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  4. Verbrauchsmessung am Kühlkreislauf eines Lasers

Verbrauchsüberwachung: Organisation nachhaltiger und energieschonender Fertigungsprozesse

Visualisierung und Analyse von Verbräuchen von Kühlkreisläufen in der Produktion mit moneo RTM

Für die Kühlung, beispielsweise von Lasern wird in der Produktion Kühlwasser bereitgestellt. Eine Verschlechterung der Kühlleistung, etwa bedingt durch eine zu geringe Wasserzufuhr, treibt zu spät erkannt die Energiekosten in die Höhe und führt im schlechtesten Fall zum Überhitzen und damit zum Anlagenausfall.

Abhilfe schafft eine Verbrauchsmessung und eine Wärmeleistungsberechnung am Kühlkreislauf.

Die Ausgangslage: Keine Verbrauchserfassung

Bislang stand beim Kunden keinerlei dezentrale Verbrauchserfassung zur Verfügung. Lediglich der Gesamtverbrauch wurde erfasst, eine genaue Betrachtung einzelner Verbraucher war nicht möglich - und damit auch keine gezielte Planung von effizienzsteigernden Maßnahmen oder Wartungen.

Ziel des Projekts: Steigerung der Prozesssicherheit

Durch den vermehrten Einsatz von Prozesssensoren sollte ein detailliertes Energiemonitoring der einzelnen Teilbereiche ermöglicht werden, um darüber den Energieverbrauch je Produkt in die Herstellungskosten einzuberechnen. Ebenso sollte die Temperaturüberwachung ein Überschreiten oder Unterschreiten der Idealtemperatur erfassen, wodurch verminderte Kühlleistung oder Leckagen schnell detektiert werden können. Als weiterer Aspekt sollte der Verbrauch der eingesetzten Industriegase digital aufgezeichnet werden. Alle Informationen zusammen sollten die Grundlage einer „grünen Produktion“ darstellen und ebenfalls den Anforerungen des Energieaudits nach DIN EN 16247-1 genügen.

Die Durchführung: Verbrauchsüberwachung mit moneo RTM

Bei der ifm prover gmbh ist moneo RTM zentral auf einem Server installiert.  
Der IO-Link Master ist über ein internes VLAN mit dem Server verbunden.  
Die Prozesssensoren sind über IO-Link mit dem Master verbunden. 

Der Erfolg: Transparente, detaillierte Erfassung aller relevanten Energieverbräuche mit moneo RTM

Mit moneo RTM kann der Kunde alle Einzelverbräuche transparent im Blick halten und  dank der Calculated Values-Funktion gleichzeitig zu einem Gesamtergebnis zusammenführen. Dies versetzt ihn in die Lage, Abweichungen vom Idealzustand individuell für jeden Verbraucher zu identifizieren und so gezielte Wartungs- oder Optimierungsmaßnahmen einzuleiten. Die Investition in moneo war damit auch eine Investition in eine effizientere Ressourcennutzung, die in nachhaltiger Kostensenkung resultiert.

Fazit: Diese Features und Leistungen von moneo RTM sorgen für einen Mehrwert im Energie- und Ressourcenmonitoring

  • Calculated Values: Sensorwerten können mit Hilfe von Datenmodellierung zu prozessrelevanten Informationen umgerechnet werden  
  • Cockpit-Funktion: Umfassende und individuelle Visualisierung aller im Prozess befindlichen Sensoren
  • Detaillierte Auskunft über individuelle Medienverbräuche durch Erfassung von Sensorwerten
  • Integriertes Alarmmanagement: Schnelle Reaktion auf sich verändernde Prozessparameter  
  • Überwachung von Wärme- und Kühlkreisläufen

Systemaufbau

  1. IO-Link Master
  2. Fluid Monitoring System

Dashboard

Im Dashboard erhält der Benutzer eine Übersicht der relevanten Prozesswerte für diese Anlage.

  1. Medientemperatur im Rücklauf
  2. Medientemperatur im Vorlauf
  3. Durchflussmenge seit dem letzten Reset (Mengenzähler)
  4. Aktueller Durchfluss im System in Liter pro Minute
  5. Berechnete Wärmeenergie

Analyse

In der Analyse können die Verbräuche in der Historie betrachtet und ausgewertet werden.

Tasks & Tickets: Start/Stopp Grenzwerte mit moneo RTM

Für die Sensoren werden in moneo RTM Grenzwerte festgelegt. Über- oder Unterschreitungen lösen Alarme aus, auf die entsprechend reagiert werden kann. Unter anderem werden folgende Werte betrachtet:

  • Überströmung am SM6000 (Undichtigkeit / Schlauch Platzer /Kappenabriss)
  • Übertemperatur Vorlauf am SM6000 (Ausfall Kühlsystem)
  • Übertemperatur Rücklauf am TA2405 (Übertemperatur Anlage)

Calculated Values: kalkulierte Werte

Ein entscheidender Prozesswert in einem Kühlkreislauf ist die Wärmeenergie, aus diesem kann die aktuelle Leistungsfähigkeit des Systems ermittelt werden. Zur Berechnung werden mehrere Prozesswerte (Durchfluss, Temperatur Zulauf und Ablauf) hinzugezogen.

  1. Durchfluss in L/min
  2. Konstante 60 (1h = 60min)
  3. Berechnung L/h =  V
  4. Wärmekapazität für Wasser 0,00116 kWh/(lK) = ρ*Cp
  5. Temperatur Vorlauf
  6. Temperatur Rücklauf
  7. Temperaturdifferenz = ΔT
  8. Wärmeleistung in kW = Q

moneo RTM: Die Analyse-Software

Die Condition Monitoring App zur Anlagenüberwachung für Real Time Maintenance. Umfangreiche Datenanalysen ermöglichen geringere Stillstandzeiten, effektivere Wartungsplanung und kostenoptimierte Fertigungsprozesse.

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