Druckluftqualität messen nach ISO 8573-1

Druckluft ist ein teures, aber auch unverzichtbares Medium in der industriellen, automatisierten Produktion. Umso wichtiger ist es für Anwender, stets die Qualität ihrer Druckluftanlage im Blick zu haben.

ISO 8573 ist eine international anerkannte Norm, die die wichtigsten Verunreinigungen in der Druckluft definiert. Die Umsetzung dieser Norm unterstützt die genaue Prüfung der wichtigsten Verunreinigungen in der Druckluft - Partikel, Wasser, Gas, mikrobiologi sche und Ölverschmutzungen.

Einige dieser Methoden erfordern, dass Proben in einem Labor analysiert werden. Dies ist immer mit Zeitverzögerungen verbunden und liefert dem Kunden nur eine durchschnittliche Momentaufnahme über den gemessenen Zeitraum und ist nicht immer praktikabel.

Wie also messen wir diese Verunreinigungen unter den alltäglichen, realen Betriebsbedingungen?

CS INSTRUMENTS bietet hierfür die maßgeschneiderten Lösungen für eine stationäre und mobile Überwachung. Mittels Alarmen kann signalisiert werden, dass Wartungsmaßnahmen an der Druckluft-Aufbereitung (Trockner und Filter) benötigt werden, so dass Öl, Wasser und Partikel nicht ins Druckluftnetz gelangen. Dies wiederum reduziert das Risiko der Kontamination von Endprodukten und erhöht die Prozesssicherheit und die Lebensspanne von pneumatischen Bauteilen.

Die ISO 8573 besteht aus den folgenden Teilen, die unter dem allgemeinen Titel „Druckluft Qualität“ zusammengefasst sind

ISO 8753-1: Verunreinigungen und Reinheitsklassen
ISO 8753-2: Prüfverfahren für den Ölaerosolgehalt
ISO 8753-3: Prüfverfahren für die Messung der Luftfeuchtigkeit
ISO 8753-4: Prüfverfahren für den Gehalt an festen Partikeln
ISO 8753-5: Prüfverfahren für den Öldampf- und organischen Lösungsmittelgehalt
ISO 8753-6: Prüfverfahren für den Gehalt an gasförmigen Schadstoffen
ISO 8753-7: Prüfverfahren für den Gehalt an lebensfähigen mikrobiologischen Kontamination
ISO 8753-8: Prüfverfahren für den Feststoffpartikelgehalt nach Massenkonzentration
ISO 8753-9: Prüfverfahren für den Flüssigwassergehalt

ISO 8573-1:2010 Klasse	Öl	Wasser	Feststoffpartikel
	Gesamtanteil Öl (flüssig Aerosol und Nebel)	Drucktaupunkt Dampf	Maximale Anzahl Partikel pro m3
	mg/ m3	Drucktaupunkt Dampf	0,1 - 0,5 μm	0,5 - 1 μm	1 - 5 μm
0	Gemäß Festlegung durch den Gerätenutzer, strengere Anforderungen als Klasse 1
1	0,01	<= -70 °C	<= 20.000	<= 400	<= 10
2	0,1	<= -40 °C	<= 400.000	<= 6.000	<= 10
3	1	<= -20 °C	-	<= 90.000	<= 1.000
4	5	<= +3 °C	-	-	<= 10.000
5	-	<= +7 °C	-	-	<= 100.000
6	-	<= +10 °C	-	-	-
7	-	-	-	-	-
8	-	-	-	-	-
9	-	-	-	-	-
x	-	-	-	-	-

In diesem Leitartikel konzentrieren wir uns auf die Inline-Methoden zur kontinuierlichen Erkennung von Ölaerosolen, Feuchtigkeit und Partikeln (einschließlich mikrobiologischer Verunreinigungen).

Gehalt an Ölaerosolen

Mit Blick auf die ISO 8573-2 sind verschiedene Testmethoden zur Messung des Ölaerosolgehalts zugelassen.

Die folgende Tabelle wurde aus dem ISO 8573-2-Normendokument entnommen. Die folgenden Messmethoden entsprechen einer zeit- lichen Stichprobe, dadurch können die Ergebnisse nur zur Validierung verwendet werden.

Parameter	Methode A - Voller Durchfluss	Methode B - Voller Druchfluss	Methode B2 - Teilfluss
Kontaminationsbereich	1 mg/m3 to 40 mg/m3	0,001 mg/m3 to 10 mg/m3	0,001 mg/m3 to 10 mg/m3
Max. Geschwindigkeit im Filter	Siehe 7.1.2.10	1 m/s	1 m/s
Empfindlichkeit	0,25 mg/m3	0,001 mg/m3	0,001 mg/m3
Genauigkeit	± 10% vom tatsächlichen Wert	± 10% vom tatsächlichen Wert	± 10% vom tatsächlichen Wert
Max. Temperatur	100 C°	40 C°	40 C°
Testzeit (typisch)	50 h bis 200 h	2 min bis 10 h	2 min bis 10 h
Filteraufbau	Koaleszenz-Linienfilter	Dreischichtige Membran	Dreischichtige Membran

Für Online-Messungen, die dem Benutzer eine kontinuierliche Anzeige und auch einen Hinweis auf die Spitzenverschmutzung geben, werden moderne Messsysteme wie PID-Sensortechnologien eingesetzt. Diese Sensoren bieten eine permanente, hochpräzise Öldampf- messung, indem sie die Photo-Ionen-Detektor-Methode (PID) verwenden.

Die Sensoren können einfach über einen Kugelhahn oder eine Schnellkupplung an das Druckluftsystem angeschlossen werden und die Luft kontinuierlich analysieren. Die Langzeitstabilität kann durch den Einsatz eines Katalysators gewährleistet werden, der alle in der Luft enthaltenen Kohlenwasserstoffe verbrennt, so dass die reine Luft ideal für die Nullpunktkalibrierung während des Betriebs geeignet ist.

Die Messwerte sind kontinuierlich, können aufgezeichnet werden und bei Überschreitung von Grenzwerten Alarme auslösen. Dies ent- spricht den wesentlichen Vorteilen gegenüber den temporären Messmethoden

Restölmessung – OIL-Check 400

Der Oil-Check 400 ermöglicht eine permanente, hochgenaue Messung des dampfförmigen Restölgehaltes von 0,001 mg/m3 bis 2,5 mg/m3. Durch den minimalen Messwert von 0,001 mg/m3 kann die Druckluftqualitätsklasse 1 (ISO 8573-1) überwacht werden. Das heißt, der gesamte Messbereich ist mit dem Oil-Check 400 überwachbar.

Die ISO 8573-3 befasst sich mit Prüfverfahren für die Messung der Luftfeuchtigkeit. Die folgende Tabelle wurde aus dem ISO 8573-3-Normendokument entnommen:

Tabelle 1 - Testmethoden für die Messung der Luchtfeuchtigkeit

Messmethoden sortiert nach ihrer Messgenauigkeit		Messungenauigkeit ±°C	Bereich für die Luftfeuchtigkeit Angabe als Drucktaupunkt ° ° C.								Bemerkung
Methode	Tabelle		-80	-60	-40	-20	0	+20	+40	+60
Spectroscopic	2	a									Die Nachweisgrenze für Wasserdampf liegt bei etwa 0,1 x 10-6 bis 1 x 10-6 b
Kondensation	3 und 4	0,2 bis 1,0
Chemisch	5	1,0 bis 2,0
Elektrisch	6, 7 und 8	2,0 bis 5,,0
Psychrometer	9	2,0 bis 5,0
a Die Messungenauigkeit ist bis jetzt noch nicht in Grad Celsius verfügbar. b Volumenanteil. c Drucktaupunkt in ISO 7183.

Die Spektroskopie- und Kondensationsmethoden sind sehr genau, aber auch sehr teuer, wenn sie als kontinuierliche Messlösungen verwendet werden. Die chemischen und Psychrometer sind Stichproben, die nicht für kontinuierliche Messungen verwendet werden können.

Die am häufigsten verwendete Methode zur Messung von Luftfeuchtigkeit und Taupunkttemperaturen ist daher die elektrische Metho- de. Die am häufigsten verwendeten Sensoren in dieser Kategorie sind Sensoren, die die Kapazitätsänderung bei unterschiedlichen Luftfeuchtigkeiten messen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass diese Sensoren den größten Messbereich mit sehr hohen Genauig- keiten und Wiederholbarkeiten bieten.

Diese Sensoren können auch einfach über einen Kugelhahn oder eine Schnellkupplung installiert werden und liefern kontinuierliche Messungen, die aufgezeichnet und/oder zur Auslösung von Alarmen bei Überschreitung von Grenzwerten verwendet werden können.

Restfeuchte – Taupunktsensor FA 510

Der FA 510 misst den Drucktaupunkt bis -80°Ctd. Auch hier sorgt die kontinuierliche Messung dafür, dass bei Versagen der Druck- lufttrockner sofort ein Alarm ausgelöst werden kann. Der Senor ermöglicht dabei eine permanente Überwachung des Druckluft-Trock- ners.

Die ISO 8573-4 befasst sich mit Prüfverfahren für den Feststoffpartikelgehalt. Die folgende Tabelle wurde aus dem ISO 8573-4-Normendokument entnommen:

Methode	Anwendbarer Konzentrationsbereich particles/m³	Anwendbarer Feststoffpartikeldurchmesser μm
		< 0,1	0,5	1	< 5
Laserpartikelzähler	0 - 10⁵
Kondensationskernzähler	10² - 10⁸
Analysator für Teilchenmobilität	-
SMPS Spektometer/ Partikelgrössenspektometer	10² - 10⁸
Probenahme auf der Membrano- berfläche in Verbindung mit einem Mikroskop	0 - 10³

Die am häufigsten verwendete Prüfmethode zur Messung des Feststoffpartikelgehalts wird durch Zählen der Partikel, mittels eines Laserpartikelzählers, realisiert. Die Sensoren können einfach über einen Kugelhahn oder einen Schnellkuppler an das Druckluftsystem angeschlossen werden und die Luft kontinuierlich analysieren. Die Genauigkeit wird durch die Größe der verwendeten Laserdiode und Optik sowie durch die Durchflussrate durch das Gerät beeinflusst. Je höher das Luftvolumen, das zu einem bestimmten Zeitpunkt analysiert werden kann, desto höher ist die erreichte Genauigkeit.

Einige Laserpartikelzähler messen nur bis zu einer Partikelgröße von 0,3 μm (Mikrometer). Dies ist für die Lebensmittelindustrie nicht ausreichend, da Partikelgrößen bis hinunter zu 0,1μm erfasst werden müssen, um die ISO 8573-1 Klasse bestimmen zu können.

Partikelzähler PC 400

Der hochpräzise, optische Partikelzähler PC 400 misst Partikel ab einer Größe von 0,1 μm und ist somit für die Überwachung der Druckluftqualitätsklasse 1 (ISO 8573-1) geeignet.

Das Herzstück der Druckluftqualitätsmessung ist der Bildschirmschreiber DS 500. Dort werden die Messdaten der Sensoren für Restöl, Partikel und Restfeuchte gemessen und dokumentiert. Auf dem 7“ Farbdisplay werden die Messwerte grafisch dargestellt.

Mit einer einfachen Fingerbewegung können die Kurvenverläufe seit Start der Messung angesehen werden. Der integrierte Datenlogger speichert die Messwerte sicher und zuverlässig. Für jeden gemessenen Parameter kann der Grenzwert frei eingegeben werden. 4 Alarmrelais stehen für die Alarmierung bei Grenzwertüberschreitung zur Verfügung. Optional kann das DS 500 mit bis zu 12 Sensoreingängen ausgerüstet werden.

Zur Anbindung an übergeordnete Systeme besitzt das DS 500 eine Ethernet-Schnittstelle sowie eine RS 485-Schnittstelle. Die Kommunikation erfolgt über das Modbus-Protokoll.