Schwingungsmessungen an Kolbenkompressoren erweisen sich aufgrund der natürlichen mechanischen Bewegung dieses Maschinentyps als schwierig. Es gibt jedoch einige wichtige Teile, die auf Veränderungen im Schwingungsverhalten überwacht werden sollten.
Gehäuseschwingung (Rahmenschwingung)
Gehäuseschwingungen resultieren aus verschiedenen Kräften und Bewegungen im Inneren der Maschine und sind Teil der normalen Betriebsbedingungen. 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 jedem Umlauf der Kurbelwelle durch ihr Öffnen und Schließen Stöße. 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 Prozessbedingungen deutlich stärker schwingen als ihre rotierenden Pendants.
Zur Messung von Gehäuseschwingungen an Kolbenkompressoren werden Drehzahlmessungen verwendet. Typischerweise handelt es sich dabei um integrierende piezoelektrische Beschleunigungssensoren oder Moving-Coil-Geschwindigkeitssensoren, da die Schwingungsfrequenzen für diese Anwendung in der Regel 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).
Vibration des Kreuzkopfes
Die Traverse gleitet auf einer geschmierten Oberfläche und bewegt sich hin und her (Hin- und Herbewegung). Wenn sich das Spiel zwischen der Traverse und der Oberfläche vergrößert, erhöht sich auch der Schwingungspegel der Traverse. Die Überwachung der Traversenschwingungen ermöglicht es dem Bediener, rechtzeitig Wartungsarbeiten einzuplanen, um sicherzustellen, dass das Spiel zwischen der Oberfläche und der Traverse innerhalb der zulässigen Grenzen bleibt.
Beschleunigungssensoren werden typischerweise zur Messung von Kreuzkopfschwingungen eingesetzt, da sie hochfrequente Schwingungskomponenten erfassen können. Diese Sensoren können Probleme im Zusammenhang mit übermäßigem Kreuzkopfspiel, übermäßigem Spiel in der Kreuzkopfbolzenbuchse sowie lockeren oder gerissenen Muttern, Schrauben oder Kolben erkennen. Zwei Sensoren sollten am Kreuzkopf angebracht werden, wobei die Positionierung von der Drehrichtung abhängt.
- Drehung der Welle im Uhrzeigersinn. Ein Beschleunigungsaufnehmer sollte senkrecht über der Traversenführung auf der linken Seite und einer senkrecht unter der Traversenführung auf der rechten Seite angebracht werden (Abbildung 2).
- Wellenrotation 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).
