Die Grundlagen der Sensorik und Überwachung

Jun 02, 2023

Das Wort „Sensor“ kann in einer Pumpenanwendung viele verschiedene Bedeutungen haben: ein Sauerstoffsensor in einer Abwasseraufbereitungsanlage, ein Drucksensor in der Rohrleitung eines Kondensatsystems, ein Sensor für giftige Gase am Auslass eines Wäschers, ein Kraftstoffstandsensor in einem Backup Generator usw.

Die zu überwachenden Flüssigkeitsbedingungen sind über das gesamte Pumpsystem verteilt. Sensoren haben die Aufgabe, diese Schlüsselparameter vom Kern des Systems bis zu den Rändern zu überprüfen. Die meisten dieser Sensoren dienen zur Überwachung der Systemausgänge – Druck, Durchfluss, Sauerstoffgehalt, gelöste Feststoffe, giftige Gase usw. Dies sind alles wichtige Parameter, aber die grundlegendsten unter allen Sensoren im System sind diejenigen, die die Pumpen überwachen Fans selbst. Laufen sie zum Beispiel und werden sie wahrscheinlich auch weiterlaufen?

Warum sind der Betriebsstatus und der Zustand von Pumpen oder Lüftern die wichtigsten zu überwachenden Systeminformationen? Es scheint einfach, aber es lohnt sich, einen Moment darüber nachzudenken. Was passiert in einer Anlage, wenn die Pumpe oder der Lüfter nicht läuft? In einem Kühlsystem kann ein Lüfterausfall dazu führen, dass der zugehörige Kompressor überhitzt und ausfällt, wodurch das System vollständig abgeschaltet wird.

Wie wäre es mit einer Wasser-/Abwasseranwendung? In einem Abwassersystem kann ein Pumpenausfall dazu führen, dass unbehandeltes Abwasser eingeleitet wird, wodurch Menschen gefährdet werden und eine Kaskade sekundärer Auswirkungen auf die öffentliche Sicherheit entsteht. Wie wäre es mit Trinkwasser? In einem Trinkwassersystem führt eine ausgefallene Pumpe dazu, dass kein Wasser mehr fließt.

Betrachten Sie nun die Überwachung von Pumpen und Lüftern. Mit welchen Sensoren lässt sich das erreichen? Benutzer können Überwachungsbedingungen im Rohr oder Kanal einrichten. Druck-, Durchfluss- und Temperatursensoren können in Rohrleitungen angebracht werden, um den Status einer Pumpe auszuwerten und dem Benutzer mitzuteilen, ob die Pumpe in Betrieb ist oder nicht. Wenn die Pumpe oder der Lüfter abschaltet, erkennen diese Sensoren den Druck- oder Durchflussabfall oder die Änderung der Flüssigkeitstemperatur. Zusätzlich wird bei Erreichen des entsprechenden Sollwertes in der Steuerung die Pumpenabschaltung signalisiert. Das funktioniert, aber ist es der einzige Weg? Ist es außerdem der beste Weg?

Es gibt einen anderen Weg, und dieser Weg besteht darin, sich im System stromaufwärts zu bewegen. „Upstream“ bedeutet in diesem Fall nicht, dass man sich zur Saugseite der Pumpe bewegt, um die Bedingungen zu überwachen – was damit gemeint ist, ist die Überwachung der elektrischen Energie, die diesen Motor speist. Denken Sie darüber nach, stromaufwärts zu sprechen, aber im elektrischen Sinne. Der hier zu verwendende Sensortyp ist ein Stromsensor, typischerweise ein Wechselstromsensor (AC). Diese Sensoren werden in der Stromzuführung zum Motor platziert und können so eingestellt werden, dass sie bei Überstrom (z. B. einem blockierten Laufrad) oder Unterstrom (Ansaugverlust) auslösen.

Eine Stromänderung sendet ein Ausgangssignal und benachrichtigt das Steuersystem über ein unerwünschtes Ereignis. Dieser Sensortyp verfügt über feste oder einstellbare Auslösepunkte und eignet sich ideal für die Bereitstellung von Informationen über wechselstrombetriebene Geräte in Pumpen- und Lüfteranwendungen.

Für den Einsatz dieser Sensoren gibt es mehrere Gründe:

Was können diese Sensoren neben der Systemleistungsüberwachung und dem Motorschutz noch in einer Pumpen- oder Lüfteranwendung tun, wozu andere Sensoren möglicherweise Schwierigkeiten haben? Da sie in der elektrischen Zuleitung zum Motor liegen, können sie auch den Stromverbrauch überwachen. Dies kann wichtig sein, da Pumpen in Anwendungen wie Wasser und Abwasser bis zu 25 % der Energie verbrauchen können.

Versionen dieser Stromsensoren können analoge Stromsignale an das Steuersystem weiterleiten, wobei der Signalpegel proportional zum Stromfluss zum Motor ist. Mit einfachen Signalisierungs- und Anzeigegeräten können diese Sensoren Betreibern helfen, Lasten an die Preisstrukturen der Versorgungsunternehmen anzupassen und auszugleichen und so die Stromkosten zu senken. Die Langzeitüberwachung dieser Daten kann auch auf langsam auftretende Probleme mit Pumpen und Lüftern hinweisen, um erforderliche Service- oder Wartungsarbeiten in einer geplanten Entwicklung zu ermöglichen, lange bevor ein Motorausfall ein System zum Stillstand bringt.

Es gibt viele Möglichkeiten, Parameter in einem Flüssigkeitssystem zu erfassen. Es einfach zu halten und die aktuellen Pumpen- und Lüfterparameter zu überwachen, kann oft der einfachste, kostengünstigste und effektivste Weg sein.

Matt Simms ist seit 25 Jahren bei Eaton beschäftigt und verfügt über Erfahrung in den Bereichen Produktmanagement, Produktentwicklung und Betriebsmanagement. Sein umfangreicher Hintergrund im Militär und im öffentlichen Dienst reicht vom Auslandseinsatz bei der Marine bis hin zu Erfahrungen in der Kommunalverwaltung im US-Bundesstaat Washington. Weitere Informationen finden Sie unter eaton.com.