Schwingungsmessungen an Kolbenkompressoren erweisen sich aufgrund der natürlichen mechanischen Bewegung dieser Art von Maschinen als schwierig. Es gibt jedoch einige wichtige Bauteile, die auf Veränderungen im Schwingungsverhalten überwacht werden sollten.
Gehäuseschwingungen (Rahmenschwingungen)
Gehäuseschwingungen entstehen durch verschiedene Kräfte und Bewegungen im Inneren der Maschine und sind Teil des normalen Betriebszustands. Da die Kolben hin- und hergetrieben werden, schwingt, bewegt sich und verformt sich der gesamte Rahmen mit all seinen Komponenten kontinuierlich. Darüber hinaus erzeugen Einlass- und Auslassventile bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle Stöße durch das Öffnen und Schließen. Jede Kraft während einer Umdrehung hat ihre Auswirkungen und beeinflusst das Schwingungsverhalten der Maschine. Zu diesen Kräften zählen Gaslastkräfte, Trägheitslastkräfte, hin- und hergehende sowie rotierende Unwuchtkräfte und Gasunwuchtkräfte. Es ist wichtig zu beachten, dass Kolbenkompressoren selbst unter optimalen Betriebsbedingungen deutlich stärker schwingen als ihre rotierenden Pendants.
Zur Messung von Gehäuseschwingungen an Kolbenkompressoren werden Drehzahlmessungen verwendet. In der Regel handelt es sich dabei um integrierende piezoelektrische Beschleunigungssensoren oder Moving-Coil-Geschwindigkeitssensoren, da die Schwingungsfrequenzen für diese Anwendung meist Komponenten unterhalb von 10 Hz enthalten. Die Sensoren dienen der Erkennung von Defekten wie Unwucht, mechanischem Spiel sowie strukturellen oder fundierungsbezogenen Problemen. Ein Sensor sollte auf der Antriebsseite und einer auf der Nicht-Antriebsseite positioniert werden (Abbildung 1).
Vibrationen an der Kreuzkopfwelle
Der Kreuzkopf gleitet auf einer geschmierten Oberfläche und bewegt sich hin und her (hin- und hergehend). Wenn sich das Spiel zwischen dem Kreuzkopf und der Oberfläche vergrößert, steigt auch das Schwingungsniveau des Kreuzkopfs. Durch die Überwachung der Kreuzkopfschwingungen kann der Betreiber Wartungsarbeiten rechtzeitig planen, um sicherzustellen, dass das Spiel zwischen der Oberfläche und dem Kreuzkopf innerhalb akzeptabler Grenzen bleibt.
Beschleunigungssensoren werden typischerweise zur Messung von Traversenschwingungen eingesetzt, da sie hochfrequente Schwingungskomponenten erfassen können. Diese Sensoren können Probleme im Zusammenhang mit übermäßigem Traversenspiel, übermäßigem Spiel in der Traversenbolzenbuchse sowie lockeren oder gerissenen Muttern, Schrauben oder Kolben erkennen. Zwei Sensoren sollten an der Traverse angebracht werden, wobei die Positionierung von der Drehrichtung abhängt.
- Drehung der Welle im Uhrzeigersinn. Ein Beschleunigungsmesser sollte vertikal oberhalb der Traversenführung auf der linken Seite und einer vertikal unterhalb der Traversenführung auf der rechten Seite montiert werden (Abbildung 2).
- Drehung der Welle gegen den Uhrzeigersinn. Ein Beschleunigungsmesser sollte vertikal unterhalb der Traversenführung auf der linken Seite und einer vertikal oberhalb der Traversenführung auf der rechten Seite montiert werden (Abbildung 3).
