Über den Taupunkt hinaus: Wie Sie hochwertige, trockene Druckluft in Ihrem Prozess sicherstellen

Die Sicherstellung von trockener Druckluft basiert nicht allein auf Taupunktwerten. Hochwertige Druckluft erfordert drei Dinge: gutes Messprinzip, bewährte Sensorinstallation und intelligente Sensorplatzierung. Wenn Sie diese Faktoren richtig umsetzen, bewahren Sie die Produktqualität, schützen Ihre Anlagen und steigern die Energieeffizienz.

Warum Feuchte in Druckluft eine Rolle spielt

Die in vielen industriellen Anwendungen verwendete Druckluft muss trocken gehalten werden. Dies liegt daran, dass Feuchte in Druckluft Korrosion, verstopfte Ventile, eingefrorene Leitungen, Produktverunreinigungen und mikrobielles Wachstum verursachen kann. Wenn Druckluft nicht trocken ist, kann sie sich schnell von einer sauberen und zuverlässigen „vierten Versorgung“ zu einem Qualitäts- und Wartungsrisiko entwickeln.

Es gibt verschiedene Methoden, um die Trockenheit von Druckluft zu messen, aber sie sind nicht alle gleichwertig.

Relative Feuchte (rF) zeigt beispielsweise den Prozentsatz des Wassers im Verhältnis zu dem, was die Luft bei dieser Temperatur aufnehmen kann. Allerdings ist die relative Feuchte temperaturabhängig und liefert daher keinen aussagekräftigen Anhaltspunkt für das Kondensationsrisiko in einem Druckluftsystem.

Der Taupunkt hingegen gibt die genaue Temperatur an, bei der der Feuchtegehalt zu Flüssigwasser oder Eis kondensiert. Der Taupunkt ist druckabhängig und zeigt uns, wo und wann im Prozess ein Risiko besteht, dass sich Feuchte in der Druckluft bildet. Das macht ihn zur idealen Steuergröße: Liegt der Taupunkt über 0 °C, besteht das Risiko von Kondensation und Korrosion im Prozess. Je niedriger der Taupunkt, desto sicherer ist er.

Typische Taupunktsollwerte nach Trocknertyp sind:

• Kältetrockner: ~+5 °C
• Adsorptionstrockner: ~−40 °C oder niedriger

Taupunkt korrekt messen

Da der Taupunkt druckabhängig ist, beeinflusst das Komprimieren von Luft die Messung. Es ist wichtig, dies zu berücksichtigen, wenn Sie die Luft in die Atmosphäre entlüften, bevor Sie eine Messung durchführen, da der Taupunkt am Messpunkt sich vom Taupunkt im Prozess unterscheidet. Wenn der Drucktaupunkt benötigt wird, messen Sie entweder bei Prozessdruck oder korrigieren die Messung sorgfältig.

Ein niedriger Taupunktwert ist nicht hilfreich, wenn die Messung nicht die tatsächlichen Prozessbedingungen widerspiegelt. 

Drei einfache Schritte zur korrekten Messung des Taupunkts

1. Wählen Sie ein Messgerät mit dem richtigen Messbereich.
2. Machen Sie sich mit den Druckeigenschaften des Instruments vertraut. Beispielsweise können einige auf dem Markt erhältliche Instrumente nicht bei Prozessdruck messen, sodass die Messung angepasst werden muss, um den Drucktaupunkt zu ermitteln.
3. Montieren Sie den Sensor korrekt gemäß den Anweisungen des Herstellers. Montieren Sie Taupunktsensoren nicht an Rohrenden, an denen kein Luftstrom herrscht.

Wo der Taupunkt gemessen werden soll

Die Sensorplatzierung ist beim Messen des Taupunkts entscheidend. Wenn der Sensor ausschließlich nach dem Trockner montiert wird, bestätigen die Messungen lediglich, dass der Ausgang des Trockners innerhalb der Parameter liegt. Platzieren Sie daher Sensoren auch an wichtigen Einsatzorten und Endpunkten. So erkennen Sie sowohl Lecks als auch Verluste durch Kühlung und Verteilung.

Zum Beispiel setzt Walki Oy Valkeakoski ein Überwachungssystem mit Sensoren nach dem Trockner und am Ende des Druckluftnetzes ein. Dadurch löste das System Echtzeitalarme aus, als ein Trocknerausfall zu einem Anstieg der Feuchte führte. Das System löste einen automatischen Alarm aus, als der Taupunkt in den Druckluftleitungen −25 °C erreichte. Durch diesen Alarm konnte Walki schnell reagieren und verhindern, dass sich das Problem negativ auf den Produktionsprozess auswirkte.

Fünf Installationsgrundlagen für genaue Taupunktmessung

Selbst der beste Taupunktsensor ist nur so genau, wie es die Installation erlaubt. Hier ist eine praktische Checkliste mit fünf Installationsgrundlagen, damit Ihre Taupunktmessungen so präzise wie möglich sind.

• Verwenden Sie die richtigen Materialien. Wählen Sie idealerweise Edelstahl mit einer guten Oberflächenbeschaffenheit für Rohrleitungen und Bauteile. Vermeiden Sie hygroskopische Kunststoffe und Gummi, da sie Feuchte aufnehmen und dann wieder an die Luft abgeben können. PTFE stellt eine Ausnahme für Temperaturen bis etwa −40 °C dar, weil es im Vergleich zu anderen Kunststoffen eine sehr geringe Feuchtigkeitsaufnahme aufweist.
• Stellen Sie sicher, dass Verbindungen dicht sind. Taupunktmessungen reagieren äußerst empfindlich selbst auf kleinste Undichtigkeiten im System. Stellen Sie sicher, dass alle Verbindungen fest sitzen und korrekt mit einer Dichtung versehen sind – für konische Gewinde wie NPT wird Gewindedichtungsband empfohlen. Bei geraden Gewindeverbindungen wie G½" muss die mit dem Instrument gelieferte Unterlegscheibe zwischen Sonde und Probenahmezelle angebracht werden.
• Halten Sie einen gleichmäßigen Durchfluss aufrecht. Taupunktsensoren benötigen einen leichten, aber kontinuierlichen Durchfluss über das Messelement, um eine genaue Messung zu liefern. Höhere Durchflussraten verbessern generell die Sensoransprechzeit, aber Durchflussraten von 1 bis 2 l/min sind typischerweise ausreichend für hochwertige Sensoren. Montieren Sie Sensoren nicht an Rohrenden ohne Luftstrom und spülen Sie die Probenahmeleitungen vor Messungen unbedingt durch.
• Vermeiden Sie Kondensation in der Probenahmeleitung. Die gesamte Probenahmeleitung einschließlich Ventile und Verschraubungen muss oberhalb des Prozesstaupunkts gehalten werden, um die Bildung von Flüssigwasser zu verhindern. Verwenden Sie bei Bedarf beheizte oder begleitbeheizte Leitungen.
• Verwenden Sie das richtige Messsystem. Eine direkte Inline-Installation ist in Ordnung, wenn der Luftstrom ausreichend ist und die Temperatur nahe der Umgebungstemperatur liegt. Eine Probenahmezelle bietet Schutz für Sensoren bei heißen Gas- oder Wasserspitzen und ermöglicht die Wartung der Sensoren unter Druck.

Was ist besser: Stichprobenmessungen oder kontinuierliche Überwachung?

Beide Methoden haben ihren Zweck. Stichprobenmessungen können helfen, Probleme zu lösen, während kontinuierliche Überwachung dazu beiträgt, sie zu verhindern.

Stichprobenmessungen mit einer tragbaren Taupunktsonde und Datenlogger sind ideal für Audits, Fehlerbeseitigung und Kalibrierprüfungen. Energieeinsparungen entstehen oft durch das Ermitteln und Beheben von Lecks sowie die bedarfsgerechte Auslegung der Trocknung. Beispielsweise setzt SmartAir and Energy Oy das Vaisala Indigo80 ein, um bei Kunden, die Druckluft verwenden, Energie- und Kosteneinsparungen zu erzielen. 

Kontinuierliche Überwachung verschafft Ihnen eine Echtzeitübersicht und ermöglicht automatische Alarme, falls der Taupunkt abweicht oder ansteigt. Abweichungen oder Anstiege können auf eine Trocknerstörung, einen Signalsäulenwechsel oder einen plötzlichen Lastwechsel hinweisen. Zum Beispiel lösten im Walki-Werk in Valkeakoski Sensoren einen Alarm aus, als der Taupunkt −25 °C erreichte. Dies ermöglichte schnelle Korrekturmaßnahmen, bevor die Änderung die Produktqualität beeinträchtigte. Kontinuierliche Überwachung liefert zudem Entwicklungsdaten, die Sie für die Wartungs- und Investitionsplanung nutzen können.

Welche Qualitätsrahmen gelten für Druckluft?

Der wichtigste ISO-Standard zur Messung der Reinheit von Druckluft ist ISO 8573, der die Qualität der Druckluft in Klassen für Partikel, Wasser und Öl einteilt. Der Standard umfasst neun Bereiche, darunter Verunreinigungs- und Reinheitsklassen, sowie die tatsächlichen Testmethoden für eine Vielzahl von Variablen wie Öl, Gase, Wasser und Feuchte. Durch die Taupunktmessung weisen Sie die Einhaltung der Wasserkomponente des Standards nach.

Für hygieneentscheidende Branchen, in denen ein Risiko für mikrobielles Wachstum besteht, umfasst ISO 8573-7 lebensfähige Kontaminanten. Die Trockenheit und Reinheit der Druckluft ist eine der Hauptbarrieren gegen mikrobielles Wachstum.

Die Vorteile moderner Taupunktmessgeräte

Moderne Taupunktmessgeräte unterscheiden sich erheblich von älteren Tauspiegel-Hygrometern oder langsamen kapazitiven Sonden. Vaisala DRYCAP® Sensoren verfügen über ein äußerst empfindliches Dünnfilmpolymer, das Folgendes bietet:

• Schnelle Ansprechzeit von nass zu trocken und umgekehrt
• Langfristige Stabilität und minimaler Neukalibrierbedarf
• Hohe Beständigkeit gegenüber kondensierenden Umgebungen
• Unempfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen dank der automatischen chemischen Reinigungsfunktion
• Hervorragende Genauigkeit mit sehr geringer Hysterese
• Schnelle Ansprechzeit bei minimalen Abweichungen

Für technische Fachkräfte, die zwischen atmosphärischem Taupunkt und Drucktaupunkt umrechnen oder andere komplexe Feuchteberechnungen bzw. -umrechnungen durchführen müssen, bietet Vaisala einen kostenlosen und benutzungsfreundlichen Feuchterechner.  

Möchten Sie mehr über Druckluft- und Taupunktmessungen erfahren? Laden Sie den Leitfaden zu Druckluft herunter oder sehen Sie sich das Webinar: Grundlagen des Drucklufttaupunkts an.