Ein Kunde betreibt zwei Hubkolbenkompressoren, die beide für den Prozess von entscheidender Bedeutung sind. In dieser Anlage wird ein Halbfabrikat hergestellt, das in einer anderen Anlage für die Produktion des Endprodukts benötigt wird. Die Kolbenkompressoren werden regelmäßig alle 12 Wochen auf den Verschleiß der Laufräder hin überprüft, und dazu ist eine Abschaltung erforderlich. Nur ein Kompressor verfügt über eine redundante Maschine, allerdings mit einer geringeren Produktionskapazität. Dies bedeutet, dass ein Produktionsverlust während des Stillstands unvermeidlich ist.
Das Halbfabrikat wird in Silos gelagert, um den Produktionsausfall zu kompensieren und die Produktion des Endprodukts während der Stillstände in dieser Anlage fortzusetzen. Dennoch können sich die Produktionsausfälle durch den Stillstand dieser Kolbenkompressoren auf mehrere zehntausend Euro belaufen. Ganz zu schweigen von den Mechanikern, die für die Wartung der Kompressoren benötigt werden, was eine weitere große Ausgabe darstellt. Der Kunde erkannte diese ineffiziente Methode, die besonders deutlich wurde, wenn man die unnötigen Abschaltungen berücksichtigt, die durch die Arbeit mit einem festen Inspektionsintervall verursacht wurden. Es kam nicht selten vor, dass die gesamte Produktion gestoppt wurde, nur um festzustellen, dass die Reiterbänder nicht ausgetauscht werden mussten; ein äußerst ineffizienter und kostspieliger Prozess.
Ein Strategiewechsel
Der Kunde wollte die Notwendigkeit von Inspektionsabschaltungen beseitigen, um die Produktivität zu verbessern, die Betriebskosten zu senken und die Wartung von einer periodischen auf eine zustandsorientierte Wartung umzustellen. Er suchte nach einer zuverlässigen Lösung, die für beide Kompressoranlagen anwendbar und finanziell erschwinglich sein sollte. In Zusammenarbeit mit unserem Partner CPI hat Istec eine Lösung entwickelt, die es dem Kunden ermöglicht, von einer präventiven zu einer vorausschauenden Wartungsstrategie überzugehen.
RecipSys 200 Überwachungslösung
Das RecipSys 200 ist ein kompaktes Überwachungssystem für Kolbenkompressoren. Es liefert genaue Echtzeitdaten über die Abnutzung des Laufradbandes und macht regelmäßige Produktionsstillstände für manuelle Inspektionen überflüssig. Aufgrund seines geringen technischen Aufwands ist das RecipSys 200 die perfekte Lösung für die Herausforderung des Kunden.
Das RecipSys 200 verwendet zwei Sensoren: einen Phasentrigger (Referenz), um das Verschiebungssignal auf den richtigen Phasenwinkel zu filtern, und einen Stangenpositionssensor (Näherung), um die Stangenposition zu messen. Der Phasenauslöser macht die Messung viel genauer als jede Gesamtmessung.
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Das Überwachungssystem ermöglicht es, die Abnutzung des Fahrerbandes zu verfolgen. Anhand dieser Daten lässt sich genau abschätzen, wann eine Wartung erforderlich ist. Anschließend können die für die Vorbereitung eines Stillstands erforderlichen Ressourcen und Materialien im Voraus geplant werden.
Es ist zu beachten, dass sich die Reiterbänder nicht immer allmählich abnutzen, was ein Online-Überwachungssystem erforderlich macht. In diesem Fall bestehen die Reiterbänder aus PTFE (Teflon), das durch falsche Kühlung schmelzen kann. Das Material lagert sich dann an der Zylinderwand an, was zu Reibung zwischen den Reiterbändern und der Zylinderwand führt. Dadurch wird der Verschleiß der Reiterbänder übermäßig beschleunigt. Das RecipSys 200 erkennt sofort die Beschleunigung des Verschleißprozesses und löst einen Alarm aus.
Verdichter-Einstellungen
Die Kolbenkompressoren hatten beide unterschiedliche Maschinenspezifikationen:
Verdichter 1
Typ: 2-Zylinder-Kompressor
Treiber: Elektromotor
Gas zum Verdichten: Recycle-Gas, das hauptsächlich aus Wasserstoff besteht.
Laufgeschwindigkeit: 750 RPM
Durchmesser der Stange: 40 mm
Messposition: Der Stangensensor befindet sich oberhalb des Kolbens, da der Abstand zwischen Sensor und Stange durch den Verschleiß des Reiterbandes zunimmt.
Position des Phasenauslösers: In axialer Richtung, auf dem Schwungrad.
Prozess-Situation: Die Maschine ist für den Prozess kritisch und es gibt keine redundante Maschine. Ein Stillstand dieser Maschine bedeutet, dass überhaupt nicht produziert wird.
Verdichter 2
Typ: 4-Zylinder-Kompressor
Antrieb: Elektromotor
Zu komprimierendes Gas: Wasserstoff
Laufgeschwindigkeit: 500 RPM
Stangendurchmesser: 40 mm (für alle Stangen)
Messposition: Der Stangensensor befindet sich oberhalb der Kolbenstange, da sich der Abstand zwischen Sensor und Stange durch den Verschleiß des Reiterbandes vergrößert.
Phasenauslöserposition: In axialer Richtung, auf dem Schwungrad.
Prozesssituation: Die Maschine ist prozesskritisch, aber es gibt eine redundante Maschine. Die redundante Maschine hat jedoch eine geringere Prozesskapazität.
Installation und Implementierung
Zwei RecipSys 200-Einheiten wurden in den 4-Zylinder-Kompressor und eine Einheit in den 2-Zylinder-Kompressor eingebaut. Dem Kunden wurde eine schlüsselfertige Komplettlösung geliefert, einschließlich Sensoren, Kabel, Schaltschränke und Zubehör. CPI bereitete die Kompressoren vor, damit Istec die Sensoren korrekt installieren und einstellen konnte.
Ausgangssignale
Die 4-20-mA-Ausgangssignale gehen direkt an das DCS zur Trendbestimmung und Analyse. Das DCS verfügt über einen Voralarm, der sich abzeichnende Ausfälle frühzeitig anzeigt. Die Relaisausgänge des RecipSys 200 werden verwendet, um die Kompressoren über das DCS abzuschalten. Der Auslösepunkt des Alarms liegt bei 0,4 mm Restspiel zwischen dem Kolben und der Zylinderwand. Ein weiterer Relaisausgang wird verwendet, um den Sensorstatus über die Spannung und den Strom des Sensors (Sensor OK) sowie die Systemtemperatur und die allgemeine Funktion (System OK) anzuzeigen.
Der Rohausgang des RecipSys 200 kann für Analysen während der Inbetriebnahme verwendet werden. Darüber hinaus kann dieser Ausgang bei Problemen zur Überprüfung des Systems verwendet werden, ohne das Eingangssignal zu beeinflussen.
Ergebnis
Die Kolbenkompressoren laufen jetzt beide mit Online-Reiterbandüberwachung, so dass keine regelmäßigen Inspektionsabschaltungen mehr erforderlich sind. Das System überwacht einen wichtigen mechanischen Indikator und liefert Daten, die für zustandsorientierte Wartungsstrategien für diese Kompressoren entscheidend sind. Das System hat einen geringen Installationsaufwand und ist einfach zu bedienen und zu warten. Der Kunde hat nun mehr Kontrolle über die Kompressoren und kann gleichzeitig die Wartungskosten senken.
