| | Die Erläuterungen, was denn der Terminus Industrie 4.0 konkret bedeute, beschränken sich üblicherweise auf die Stichworte ‚Vernetzung‘ und ‚Internet der Dinge‘. Eher selten wird angesprochen, dass für sich selbst regulierende Systeme selbstverständlich im ersten Schritt das Erfassen von Informationen gehört.
Ändern kann man nur, was messtechnisch zugänglich ist - wer einen Verfahrensablauf über eine Pumpe kontrollieren will, braucht zum einen aktuelles verlässliches Datenmaterial und zum anderen eine möglichst intelligente Verknüpfung und Interpretation dieser Daten: Sensoren liefern Daten, Mikrochips mit hinterlegter Software interpretieren sie, Stellglieder setzen deren Befehle um.
Um auch hier technische Benchmarks anbieten zu können, unterhält der Pumpenhersteller Grundfos finanziell und personell gut ausgestattete eigene Forschungs- und Entwicklungsabteilungen, die sich mit Motoren, Frequenzumformern, Sensoren, Mikrochips und deren Programmierung beschäftigen.
Bei der ‚Direct Sensors‘ genannten Entwicklung handelt es sich um einen mikromechanischen Halbleiter-Sensor (MEMS, Mikro-Elektro-Mechanisches System), der in einer eigenen Wafer-Fabrik der Reinheitsklasse 10 produziert wird.
Die 2-in-1-Sensoren erfassen den Durchfluss, den Druck oder den Differenzdruck und generieren zugleich ein Temperatursignal. Interessant ist: Durch die zeitgleiche Messung der Temperatur kann deren Einfluss auf die Druckmessung unmittelbar korrigiert werden. Mit Hilfe eines Mikroprozessors werden die Messsignale kalibriert und weiterverarbeitet; sie stehen dann als analoges oder auch digitales Signal für eine Regelung oder eine SPS zur Verfügung.
Für den industriellen Einsatz hat Grundfos die Baureihe IDS (Industrial Direct Sensors) entwickelt. Diese Sensoren (Durchfluss-Sensoren VFI, Druck-Sensoren RPI / RPI+T und Differenzdruck-Sensoren DPI / DPI+T) zeichnen sich besonders durch diese Eigenschaften aus:
• robuster Aufbau in Edelstahl für den industriellen
Einsatz
• erweiterte Spezifikation hinsichtlich Temperatur-
einsatzbereich, Druckbeständigkeit und Schutzart
• Industrie-Signale 4-20 mA bzw. 0-10 V und
Standard-Spannungsversorgung 13-30 VDC
• erweiterte Messbereiche für Durchfluss, Druck
und Differenzdruck.
Der Einsatzbereich der Durchfluss-Sensoren VFI (Vortex Flowsensor Industry) wurde z. B. auf Messbereiche bis zu 240 m³/h in DN 100 erweitert.
Die besondere Innovation ist das direkte Messen auf einem Silicium-Chip. Im Gegensatz zu konventionellen Sensoren, die entweder aufwendig gekapselt oder ungeschützt dem Medium ausgesetzt sind, sorgt eine porenfreie Oberflächenbeschichtung aus amorphem Metallglas für einen dauerhaften Schutz des Sensor-Chips (Silicoat-Technologie).
Diese Technologie ermöglicht durch den Verzicht auf die Kapselung ein sehr kompaktes Design, was zugleich ein hervorragendes Preis/Leistungs-Verhältnis ermöglicht. Der quasi unmittelbare Kontakt zum Medium gewährleistet zudem eine schnelle Ansprechzeit, eine akkurate Messung mit großer Bandbreite sowie eine hohe Wiederholgenauigkeit.
Fazit: Die fünf Sinne des Menschen haben in der Pumpentechnik sozusagen eine Äquivalenz: Durchfluss, Druck, Differenzdruck, Temperatur und Feuchte sind für die Auslegung und den sicheren Betrieb einer Pumpe wichtige Parameter, die über dafür geeignete Sensoren erfassbar sind.
Denn man kann sich in der Technik nur auf das verlassen, was man permanent nachprüft. Das gilt auch für Pumpen: Die ständige Kontrolle des Ist-Zustandes von Pumpen über geeignete Sensoren hilft dem Betreiber, unzulässige Betriebszustände zu erkennen – das mindert Verschleiß und Schäden, verlängert die Standzeit. Nicht zuletzt spart ein kontrollierter Betrieb elektrische Energie ein; im Zeichen der Energiewende ein wichtiger Punkt.
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Direct Sensors.
(Bild: Grundfos)
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