Schiffsmotor Ladeluftfilter Differenzdruckmessung
Hallo,
ich bin gerade in einem Pflichtpraktikum, meine Aufgabe ist es, einen Differenzdrucksensor durch 2 Absolut/Relativdrucksensoren auszutauschen. Diese sollen im Ladeluftkanal vor und nach einem Filter installiert werden, dass man registrieren kann, wenn der Filter verdreckt/verstopft ist. Ich habe folgenden analogen piezoresistiven Drucksensor im Auge: Danfoss MBS 3050. Ich benötige diesen in einem Messbereich von 0-10Bar und mit einer Genauigkeit von 0,1%FS bzw 10mbar Genauigkeit. Das Problem ist, dass die Genauigkeit mit 50mbar/0.5%FS angeben ist. Hiervon sind 0.2% Nichtlinearität(diese kann ich komplett herausrechnen) und mindestens 0.2% thermischer Natur(siehe Anhang). Die Frage ist, muss ich die thermischen Effekte überhaupt berücksichtigen, da sich die Temperatur an beiden Sensoren gleichermaßen ändert? Werden beide Sensoren in die gleiche Richtung ungenau, sodass die Differenz gleich bleibt, oder kann es sein das ein Sensor 0.1% weniger und der andere 0.1% mehr anzeigt? Ich hoffe ihr könnt mir weiter helfen. Danfoss konnte es zumindest nicht. Also wenn irgendwer von euch sich mit Sensorgenauigkeit auskennt, lasst mich bitte eure Einschätzungen wissen.
Mit freundlich Grüßen
34 Antworten
@GaryK an sich gibt es schon aktzeptable Differenzdrucksensoren für 190€ aus China, das Problem ist, das sie keine Offshore(ABS) Zulassung haben und somit nicht verbaut werden dürfen, der Billigste der die Anforderungen erfüllt kostet über 1000€. Ich habe mal die Aufgabenstellung angehängt.
Hast du auch mal nach "DNV" Zulassung geschaut? Die findest du deutlich öfter. Und ja, solche Zulassungen kosten. Leider.
@GaryK Ich merk du kennst dich aus, aber auch die sind teuer, sofern es da keinen für 300€ oder so gibt müssen wir Differenzdrucksensoren erstmal vergessen und uns 2 Absolutdrucksensoren widmen. Ja sie wären die Sauberere Lösung aber eine hochgenaue Messung auf 1mbar ist einfach nicht erforderlich, ich habe die Mittel dafür erhalten, es Spottbillig zu ersetzten und das ist auch mein Ziel. Meine Chefs rechnen mit einer 50%tigen Erfolgschance. Es hängt halt alles davon ab wie parallel die Messungenauigkeiten der beiden Sensoren verlaufen. Leider kommen die Sensoren erst in ein paar Wochen an und somit versuche ich die ganze Zeit selber Informationen einzuholen z.B. durch Lieferanten anrufen usw... aber keiner kann mir da weiterhelfen. Ich hab die Hoffnung, dass sich hier einer im Forum mit den Messungenauigkeiten ein wenig auskennt und mir eine Abschätzung geben kann, ob der Differenzfehler wesentlich geringer sein kann als der Absolutfehler, welcher angegeben ist.
Die Frage ist schnell beantwortet: Kann ja, aber garantieren wird es Dir niemand.
Ich weiß, es ist eine Sch-Antwort, aber die Hersteller nennen die Toleranzbänder, in denen sich jedes einzelne Exemplar bewegt. Was Du suchst, sind paarweise selektierte Sensoren. Wenn ein Hersteller das anbietet, dann kostet das auch entsprechend. Da ist ein Differenzdrucksensor wahrscheinlich gleich die bessere Wahl.
Zitat:
@Rael_Imperial schrieb am 15. September 2022 um 09:48:04 Uhr:
Die Frage ist schnell beantwortet: Kann ja, aber garantieren wird es Dir niemand.Ich weiß, es ist eine Sch-Antwort, aber die Hersteller nennen die Toleranzbänder, in denen sich jedes einzelne Exemplar bewegt. Was Du suchst, sind paarweise selektierte Sensoren. Wenn ein Hersteller das anbietet, dann kostet das auch entsprechend. Da ist ein Differenzdrucksensor wahrscheinlich gleich die bessere Wahl.
ja okay, ich werde wohl selber mal messen müssen und Testungen am Motor vornehmen, die 50k verbraten sich nicht von alleine ;(
Zitat:
@Praktikant schrieb am 15. September 2022 um 08:27:30 Uhr:
@GaryK Ich merk du kennst dich aus, aber auch die sind teuer, sofern es da keinen für 300€ oder so gibt müssen wir Differenzdrucksensoren erstmal vergessen und uns 2 Absolutdrucksensoren widmen.
Was technisch nicht funktionieren wird. Hat es "noch nie", jedenfalls in keinem einzigen meiner Projekte. Kannst du auch rechnen - 0.x% Fehler vom Endwert mal zwei ist weit höher als ein Differenzdruck mit 0.x% vom Endwert als Fehler der physikalisch ermittelten Differenz beider Drücke.
Das Prinzip "Differenzdruckaufnehmer" nutzt man auch zur Füllstandsermittlung in Kesseln bzw. Lagertanks. Bei guten Füllständen - kein Thema. Aber wenn die nahezu leer sind und vor allem wenn Gradienten kommen, dann kannste zwei Absolutdruckaufnehmer vergessen.
Was technisch nicht funktionieren wird. Hat es "noch nie", jedenfalls in keinem einzigen meiner Projekte. Kannst du auch rechnen - 0.x% Fehler vom Endwert mal zwei ist weit höher als ein Differenzdruck mit 0.x% vom Endwert als Fehler der physikalisch ermittelten Differenz beider Drücke.
@GaryK Das sind ja prima Aussichten... also meine Vorgabe sind 10mbar Genauigkeit aber ehrlicherweise wären 20mbar Abweichung auch kein Problem. Also du weisst nicht wie Synchron die Temperaturbedingt gleichermaßen ungenau werden? es kann also sein das bei beiden die Temperatur ansteigt, aber der eine Sensor ne postive Abweichung hat und der andere eine negative?
Siehe oben: Es könnte so sein, wird Dir aber niemand garantieren.
Bei einer einmaligen Anwendung an einem einzigen Motor kannst Du die Sensoren natürlich selektieren, aber Du sprachst ja von einer (Quasi-)Serie. Über welche Stückzahlen reden wir hier eigentlich?
(Ich arbeite in der PKW-Entwicklung. Da habe ich gerade den Fall, dass ein Fahrzeugtyp nicht auf ein neues Steuergerät umgestellt werden soll, weil sich das wegen der kleinen Stückzahlen (20.000) nicht lohnt.)
Zitat:
@Praktikant schrieb am 15. September 2022 um 10:38:12 Uhr:
@GaryK Das sind ja prima Aussichten... also meine Vorgabe sind 10mbar Genauigkeit aber ehrlicherweise wären 20mbar Abweichung auch kein Problem.
Du musst zwei Sachen berücksichtigen - die Viskosität von Gasen steigt mit zunehmender Temperatur, während die Dichte zugleich sinkt. In "engen" Filtern hast du zwingend laminare Strömung, damit geht die Viskosität rein.
Das zweite ist - rechne aus was 2 x 5 mbar bei den von dir genannten Drücken an Absolutdruckgenauigkeit erfordert. Die zudem vollkommen synchron gelesen werden müssen. Du suchst einen Differenzdrucksensor. Und du kannst erst mal auch einen ohne die entsprechende Zulassung kaufen wenns um den "Proof of Concept" geht.
Zitat:
@Rael_Imperial schrieb am 15. September 2022 um 20:07:51 Uhr:
Siehe oben: Es könnte so sein, wird Dir aber niemand garantieren.
Bei einer einmaligen Anwendung an einem einzigen Motor kannst Du die Sensoren natürlich selektieren, aber Du sprachst ja von einer (Quasi-)Serie. Über welche Stückzahlen reden wir hier eigentlich?(Ich arbeite in der PKW-Entwicklung. Da habe ich gerade den Fall, dass ein Fahrzeugtyp nicht auf ein neues Steuergerät umgestellt werden soll, weil sich das wegen der kleinen Stückzahlen (20.000) nicht lohnt.)
Also 20.000 schaffen wir in Jahren nicht, bei uns laufen höchstens 2 Pro Woche vom band, pro Motor bis zu 4 Ladeluftkühler, also 8 Sensoren. Aber das aktuelle Modell des Sensors wird nicht mehr hergestellt also müssen wir so oder so umsteigen. Die Führungsebene hat entschieden, dass ich mit den billigen Sensoren experimentieren soll und wenn die sich beim Test ausreichend schlagen werden die verbaut, wenn nicht dann ein Differenzdrucksensor für über 1000€. Die Ersparnis pro Motor ist dann alleine schon über 3000€, da bezahlen sich meine 50k Budget schnell ab.
Zitat:
@GaryK schrieb am 15. September 2022 um 22:15:47 Uhr:
Zitat:
@Praktikant schrieb am 15. September 2022 um 10:38:12 Uhr:
@GaryK Das sind ja prima Aussichten... also meine Vorgabe sind 10mbar Genauigkeit aber ehrlicherweise wären 20mbar Abweichung auch kein Problem.Du musst zwei Sachen berücksichtigen - die Viskosität von Gasen steigt mit zunehmender Temperatur, während die Dichte zugleich sinkt. In "engen" Filtern hast du zwingend laminare Strömung, damit geht die Viskosität rein.
Das zweite ist - rechne aus was 2 x 5 mbar bei den von dir genannten Drücken an Absolutdruckgenauigkeit erfordert. Die zudem vollkommen synchron gelesen werden müssen. Du suchst einen Differenzdrucksensor. Und du kannst erst mal auch einen ohne die entsprechende Zulassung kaufen wenns um den "Proof of Concept" geht.
Ich merk schon du bist von den Differenzdrucksensoren zu begeistert um sie loszulassen. Du musst dir Vorstellen ich kann mit der Software machen was ich will, ich kann bei bestimmten Temperaturen bestimmte Offsets einstellen, ich kann die Ausgangskennlinien direkt verwenden ohne einer Gerade, ich kann die Signale über stunden glätten, mitteln und integrieren um Schwankungen und Hysteresen auszugleichen. Mein Ziel ist der Proof of Concept von meinem "digitalen Differenzdrucksensor". Also die Drücke müssen nicht sehr synchron gemessen werden, das Ding verschmutzt über Monate, da kann ich ruhig über länge Zeiträume als 10sec Mitteln. Zu den laminaren Strömungen, welchen Abstand empfielst du hinter dem Ladeluftkühler zum Sensor damit diese keine Rolle mehr spielt und das selbe Problem hätte man ja auch beim Differenzdrucksensor.
Es sieht ja so aus, dass die in Frage kommenden Sensoren unter anderem deshalb so teuer sind, weil sie eine maritime Zulassung haben. Das wird bei Absolutdrucksensoren nicht anders sein als bei Differenzdrucksensoren.
Mal eine ketzerische Frage: Müssen die denn die maritime Zulassung haben oder ginge es auch ohne? Als PKW-Entwickler denke ich da natürlich an Automotive-Sensoren, die massenhaft zu günstigen Preisen hergestellt werden und auch so einiges an Umwelteinflüssen aushalten müssen (Temperatur, Vibration, diverse Medien, ...). Und Differenzdrucksensoren werden im Auto z. B. beim DPF oder bei BMWs Valvetronic eingesetzt. Wäre das evtl. eine Option?
Zitat:
@Rael_Imperial schrieb am 16. September 2022 um 10:47:32 Uhr:
Es sieht ja so aus, dass die in Frage kommenden Sensoren unter anderem deshalb so teuer sind, weil sie eine maritime Zulassung haben. Das wird bei Absolutdrucksensoren nicht anders sein als bei Differenzdrucksensoren.Mal eine ketzerische Frage: Müssen die denn die maritime Zulassung haben oder ginge es auch ohne? Als PKW-Entwickler denke ich da natürlich an Automotive-Sensoren, die massenhaft zu günstigen Preisen hergestellt werden und auch so einiges an Umwelteinflüssen aushalten müssen (Temperatur, Vibration, diverse Medien, ...). Und Differenzdrucksensoren werden im Auto z. B. beim DPF oder bei BMWs Valvetronic eingesetzt. Wäre das evtl. eine Option?
TATSÄCHLICH war der alte Differnzsensor für 343€ einer ohne Zulassung, der wurde aber nur mit Sondergenehmigungen in ein paar Testmotoren auf dem Feld verwendet, also ja wir müssen welche mit offshore zulassungen verwenden, nur interessehalber, was zahlt ihr für nen Differenzdrucksensor wenn ihr den in rauen Stückzahlen bestellt?
Zitat:
@Praktikant schrieb am 16. September 2022 um 08:27:06 Uhr:
Ich merk schon du bist von den Differenzdrucksensoren zu begeistert um sie loszulassen. Du musst dir Vorstellen ich kann mit der Software machen was ich will, ich kann bei bestimmten Temperaturen bestimmte Offsets einstellen, ich kann die Ausgangskennlinien direkt verwenden ohne einer Gerade, ich kann die Signale über stunden glätten, mitteln und integrieren um Schwankungen und Hysteresen auszugleichen.
Nein, andersrum. Ich hab zu viel Scheisse aus der Differenz zweier Absolutdrucksensoren gesehen, die quasi genau das selbe machen. Mathematisch ja, aber eben nicht messtechnisch-praktisch.
Wenn du "Stückzahl" brauchst -> frag Siemens, Endress & Hauser, Kistler, WIKA und Co an. Bzw. was es kostet einen "tauglichen" Sensor einer Zertifizierung für "maritim" zu unterziehen. Oder Ihr kauft so einen Sensor ein und macht / lasst den jeweiligen Nachweis selbst erbringen - dann gehört euch das Zeugnis dazu, nicht dem eigentlichen Hersteller.
Guck dich beim DPF um - auch da werden Differenzdrucksensoren zur Messung des Abgasdrucks über den Filter eingesetzt. Was übrigens bei Stückzahl spottbillig ist - siehe https://www.autodoc.de/bosch/8449965
Edit: Keller Sensoren gehen auch, siehe https://keller-druck.com/.../serie-pd-33x ... das ist der Bautyp, den du wahrscheinlich suchst.
Zitat:
@Praktikant schrieb am 16. September 2022 um 10:56:01 Uhr:
nur interessehalber, was zahlt ihr für nen Differenzdrucksensor wenn ihr den in rauen Stückzahlen bestellt?
Ich bestelle gar nicht, das machen die Hersteller.
Mein spontaner Gedanke war aber unter 10 €, was der Link von Gary ja bestätigt (auch wenn es auf den ersten Blick nicht so aussieht, aber ich rechne grob mit einem Faktor 7 zwischen OEM-Einkauf und Endkundenpreis.)