Eerder was het voorzichtige gebruik van “energie” als grondstof vooral een kwestie van kosten, maar tegenwoordig is er ook een toegenomen milieubewustzijn. Dit alles wordt ook verplicht dankzij wettelijke vereisten en de stand van de technologie. In dit artikel leest u hoe continue filterbewaking een cruciale invloed heeft op de energie-efficiëntie van een systeem en u ondersteunt bij het voldoen aan de wettelijke vereisten.
Vergelijking: nieuw filter – gebruikt filter
Of het nu gaat om luchtfilters in ventilatie- en airconditioningsystemen of oliefilters in hydraulische circuits, in beide gevallen veroorzaakt toenemende vervuiling van het filterelement een toenemende drukval. Om de stroom van het medium (lucht of olie) constant te houden, moet de ventilator of de pomp (respectievelijk) meer vermogen leveren. Het energieverbruik neemt toe. Filterbewaking signaleert de toenemende drukval over een vervuild filterelement. Het vervangen van een vervuild filter zorgt voor de doorstroming van het medium en voorkomt zo dat het energieverbruik van de ventilator of de pomp toeneemt.
Wettelijke grondslagen
Met de goedkeuring van het Kyoto-protocol in 1997 verplichtte de Europese Unie zichzelf om de CO2-uitstoot te verminderen. Om deze klimaatdoelstelling te halen, nam het in 2005 de EuP-richtlijn (Energy using Products) aan. In 2009 werd dit omgedoopt tot de ErP-richtlijn (Energy-related Products) – ook bekend als de richtlijn Ecodesign.
Drukmeter met schakelcontact, model PGS21
Hoge weerstand – hoog energieverbruik
Het is gemakkelijk te begrijpen dat een vervuild filterelement meer weerstand biedt tegen de stroming van een medium dan een nieuw, schoon element. Fysiek gezien neemt de druk in de inlaat (filterinlaat) toe – wat heel goed kan worden gecontroleerd met een drukmeetinstrument – en wordt het debiet verlaagd. Aangezien het vereiste debiet is gespecificeerd, moet er meer energie worden toegevoerd om de weerstand in het filter te compenseren.
Kosten van filtervervanging
Energie-gerelateerde vs. kostengebaseerde overwegingen
Vanuit energetisch oogpunt moet een licht vervuild filter meteen worden vervangen. Dit is in strijd met het feit dat de uitwisseling zelf materiaal- en arbeidskosten met zich meebrengt. Bovendien kan de uitwisseling alleen plaatsvinden bij afwezigheid van zowel druk als stroming, waardoor de machine of het proces moet worden stopgezet. Op basis van deze overwegingen is het ook duidelijk dat een inruil na een vaste gebruiksperiode, zoals we bijvoorbeeld kennen van jaarlijkse onderhoudsbeurten voor auto’s, geen optimale oplossing is.
Compromis: Filterbewaking
Het compromis is een aanvaardbaar vervuilingsniveau – wat een gespecificeerd maximaal drukverschil over het filter betekent. Normale grenswaarden voor het drukverschil (ΔP) van een hydraulisch filter liggen tussen 1 en 5 bar. In ventilatiesystemen liggen de grenswaarden tussen 50 en 5.000 Pa (0,5 tot 50 mbar). Het bewaken van de drukval bespaart op de bedrijfskosten, omdat het vervangen van de filters alleen gebeurt als het geaccepteerde vervuilingsniveau van het filter bijna is bereikt. Een ander voordeel is dat de filtervervanging door continue bewaking kan worden ingepland in het operationele proces.
Filterbewaking door meting van de drukval
In beide gevallen wordt de drukval over het filter gemeten – dus ΔP tussen de inlaat en de uitlaat van het filter. Het drukverlies over het filter neemt echter ook toe met de volumestroom. De ΔP als indicator voor de vervuiling van het filter kan daarom alleen worden beoordeeld in de gedefinieerde bedrijfstoestand (debiet en mediumtemperatuur). Filters voor vloeistoffen kunnen de ΔP-grens overschrijden als gevolg van korte drukpieken. Vanwege de inertie zijn deze geen probleem voor mechanische schakelaars. Voor sensoren is het aan te raden om een korte dode tijd te voorzien in de elektronische evaluatie (besturing).
Speciaal geval: Filterbewaking in hydraulische circuits
De retourfilters in een hydraulisch circuit zijn een speciaal geval. Zoals de naam al zegt, zitten deze in de retourleiding, vlak voordat de olie terugstroomt in de tank. Er is omgevingsdruk (atmosferische druk) in de tank. Dit betekent dat er ook omgevingsdruk aanwezig is bij de filteruitlaat. Dit vereenvoudigt de bewaking, omdat een drukverschilsensor nu de meettaak kan overnemen. Dit heeft een gunstig effect op de kosten van filterbewaking. Allereerst zijn deze druksensoren minder duur dan differentiële druksensoren. Daar bovenop bespaart u omdat er geen drukleiding van de filteruitlaat naar de lagedrukaansluiting van de ΔP-sensor nodig is. Temperatuurmeting van de olie is essentieel in hydraulische circuits. Hierdoor kan rekening worden gehouden met de hoge viscositeit van de hydraulische olie, die bij het starten nog koud is, waardoor valse waarschuwingen worden voorkomen. De temperatuur van de hydraulische olie is nodig om de oliekoeler te regelen. Het heeft een aanzienlijke invloed op de tijd waarover de olie wordt gebruikt.
Berekening van het te hoge drukverschil als gevolg van de hoge viscositeit van koude olie
De trend in filterbewaking
Drucksensor A-1200 mit IO-Link
Van “preventief onderhoud” tot “Industrie 4.0” tot IIoT-cloudoplossingen – overal is vraag naar gegevens. Dit is duidelijk te zien in de overgang van traditionele meetinstrumenten met optische displays naar elektrische sensoren met analoge of digitale uitgangssignalen. Bij het bewaken van drukfilters zien we de trend om de verschildruksensor te vervangen door overdruksensoren voor en na het filter. Dit geeft zowel de systeemdruk als de druk bij de uitlaat van het filter weer, wat een drukverschilsensor niet biedt. De drukval, het verschil tussen de twee signalen, wordt dan berekend in de elektronische besturing, in de randcomputer of in de cloud.
Opmerking
Naast druksensoren voor filterbewaking omvat WIKA portefeuille alle relevante meetparameters die nodig zijn voor het regelen en reguleren van de bedrijfstoestanden van een machine of systeem. Meer toepassingsvoorbeelden zijn te vinden op onze website in het gedeelte “Industrieën”.
Lees ook ons artikel
Veilige filterbewaking met drukverschilmeters