Fraunhofer IPA und Sick

Selbstlernender Sensor erkennt Druckluft-Leckage

11. Januar 2022, 15:00 Uhr | Markus Haller
Für diesen Durchflusssensor wird eine Leckage-Erkennung entwickelt, die als zusätzliche Dienstleistung angeboten wird.
Für diesen Durchflusssensor wird eine automatische Leckage-Erkennung entwickelt, die Hersteller Sick als zusätzliche Dienstleistung anbieten will.
© SICK AG

Lecks in Druckluftanlagen führen zu hohen Energieverlusten. Sie zu suchen war bisher zu aufwendig. Ein selbstlernender Druchflusssensor soll nun Abhilfe schaffen.

In einem Entwicklungsprojekt zwischen Fraunhofer IPA und dem Sensorhersteller Sick wird dessen intelligenter Durchflusssensor um eine Leckage-Detektion erweitert. Sie basiert auf dem sogenannten Clustering: Leckagen schlagen sich in charakteristischen Kurvenverläufen von Druck, Durchfluss und Temperatur nieder. Ein selbstlernender Algorithmus wertet die Messdaten aus und löst bei einer erkannten Leckage oder einem Knick im Druckluftschlauch einen Alarm aus.

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Zum Nachrüsten konzipiert

Laut Fraunhofer IPA muss der Sensor weder mit der Maschinensteuerung der Druckluftanlage noch mit einem Industrie-PC verbunden werden. Die Auswertung der Messdaten geschieht im Sensor selbst. Benachrichtigungen über einen Störfall werden über ein kleines Display angezeigt und über Schnittstellen wie MQTT und OPC-UA abgeschickt. Zusätzlich ist der Zugriff per Web-Interface auf den Sensor möglich. Das Einlernen geschieht nach dem Prinzip des unüberwachten maschinellen Lernens, bei dem ein Mensch am Ende nur noch überprüft, ob der Algorithmus aus den vorliegenden Informationen die richtigen Schlüsse gezogen hat.

Sick will Leckage-Service einführen

Leckagen schlagen sich in charakteristischen Kurvenverläufen nieder, die ein Algorithmus erkennt und ein Alarmsignal auslöst.
Leckagen schlagen sich in charakteristischen Kurvenverläufen nieder, die ein Algorithmus erkennt und ein Alarmsignal auslöst.
© Fraunhofer IPA

»Für uns sind die Ergebnisse aus dem gemeinsamen Entwicklungsprojekt Grund genug, in zukünftigen Generationen von Durchflusssensoren unseren Kunden standardmäßig das Clustering als intelligenten Service nutzbar zu machen«, sagt Thomas Weber, Leiter Entwicklung des Bereichs »Industrial Instrumentation« bei Sick. Bisher befindet sich der zusätzliche Leckage-Service noch im Prototypen-Status. Die weitere Entwicklung zur Serienreife findet an einer Druckluft-Demonstratoranlage statt. Sie wurde am Stammsitz von Sick in Waldkirch entwickelt und an das Fraunhofer IPA nach Stuttgart verschickt.

Großes Potenzial für Energieeinsparungen

Nach Informationen des Fraunhofer-Instituts sind rund 60.000 Druckluftanlagen in Deutschland installiert, die jährlich rund 16,6 Terawattstunden Energie benötigen. Das entspricht sieben Prozent des Strombedarfs der deutschen Industrie. In einzelnen Anlagen werden durch unerkannte Leckagen, Knicke oder undichte Verbindungsstücke bis zu 30 Prozent der eingesetzten Energie verschwendet. Um die Problemstellen zu finden, gab es bisher nur sehr teure Methoden, die kaum genutzt werden. Das Marktpotenzial für einen einfach nachrüstbaren, selbstlernenden Leckage-Detektor dürfte hoch sein. Zumal er Unternehmen, die mit Druckluft arbeiten, einen einfachen Weg zur verpflichtenden Energieeinsparung nach ISO 50001 aufzeigt.


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