innerhalb der vereinbarten Toleranz; ein ungültiges Signal wird nie zu einem plausiblen Prozesswert.
-
Druck am geregelten Punkt gemessen
Vergleichen Sie den Messumformer bei konstantem und wechselndem Bedarf mit einem unabhängigen Manometer am geregelten Verteiler.
Bestanden, wenn Beide stimmen überein und der Trend zeigt das Regelband statt nur eines Mittelwerts.
-
Elektrische Eingänge passen zur Installation
Prüfen Sie Zuordnung von Spannungs- und Stromwandlerphasen, Stromwandlerrichtung und gewählte Reihenfolge anhand eines bekannten Betriebszustands und der geltenden Installationsunterlagen.
Bestanden, wenn Jede einbezogene Versorgung hat das erwartete Vorzeichen und die erwartete Größenordnung; in der Summe fehlt kein Abgang und keiner wird doppelt erfasst.
-
Steuerungszustände sind modellspezifisch
Prüfen Sie das genaue Steuerungsmodell, Firmware, Buszuständigkeit, Adresse, Datentypen und Skalierung und beobachten Sie einen verfügbaren Last- oder Leerlaufzyklus an der Anlage.
Bestanden, wenn Jeder veröffentlichte Zustand, der als Kontext dient, stimmt mit der beobachteten Maschine überein; unbekannte Codes bleiben unbekannt.
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Fehlender oder fast null Volumenstrom unterdrückt die aktuelle Kennzahl
Lassen Sie in einer freigegebenen Testumgebung einen erforderlichen Eingang veralten und prüfen Sie separat null oder nahezu null Volumenstrom. Vergleichen Sie Ergebniswert und Zeitstempel vor und nach Wiederherstellung.
Bestanden, wenn Die Berechnung wird unterdrückt oder eindeutig als ungültig markiert; ein fehlender Wert wird nicht zu null und ein stehen gebliebener Wert ist am älteren Zeitstempel erkennbar.
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Einen vollständigen Zeitraum von Hand abgleichen
Nehmen Sie passende Anfangs- und Endwerte von Energie und Volumen, prüfen Sie Lücken und Resets, vermerken Sie Druckband und Behälter- oder Speicherzustand und dividieren Sie die Differenzen von Hand.
Bestanden, wenn Das Handergebnis stimmt mit der Periodenberechnung für dieselbe Grenze, Bezugsbasis und exakte Zeitstempel überein.
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Weitergegebene Daten behalten ihre Bedeutung
Vergleichen Sie auf der empfangenden Plattform Anlagenidentität, Bilanzgrenze, Wert, Einheit, Bezugsbasis, Quellzeitstempel und Aktualitätsstatus mit Edge.
Bestanden, wenn Die empfangenen Daten stimmen überein; erfolgreicher Transport allein gilt nicht als semantische Prüfung.
Grenzen dieser Messung
Die beiden Kennzahlen beschreiben einen festgelegten Betriebspunkt oder Zeitraum. Sie diagnostizieren die Anlage nicht und genehmigen keine Regelungsänderung.
- Volumenströme mit unterschiedlichen Bezugsbedingungen sind nicht vergleichbar, auch wenn die Einheiten gleich aussehen.
- Spezifische Leistung oder Periodenenergie beziffern für sich weder Leckage noch Nutzproduktion, Luftqualität, Trocknerspülung oder Verhalten von Behältern und Speichern.
- Steuerungszustand und Leistungsverlauf ordnen die gelieferte Luft keinem einzelnen Kompressor zu, wenn Behälter oder andere Maschinen denselben Verteiler versorgen.
- Eine Druckabsenkung ist eine Systementscheidung und verlangt eine fachkundige Druckluftbewertung sowie die Grenzen der eigenen Geräte.
- Überwachung ersetzt weder Sicherheitseinrichtungen des Drucksystems noch zertifizierte Instrumente oder Installationsvorgaben des Messumformer-Herstellers.
Quellen
- Improving compressed air system performance, a sourcebook for industry (öffnet in einem neuen Tab) US Department of Energy und Compressed Air Challenge
- ISO 11011:2013, Compressed air: Energy efficiency assessment (öffnet in einem neuen Tab) (öffnet in einem neuen Tab) Internationale Organisation für Normung
- Air compressor performance verification and testing results (öffnet in einem neuen Tab) (öffnet in einem neuen Tab) Compressed Air & Gas Institute
- Datenblatt: Drahtloses Dreiphasen-Strommessgerät (öffnet in einem neuen Tab) EpiSensor. Technische Daten, Messbereiche und Bestellcodes.
Weiterführend
- ÜberblickEnergieüberwachung
- RechnerSpannungsreserve einer 4–20-mA-Schleife berechnen
- LeitfadenMessgrenzen für die Anlagenleistung
- LeitfadenProjektarbeitsblatt für Energiemonitoring
Drittgeräte für diese Anwendung
Weitere Geräte im Geräteverzeichnis: Energy meters (56), Current transformers (7)
Versorgungen, Messumformer und Betriebsfrage mitbringen
Eine Fachperson kann die Bilanzgrenze vereinbaren, Durchfluss- und Drucksignale qualifizieren, eine vorhandene Steuerungs-Registerkarte prüfen und Stromzähler für einen ersten Kompressorbereich dimensionieren.