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Differenzdruck: Worum es sich dabei handelt und weshalb es Sie interessieren sollte

Von Bill Rosckes und LaJean Larsen, Anwendungsingenieure Donaldson Torit 

Welcher Entstaubungsanlagenbesitzer und/oder -betreiber möchte keine niedrigeren Gesamtemissionen, längere Filterlebensdauer oder Drucklufteinsparungen sehen? Doch Vielen fehlt ein grundlegendes Verständnis des Differenzdrucks, der sie zu den Veränderungen führen kann, die ihnen helfen würden, diese Einsparungen zu realisieren. Dieser Artikel befasst sich mit dem Differenzdruck in Bezug auf Trockenentstaubungssysteme.

Was ist Differenzdruck?

Differenzdruck ist der Druckunterschied von der Schmutzseite (Filterseite oder Schmutzluftkammer) zur Reinseite (Reinluftkammer) einer Entstaubungsanlage. Er ist ein Maß für alle Widerstände gegen die Luftströmung zwischen den beiden Kammern der Entstaubungsanlage und schließt in der Regel den Verlust durch die Öffnungen der Rohrplatte, den Widerstand des sauberen Filtermediums und den Widerstand des auf dem Filtermedium gesammelten Staubs ein.

Was sagt uns der Differenzdruck?

Änderungen des Differenzdrucks sind ein Hinweis auf physikalische Veränderungen in den Filtern. Ein plötzlicher Abfall des Differenzdruckverlusts kann uns warnen, dass ein Filterleck oder ein Bruch aufgetreten ist. Ein plötzlicher Anstieg des Differenzdruckverlusts kann ein Anzeichen dafür sein, dass unser Reinigungssystem nicht mehr funktioniert oder eine Materialabgabevorrichtung nicht mehr ordnungsgemäß funktioniert.

Ein allmählicher Anstieg des Differenzdruckverlusts kann ein Ergebnis des zusätzlichen Widerstandes sein. Der akkumulierte Staub auf den Filtern ist auf den Luftstrom gerichtet, der durch die Entstaubungsanlage fließt. Sie können den Wert dieses Widerstands verwenden, um den relativen Zustand der Filter zu bestimmen, wenn sich Staub auf den Filtern ansammelt, und um die Filter bei Bedarf einzuschalten.

Wie misst man den Differenzdruck?

Der Differenzdruck wird unter Verwendung einer Vielzahl von Messgeräten gemessen, einschließlich: Magnehelic®-Messgeräte*, Photohelic®-Messgeräte* oder digitale elektronische Druckverlustanzeigen. Diese Messgeräte messen typischerweise den Differenzdruck in der Einheit Zoll Wassersäule ("wg), obwohl andere Skalen wie mm Wasser, mm Quecksilber oder Pascal ebenfalls verwendet werden.

Messgeräte wie das Magnehelic-Messgerät messen den Differenzdruck, haben aber keine elektronischen Steuerungsmöglichkeiten. Andere Messgeräte wie das Photohelic-Messgerät oder digitale elektronische Druckverlustanzeigen können sowohl den Differenzdruck messen als auch die Möglichkeit bieten, einen Ausgang zur Steuerung der Filterreinigung auf der Basis des Differenzdrucks zu verwenden.

Wie funktioniert ein herkömmliches Reinigungssystem?

Ein herkömmliches Reinigungssystem für die Filter in Entstaubungsanlagen verwendet Druckluft. Das Reinigungssystem besteht aus einem Luftverteiler, der an der Entstaubungsanlage montiert und an eine Druckluftversorgung angeschlossen ist. An dem Verteiler sind Membranventile angebracht, die Röhren (Blasrohre) aufweisen, die in die Entstaubungsanlage eintreten und mit jedem Filtersatz aufgereiht sind. In jedem Membranventil befindet sich eine Gummimembrane, die auf beiden Seiten des Membranventils den gleichen Druck hält und den Verteiler von jedem Blasrohr abdichtet.

An der Entstaubungsanlage ist ebenfalls ein Magnetventilgehäuse angebracht, das im Allgemeinen die gleiche Anzahl an Magnetventilen und Membranventilen aufweist. Ein Rohr, in der Regel mit einem Durchmesser von 0,25 Zoll, verbindet jedes Magnetventil mit einem Membranventil.

Wie kann man mit dem Differenzdruck die Filterreinigung steuern?

Der von einem Photohelic-Messgerät oder anderen elektronischen Druckverlustanzeigern gemessene Differenzdruck kann Ihnen erlauben, niedrige und hohe Einstellpunkte zu verwenden, um den Reinigungszyklus zu steuern, sodass er nur startet, wenn der Differenzdruck einen hohen Punkt erreicht, und stoppt, wenn der Differenzdruck einen niedrigen Sollwert erreicht.

Zum Beispiel: Wenn die hohe Einstellung 4-Zoll-Wassersäule und die niedrige Einstellung 2-Zoll-Wassersäule beträgt, startet der Reinigungszyklus, wenn der Differenzdruck 4-Zoll-Wassersäule erreicht und läuft weiter, bis der Differenzdruck die niedrige Einstellung von 2-Zoll-Wassersäule erreicht und dann stoppt. Die Reinigung beginnt erst wieder, wenn der Differenzdruck 4-Zoll-Wassersäule erreicht.

Die Vorteile der Reinigung auf Basis des Differenzdrucks umfassen Möglichkeiten zur Einsparung von Druckluft, niedrigere Gesamtemissionen, eine längere Lebensdauer von Magnetventilen und Membranventilen und möglicherweise eine längere Filterlebensdauer. Wenn die Entstaubungsanlage nur dann reinigt, wenn der Differenzdruck einen hohen Sollwert überschreitet, ist der Verbrauch an teurer Druckluft geringer, als wenn das Reinigungssystem kontinuierlich läuft. Wenn Filter nur bei Bedarf gereinigt werden, bedeutet dies, dass sie weniger häufig durch Impulse bewegt werden, sodass es länger dauert, bis der gesamte Verschleiß durch die Impulse die Filter beschädigt. Wenn die Filter dazu hochwertige Oberflächenfiltrationsfilter sind, ist jeder Impuls beim Reinigen effektiver und Sie benötigen weniger Impulse, um den Sollwert für den niedrigen Differenzdruck zu erreichen. Diese Verringerung der Impulsfrequenz hat den zusätzlichen Vorteil, dass eine effektive Staubschicht auf dem Filter verbleibt, um den durchschnittlichen Wirkungsgrad zu erhöhen. Da der Filter durch Impulse gereinigt werden kann, wenn die Erhöhung des Differenzdrucks durch eine übermäßige Staubbelastung erzeugt wird, läuft die Entstaubungsanlage länger mit einem höherem Wirkungsgrad.

Die **Delta-P Plus®-Steuerung verfügt ebenfalls über eine Stillstandsreinigung, mit der Sie die Filter reinigen können, nachdem Sie den Hauptlüfter von der Entstaubungsanlage getrennt haben. Sie können die Zeitdauer einstellen, über die die Filter gereinigt werden sollen, und das Gerät schaltet sich automatisch ab, wenn die Zeit abgelaufen ist. Dieses Merkmal ist sehr vorteilhaft, da die Reinigung der Einheit nicht versehentlich über Nacht eingeschaltet werden kann, während ein Prozess nicht läuft, was die Filter möglicherweise beschädigen und unnötig Druckluft verbrauchen könnte. Wenn diese Funktion verwendet wird, sollte ein Einlass-Absperrschieber an der Einlassrohrleitung angebracht sein und dieser sollte während der Stillstandsreinigung geschlossen sein. Das Schließen des Absperrschiebers wird die Fähigkeit des Staubs einschränken, aus dem Einlass überzugehen, ohne dass der Lüfter ansaugt.

Da jede Anwendung anders ist, hängt die Einstellung der Reinigungssteuerung von der Art des erzeugten Staubs, der Belastung der Filter und den Stunden der Verwendung pro Tag ab. Zum Beispiel: Eine sehr feine, gleichmäßige Staubpartikelgröße mit starker Belastung der Filter, wie durch Laser- oder Plasmaschneiden, kann einen kontinuierlichen Reinigungszyklus vorschreiben, um es den Filtern zu ermöglichen, sich zu erholen, wenn der Differenzdruck zu steigen beginnt. Ein Staub, der eine größere Partikelgröße (keine Partikel unter einem Mikrometer) und einen breiten Bereich von Partikelgrößen aufweist, kann mit Niedrig- und Hoch-Einstellungen eingerichtet werden, sodass die Entstaubungsanlage nur abpulst, wenn dies erforderlich ist. Dies kann für jeden Arbeiter vorteilhaft sein, der sich während der Reinigungszyklen möglicherweise in der Nähe der Entstaubungsanlage aufhalten muss.

Welche weiteren Auswirkungen hat der Differenzdruck?

Bei der Auswahl von Lüftern für eine bestimmte Anwendung müssen Sie einige Annahmen für einen typischen Differenzdruck treffen, in der Regel 4- bis 5-Zoll-Wassersäule. Dieser angenommene Differenzdruck plus eventuellem zusätzlichen statischen Verlust in der Rohrleitung vor und nach der Entstaubungsanlage bestimmt die gesamte statische Anforderung für den Lüfter. Wenn der geschätzte statische Druckverlust 3 Zoll beträgt und der geschätzte Differenzdruckverlust über den Filtern am Ende der Lebensdauer 5 Zoll beträgt, empfiehlt sich möglicherweise ein Lüfter mit einer statischen Kapazität von 9 bis 10 Zoll Wassersäule bei der erforderlichen Luftströmung. Dies ermöglicht es dem Lüfter, den Differenzdruck auf die Filter zu bewältigen, wenn sie beginnen, Staub aufzubauen. Da saubere Filter keinen statischen Widerstand von 5 Zoll haben, empfehlen wir eine Steuerungsklappe oder einen Frequenzumrichter (VFD) am Motor, damit Sie die Luftmengen auf Konstruktionsebene halten können, sodass das System die Auffanggeschwindigkeit an der Haube hält und Geschwindigkeit in den Rohrleitungen überträgt und den Konstruktionsfluss zur Entstaubungsanlage trägt.

Wenn Sie sich erkundigen, wann Filter in Ihrer Entstaubungsanlage gewechselt werden müssen, wird oft der Vorschlag gemacht, wenn der Differenzdruckwert über den Filtern die Kapazität überschreitet, die für die Lüfterauswahl vorgesehen ist (5 Zoll in unserem Beispiel), und wenn die Filter nicht mehr auf den niedrigen Differenzdruckwert gereinigt werden können. Zu diesem Zeitpunkt ist es notwendig, Filter zu wechseln, um den Konstruktionsfluss wiederherzustellen. Wenn das System mit einem Differenzdruck arbeitet, der höher ist als in der Lüfterauswahl berücksichtigt, kann ein Saugleistungsverlust an der Haube auftreten, die den erzeugten Staub aufnimmt. Die Aufnahmeeffizienz wäre dann nicht mehr akzeptabel, obwohl dies nicht immer der Fall ist.

Wenn der Lüfter statisch genug ist, kann der Differenzdruck keine unmittelbaren Probleme bei der Staubaufnahme verursachen. Wenn dies der Fall ist, müssen die Filter nicht sofort gewechselt werden, und die oberen und unteren Sollwerte der Reinigungssteuerung können nach oben angepasst werden.

Obwohl Entstaubungsanwendungen und -szenarien stark variieren, würden die meisten Betreiber von einem besseren Verständnis des Differenzdrucks profitieren. Informierte Betreiber haben die Möglichkeit, etwas zu bewirken und das Unternehmensergebnis positiv zu beeinflussen.

*Magnehelic und Photohelic sind eingetragene Marken von Dwyer Instruments, Inc.

**Delta-P Plus ist eine eingetragene Marke von Donaldson Torit.​

Wir können Ihnen helfen, die optimale Lösung für Ihre Anwendung zu finden.

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