Messen in der Energieanwendung

Eine Veröffentlichung der Forschungsstelle für Enegiewirt- schaft, München

Die zum Zwecke einer rationellen Energieverwendung in Industrie und Gewerbe zu ergreifenden Maßnahmen müssen auf die jeweiligen vorgefundenen Verhältnisse abgestimmt werden. Das setzt eine eingehende Analyse der betrieblichen Energieverbrauchsstruktur voraus, die nur durch gezielte Messungen durchgeführt werden kann. Ziel des vorliegenden Werkes ist es, dem Leser zunächst ein Grundwissen der Energie- und der Meßtechnik zu vermitteln. Im Anschluß daran werden Meß- und Registriergeräte beschrieben, die für die gestellten Aufgaben geeignet sind. Preisübersichten erleichtern die Auswahl. Anhand ausgewählter Beispiele aus der betrieblichen Praxis wird die Durchführung von Messungen für verschiedene Aufgabenstellungen (zur Analyse der Energieverbrauchsstruktur) demonstriert. Die Konzeption und Durchführung der Messungen, die Interpretation der Meßergebnisse und die in den Beispielfällen erreichten Einsparungen werden dabei jeweils erläutert.

Eine Veröffentlichung der Forschungsstelle für Enegiewirt- schaft, München

Autorentext
Dr. Heiner Ellebracht, Dr. Gerhard Lenz, Gislea Osterhold und Dr. Helmut Schäfer sind Geschäftsführer der eurosysteam in Heidelberg. Die Tätigkeitschwerpunkte sind Beratung bei Change Management und Mergerprozessen, Coaching und Fortbildung in systemischem Denken und Handeln.

Inhalt

0. Einführung.- 1. Grundlagen der rationellen Energiebedarfsdeckung.- 1.1 Energietechnische Grundlagen.- 1.1.1 Einige Grundbegriffe.- 1.1.2 Energetisches Betriebsverhalten von Anlagen im stationären Zustand.- 1.1.3 Energetisches Betriebsverhalten von Anlagen im instationären Zustand.- 1.1.4 Betriebstechnische Kenngrößen und Kennfelder.- 1.2 Schwerpunkte des betrieblichen Energieverbrauchs.- 1.3 Wege zur rationelleren Energieanwendung.- l.4 Möglichkeiten der Energiekostensenkung.- 2. Grundlagen des betrieblichen Messens.- 2.1 Von der Meßaufgabe zum Meßkonzept.- 2.2 Meßgröße und Meßort.- 2.3 Meßprinzip und Meßverfahren.- 2.4 Meßeinrichtung.- 2.4.1 Meßgrößenerfassung.- 2.4.2 Signalverarbeitung.- 2.4.3 Meßdaten-Ausgabe.- 2.5 Fehler beim Messen.- 2.5.1 Ursachen und Arten von Fehlern.- 2.5.2 Fehlergrenzen.- 2.5.3 Fehlerabschätzung.- 2.5.3.1 Behandlung systematischer Fehler.- 2.5.3.2 Behandlung zufälliger Fehler.- 2.5.4 Meßunsicherheit.- 2.6 Meßdatenauswertung.- 2.6.1 Bildung von Verhältniszahlen.- 2.6.2 Statistische Stichprobenanalyse.- 2.6.3 Statistische Korrelationen.- 2.6.4 Graphische Darstellungen und Analysen.- 3. Meßgeräte - Funktion - Anwendung - Preise.- 3.1 Elektrische Meßgrößen.- 3.1.1 Spannungs-, Strom- und Widerstandsmeßgeräte.- 3.1.2 Leistungsmeßgeräte, Meßkoffer und registrierende Meßgeräte.- 3.1.3 Zangenmeßgeräte.- 3.1.4 Elektrizitätszähier.- 3.1.5 Nebenwiderstände, Meßwandler und Meßumformer elektrischen Größen.- 3.1.6 Geräte Übersicht und Preistabelle.- 3.2 Druck.- 3.2.1 Einleitung.- 3.2.1.1 Definitionen und Begriffserklärungen.- 3.2.1.2 Einheiten.- 3.2.1.3 Anwendungsmöglichkeiten für Druck- und Differenzdruck - Messung.- 3.2.2 Wahl der Meßstelle.- 3.2.3 Meßgeräte.- 3.2.3.1 Flüssigkeitsmanometer.- 3.2.3.1.1 Vertikalrohrmanometer (U-Rohr-Manometer).- 3.2.3.1.2 Schrägrohrmanometer.- 3.2.3.2 Druckwaagen und Kolbendruckmesser.- 3.2.3.2.1 Ringwaage.- 3.2.3.2.2 Kolbendruckmesser.- 3.2.3.3 Federdruckmesser.- 3.2.3.4 Elektrische Druckmeßgeräte.- 3.2.3.5 Meßumformer.- 3.2.4 Geräteübersicht und Preistabelle.- 3.3 Temperaturmessung.- 3.3.1 Wärmedehnungsthermometer.- 3.3.1.1 Flüssigkeitsthermometer.- 3.3.1.2 Stabthermometer.- 3.3.1.3 Bimetallthermometer.- 3.3.2 Elektrische Thermometer.- 3.3.2.1 Meßausrüstungen für Betriebsmessungen.- 3.3.2.1.1 Temperaturfühler/Ausgleichsleitungen.- 3.3.2.1.1.1 Widerstandsfühler.- 3.3.2.1.1.2 Halbleiter Widerstandsthermometer (NTC-Widerstände).- 3.3.2.1.1.3 Thermoelemente/Ausgleichsleitungen.- 3.3.2.1.2 Schutzarmaturen für Thermoelemente und Widerstandsfühler.- 3.3.2.1.3 Meßverstärker/Linearisierer.- 3.3.2.2 Tragbare Meßgeräte.- 3.3.3 Strahlungspyrometer.- 3.3.4 Temperaturmeßfarben und -kreiden.- 3.3.5 Geräteübersicht und Preistabelle.- 3.4 Durchfluß und Strömung.- 3.4.1 Allgemeines zur Messung von Durchflüsse und Strömungen.- 3.4.2 Auswahlkriterien für Durchflußmeßgeräte.- 3.4.3 Meßverfahren zur Durchflußmessung.- 3.4.3.1 Volumetrische Meßverfahren.- 3.4.3.1.1 Unmittelbare Volumenzähler.- 3.4.3.1.2 Mittelbare Volumenzähler.- 3.4.3.1.2.1 Woltmanzähler.- 3.4.3.1.2.2 Flügelradzähler.- 3.4.3.2 Dynamische Meßverfahren.- 3.4.3.2.1 Das Wirkdruckverfahren (siehe DIN 1952).- 3.4.3.2.2 Durchflußmessung in offenen Gerinnen (Venturikanal).- 3.4.3.2.3 Schwebekörper-Durchflußmesser.- 3.4.3.2.4 Stauscheiben- und Prallplatten-Durchflußmeßgerät.- 3.4.3.2.5 Wirbel-Durchf lußmesser.- 3.4.3.2.6 Gyroskopische Messung.- 3.4.3.3 Thermische Verfahren.- 3.4.3.4 Berührungslose Verfahren.- 3.4.3.4.1 Induktive Durchflußmessung.- 3.4.3.4.2 Akustische Meßverfahren mit Ultraschall.- 3.4.3.4.3 Optische Verfahren.- 3.4.4 Messungen von Strömungen.- 3.4.4.1 Geräte zur Strömungsgeschwindigkeitsmessung.- 3.4.4.2 Bestimmung der mittleren Geschwindigkeit v über über den Rohrquerschnitt.- 3.4.5 Geräteübersicht und Preistabelle.- 3.5 Wärmemengen.- 3.5.1 Allgemeines.- 3.5.2 Theoretische Grundlagen.- 3.5.3 Meßtechnik.- 3.5.4 Gerätetechnik.- 3.5.4.1 Mechanische Wärmemengenrechner für Wasser.- 3.5.4.2 Elektrische Wärmemengenrechner für Wasser.- 3.5.4.3 Geräteauswahl.- 3.5.5 Geräteübersicht und Preise.- 3.6 Luftfeuchtigkeit.- 3.6.1 Grundlagen.- 3.6.2 Meßprinzipien der Feuchtemessung.- 3.6.3 Geräteübersicht und Preistabelle.- 3.7 Messung der Beleuchtungsstärke.- 3.8 Rauchgasmessungen.- 3.8.1 Einleitung.- 3.8.2 Meßgrößen in der Rauchgasanalyse.- 3.8.2.1 Rauchgastemperatur.- 3.8.2.2 Gasförmige Abgasbestandteile.- 3.8.2.2.1 CO2-Gehalt.- 3.8.2.2.2 CO-Gehalt.- 3.8.2.2.3 O2-Gehalt.- 3.8.2.2.4 SO2-Gehait.- 3.8.2.2.5 CO/NO2-Gehalt.- 3.8.2.2.6 Anorganische Fluor/Chlor-Verbindungen, H2S organische Verbindungen (Kohlenwasserstoffe).- 3.8.2.3 Partikelförmige Emissionen (Staub, Ruß).- 3.8.3. Meßverfahren/Meßprinzipien.- 3.8.3.1 Meßprinzipien für gasförmige Emissionen.- 3.8.3.1.1 Chemische Verfahren.- 3.8.3.1.2 Photometrie-Prinzip.- 3.8.3.1.3 Chemilumineszenz-Prinzip.- 3.8.3.1.4 Flammenionisations-Meßprinzip (PID-Verfahren).- 3.8.3.1.5 Wärmetönungs-Prinzip.- 3.8.3.1.6 Elektrochemisches Prinzip.- 3.8.3.1.7 Ultraschall-Prinzip.- 3.8.3.1.8 Magnetische Prinzipien.- 3.8.3.1.9 Wärmeleit-Prinzip.- 3.8.3.2 Meßprinzipien für partikelförmige Emissionen.- 3.8.3.2.1 Filterpapiermethode.- 3.8.3.2.2 Photometrische Staubmessung.- 3.8.3.2.3 Streulicht-Messung.- 3.8.3.2.4 ?-Strahlungsabsorption.- 3.8.4 Geräteübersicht.- 3.8.4.1 Handmeßgeräte oder transportable Meßgeräte.- 3.8.4.2 Meßgeräte für Schornsteinfeger.- 3.8.4.3 Kontinuierlich arbeitende Meßeinrichtungen für den stationären Betrieb.- 3.8.5 Durchführung der Messungen.- 3.8.5.1 Meßverfahren bzw. Meßgerät.- 3.8.5.2 Probenahme und Probegasaufbereitung.- 3.8.5.3 Handhabung des Meßgerätes.- 3.8.5.4 Auswertung der Messung.- 3.8.6 Geräteübersicht und Preistabelle.- 4. Registriergeräte - Funktion - Anwendung- Preise.- 4.1 Einführung.- 4.2 Analoge Signalkette.- 4.3 Digitale Signalkette.- 4.3.1 Meßwerterfassung und Konvertierung.- 4.3.2 Speicherung.- 4.3.3 Schnittstellen.- 4.3.4 Bus-Schnittstellen.- 4.3.5 Ein-/Ausgänge.- 5. Beispiele für praktische Durchführung von Meßaufgaben.- 5.1 Analyse des gesamtbetrieblichen elektrische Energieverbrauchs und Lastganges am Beispieleines Krankenhauses.- 5.1.1 Einführung.- 5.1.2 Planung der Messungen.- 5.1.3 Durchführung der Messungen.- 5.1.4 Auswertung der Messungen.- 5.1.5 Schlußfolgerungen.- 5.2 Thermische Betriebsverhalten von Spritzgußmaschinen.- 5.2.1 Beschreibung der untersuchten Maschinen.- 5.2.2 Beschreibung der Messung an einer Maschine.- 5.2.3 Meßergebnisse.- 5.3 Auslastung von Werkzeugmaschinenantrieben.- 5.3.1 Einführung.- 5.3.2 Durchführung der Messungen.- 5.3.3 Auswahl der Meßgrößen und Meßge…