Auf dem Bild sind zwei Manometer einer alten Druckluftanlage zu sehen.

Damit eine Druckluftanlage effizient und ohne Maschinenstillstand arbeitet, müssen Betreiber und Instandhalter einige wichtige Parameter bei der Konzeptionierung, dem Betrieb und der Wartung beachten. - Bild: adobe.stock.com/Axel

| von Felix Lauther

Viele deutsche Maschinen- und Anlagenbauer investieren lieber in bestehende als in neue Anlagen. Ein Segen für die Instandhaltung. Im Automobilsektor gibt es eindeutig definierte Revisionszyklen. Bei Druckluftsystemen wird meist erst dann genau hingeschaut, wenn die Anlage bereits irgendeine Fehlfunktion aufweist. Mit den folgenden sechs Tipps und Tricks reduzieren Instandhalter den Wartungsaufwand und vermeiden unnötig lange Stillstandszeiten Ihrer Druckluftanlage.

Tipp 1: Condition-Monitoring-System installieren

Während eines geplanten Stillstandes überprüfen Instandhalter zum Beispiel immer die Armaturen, Ventile und Schläuche. Es ist dabei völlig unerheblich, wie hoch der Beanspruchungsgrad und somit der Verschleiß der Komponenten tatsächlich ist. Die geplante Revision verursacht jedoch immer unnötige Kosten – Maschinenstillstande verlängern sich. Eine kontinuierliche Überwachung während des Betriebes hingegen gibt einen regelmäßigen Zustandsbericht zum Grad des Verschleißes. Digitale Condition-Monitoring-Systeme kontrollieren die reale Beanspruchung der Komponenten im laufenden Druckluftbetrieb. Das Datensheet liefert dem Instandhalter permanent Anhaltspunkte, ob eine Wartung überhaupt erforderlich ist. Diverse Komponenten der Druckluftanlage lassen sich so zielgerichtet ansteuern. Einen ausführlichen Bericht zur Instandhaltung von Druckluftanlagen lesen Sie hier...

Tipp 2: Druckluftsystem auf Leckagen prüfen

Druckluftsystemen in der Europäischen Union (Studie „Compressed Air Systems in the European Union, 2001“) erzeugen in 80 von 100 Betrieben bis zu 100 Prozent mehr Druckluft als verbrauchen. Der Wirkungsgrad der Druckluft sowie ihre Kosten machen Druckluft zu einem Kalkulationsrisiko – denn bei der Erzeugung von mechanischer Druckluftenergie aus Strom liegt der Wirkungsgrad gerade einmal bei fünf Prozent. Ein gutes Konzept der Pneumatikanlage ist angesichts der Energieeffizienz daher obligatorisch. Hierbei erhalten Leckagen im Druckluftsystem ein besonderes Augenmerk. Bei der Ursachensuche für die wenig energieeffizienten Druckluftanlagen stoßen erfahrene Instandhalter schnell auf daS Problem mit Leckagen: Löcher, Knicke oder undichte Verbindungsstücke lassen unnötig Energie verloren gehen.

Die Digitalisierung des Druckluft-Prozesses ermöglicht Industrieunternehmen in Echtzeit, die Ortung der Leckage als auch deren Beseitigung zu verfolgen. Komponentenhersteller wie Mader, SMC, Schmalz, Schunk und andere bieten hierzu Software an, um das Energiemanagementsystem der Druckluftanlagen-Betreiber besser einzustellen. „Mit einem Klick wird ein Bericht mit allen relevanten Daten erzeugt“, betont Stefanie Kästle, Leiterin Qualitäts-, Umwelt-, Energiemanagement bei Mader. „Eine Optimierung eines Druckluftnetzes mit vernetzenden Industrie 4.0-Komponenten nutzt wenig, wenn die physische Basis nicht auf die Anwendung hin richtig geplant wird“, teilt Andreas Brand vom Fachverband Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik im VDMA, mit. Deshalb hat die VDMA-Fachabteilung Drucklufttechnik das Einheitsblatt 15391-1 „Druckluftverteilung – Wirtschaftliche und sichere Planung – Teil 1: Planung und Neubau“ veröffentlicht. Das Einheitsblatt unterstützt Unternehmer bei der Grob- und Detailplanung der verschiedenen Druckluft-Komponenten wie Rohre, Armaturen, Kupplungen et cetera.

Tipp 3: Künstliche Intelligenz einsetzen

„Die Kosten für die energieintensive Druckluft ließen sich um bis zu 30 Prozent senken“, betont Professor Sauer, Bereichsleiter Ressourceneffiziente Produktion am Fraunhofer IPA und Leiter des Instituts für Energieeffizienz in der Produktion (EEP) der Universität Stuttgart. Eines der größten Einsparungspotenziale liegt für ihn daher in der Effizienzsteigerung der Druckluftsysteme. Für den größten Energieverlust können Leckagen sorgen. Löcher und Knicke in den Schläuchen oder undichte Verbindungsstücke kommen oft vor und lassen unnötig Energie verpuffen. Leckagen sind oft so klein und daher mit bloßem Auge nur sehr schwer oder überhaupt nicht zu verorten. Mit modernster Ultraschallmesstechnologie sagen Instandhalter den Verschleißstellen den Kampf an. Durch hohe, für den Menschen nicht hörbaren Frequenzbereiche, identifizieren diese Geräte kleinste Leckagen.

Tipp 4: Druckluft-Kompressoren optimal konfigurieren

Wer die Effizienz seiner Druckluftanlage zielgerichteter erhöhen will, sollte über die Installation mehrerer kleiner Kompressoren anstatt einem großen Kompressor nachdenken. Kaskadierung nennt sich dieser Aufbau. Für den Instandhalter erleichtert dies die Arbeit, weil dezentrale Komponenten einfacher zu warten und die gesamte Anlage energieeffizienter werden kann. Überlegen Sie mit dem Kunden, drehzahlgeregelte Druckluft-Kompressoren durch öleingespritzte Schraubenkompressoren zu ersetzen. Passen Sie das Prinzip der Kaskadierung immer an den Bedarf und die Anwendung an.

Was ist der Unterschied zwischen einem Kolbenkompressor und einem Schraubenkompressor?

Der Kolbenkompressor ist ein einfacher, kostengünstiger und widerstandsfähiger Druckluft Kompressor. Für den Instandhalter ist er einfach zu warten, weil die Komplexität des Gerätes überschaubar ist. Kolbenkompressoren sind jedoch nur für einen kurzweiligen Einsatz vorgesehen. Ihre Auslastung sollte circa 50-60 Prozent betragen Auslastung betrieben werden sollte. Achten Sie auf eine ordnungsgemäße Abkühlzeit. Kolbenkompressoren überhitzen schnell und fallen dann aus. Sie bringen zudem viel Öl in die Luft, was einen negativen Umwelteinfluss hat. 

Schraubenkompressoren finden in größeren Industrieprozessen ihre Anwendung. Ein integrierter Trockner sorgt für prozesssichere Druckluft. Schraubenkompressoren sind in ihrer Grundausführung, die normalerweise für einen kleineren kW-Bereich ausgelegt ist, bis hin zu Geräten mit variabler Drehzahlregelung (VSD, Frequenzregelung) erhältlich. Die anschaffungskosten sind zwar höher, amortisieren sich aber durch ihre positive Energieeffizienz. Kompressoren mit einer variablen Drehzahlregelung können 35 bis 50 Prozent der Energiekosten einsparen. 

Tipp 5: Druckluftzylinder richtig einsetzen

Die Pneumatik kann große Kräfte bei viel Dynamik entwickeln. Dies birgt für Betreiber und die Instandhaltung gewisse Unfallrisiken. Die Maschinenrichtlinie ISO 13849 aus der EU-Gesetzgebung behandelt eine solche Risikovermeidung. Bei der Antriebstechnik in Druckluftanlagen arbeiten die Hersteller sukzessive daran, die Sicherheit der Komponenten zu erhöhen. Hierzu gehören zum Beispiel eine Kolbenstangenklemmung, Schnellentlüftungsventile oder Sensoren, die die Zylinderposition genau anzeigen. Mit diesen Sicherheitskomponenten lässt sich die Kolbenstange eines Druckluftzylinders mechanisch verriegeln. Auch ganze Anlagenteile lassen sich somit schnell entlüften. Der Antrieb kann somit in eine sichere Position zurückfahren. Um Maschinenstillstände bei Druckluftsystemen zu vermeiden, sollten Instandhalter einfach zu installierende Zylinder einsetzen – vor allem bezogen auf die Endlagendämpfung und deren Ansteuerung. Antriebe lassen sich remote kontrollieren, in dem sie Sensoren zur Positionsabfrage – in Verbindung mit Proportionalventilen – integrieren.

Eine richtige Einstellung des Dämpfungshubs ist ebenfalls wichtig. Dabei muss der Druck des Dämpfungsvolumens kontinuierlich mit dem Annähern des Kolbens sowie dem Zylinderkopf abnehmen. Mit der kleinstmöglichen kinetischen Energie fährt er die Endlage an. Eine elastische Anschlagscheibe nimmt die Restenergie auf. Der Kolben läuft so sanft an den Zylinderkopf, so dass eine manuelle Einstellung der Dämpfung nicht mehr notwendig ist.

Tipp 6: Ölfreie Druckluft durch die richtige Filterwahl

Eine ölfreie Luft erhöht die Energie- und Ressourceneffizienz und verringert Ihre Betriebskosten Ihrer Druckluftanlage. Wichtig ist, dass der Durchflusswiederstand der Druckluftfilter weitmöglich gering bleibt. Fragen Sie Ihren Komponentenlieferanten, ob beim Kompressor Separatoren integriert sind. Sie erhöhen die Abscheideleistung und sorgen für einen niedrigen Druckverlust. Achten Sie bei der Dichtung des Filters darauf, dass die Dichtflächen nicht verkratzen. So vermeiden Instandhalter beim Filterwechsel Undichtigkeit oder ein Abscheren von Dichtungselementen.

Feuchte oder ölhaltige Druckluft ist bei Anwendungen außerhalb der Produktionshallen ein Prolem, weil das Produkt verkleben kann. Ist die Luftfeuchtigkeit zu hoch, besteht die Gefahr, dass die Druckluftleitungen korrodieren. Zudem fördern staubhaltige Druckluft den Abrieb und Verschleiß der Komponenten. Laut ISO 8573-1:2010 gibt es in der Druckluft fünf Reinheitsklassen, die Sie einhalten müssen, damit die Luft weitestgehend ölfrei bleibt.

Der Druckverlust sollte bei der Filterung und dem entsprechend Leitungsdurchschnitt ein gewisses Maß nicht überschreiten. Beachten Sie, dass jedes zusätzlich aufgewendete Bar Druck einen um sechs bis sieben Prozent höheren Energieverbrauch nach sich zieht.

Einen ausführlichen Beitrag zur Instandhaltung Ihrer Druckluftanlage finden Sie auf unserem Schwesterportal Instandhaltung.de – einfach hier klicken und noch mehr erfahren!

Bleiben Sie immer über die neueste Drucklufttechnik informiert!

Sie wollen mehr über die Instandhaltung von Druckluft wissen? Mit unserem Newsletter sind Sie immer auf dem Laufenden. Gleich anmelden!

Der Eintrag "freemium_overlay_form_pro" existiert leider nicht.