Ein Zentrifugalkompressor nutzt die Zentrifugalkraft zum Druckaufbau und wird in verschiedenen Anwendungen eingesetzt. Der Kompressor beschleunigt die Luft aus dem Zentrum des Laufrads und bremst sie dann in einem Diffusor ab. Bei diesem Ausdehnungsprozess der Luft wird die kinetische Energie in potenzielle Energie in Form von Luftdruck umgewandelt.
Mehrstufige Zentrifugalkompressoren, insbesondere dreistufige, sind in vielen Betrieben vorhanden und notwendig. Jede einzelne Stufe kann eine Druckerhöhung von 2:1 bis 3:1 bewirken, und eine nachfolgende dritte Stufe kann dies auf eine Druckerhöhung von 8:1 erhöhen. Ein weiterer großer Vorteil von dreistufigen Kompressoren ist die einfache Regelung von Temperatur und Feuchtigkeit in jeder Verdichtungsstufe.
Ein Zentrifugalkompressor ist eine komplexe Maschine und besteht aus vielen Komponenten:
- Motor
- Hauptzahnrad zum Antrieb der Luftkompressionsphasen.
- Einlassdrosselklappe oder Einlassleitschaufeln (IGV)
- Erste Luftverdichtungsstufe
- Ladeluftkühler 1
- Zweite Luftverdichtungsstufe
- Ladeluftkühler 2
- Dritte Luftverdichtungsstufe
- Ladeluftkühler
- Abblaseventil
- Rückschlagventil
- Bedienfeld
Anmeldung
Moderne Zentrifugalkompressoren sind effizient, zuverlässig und kompakt und stehen in der Regel auf einem einzigen Fundament, das den Antrieb, das Getriebe, die Kühlung, die Rohrleitungen und die Schalttafel umfasst. Moderne Zentrifugalkompressoren sind mit fortschrittlicher Technologie ausgestattet, die dem Endverbraucher viele Vorteile bringt. Dazu gehören die ölfreie Luftversorgung, die einfache Installation, der kostengünstige Betrieb und die einfache Wartung. Aus diesem Grund werden Zentrifugalkompressoren in vielen Branchen eingesetzt:
- Öl und Gas
- Chemie
- Petrochemie
- Energie
- Zellstoff- und Papierindustrie
- Lebensmittelindustrie
- Textilindustrie
Versäumnisse und Ursachen
Eine Fehlfunktion oder ein mechanisches Versagen eines Zentrifugalkompressors kann schwerwiegende Folgen für den Produktionsprozess in einem Werk haben. Er führt nicht nur zu Fehlfunktionen anderer Anlagen, sondern birgt auch erhöhte Sicherheitsrisiken für Mensch und Umwelt, Produktionsausfälle, Einnahmeverluste und teure Reparaturen.
Ausfälle können verschiedene Ursachen haben, die häufigsten sind jedoch Ausfälle von mechanischen Komponenten aufgrund von Unwucht, Ausrichtungsfehlern, Metallermüdung, unzureichender oder falscher Schmierung, Dichtungsfehlern und Substanzablagerungen.
Die Welle ist das entscheidende rotierende Teil, das die Bewegung überträgt und die Kräfte innerhalb des Kompressionsmechanismus aufnimmt. Die Lager sind am Gehäuse montiert, um sowohl die Welle als auch die Welle selbst zu stützen. Daher sind Wellenvibrationen oder Vibrationen am Lagergehäuse die ersten Symptome und ein zuverlässiger Indikator für viele Probleme mit dem Zentrifugalkompressorsystem.
Überwachung der Maschine
Für viele Fabriken ist der zuverlässige Betrieb von Zentrifugalkompressoren entscheidend. Daher ist es wichtig, diese Maschinen anhand verschiedener Indikatoren zu überwachen, um einen Einblick in den Maschinenzustand zu erhalten, damit Ausfälle verhindert werden können. Die Schwingungsüberwachung ist eine der am häufigsten verwendeten Methoden, mit der sich beginnende Ausfälle schnell erkennen lassen, bevor sie schwerwiegende Folgen haben können. Die Einführung der Schwingungsüberwachung bringt also viele Vorteile mit sich, die insgesamt für bessere finanzielle Ergebnisse sorgen:
- Es erhöht die Betriebszeit und die Produktionsleistung
- Es verhindert unerwartete Ausfallzeiten und Reparaturarbeiten
- Es trägt zu einer effizienten Wartungsplanung bei
Das American Petroleum Institute (API) ist ein wichtiger Befürworter der Entwicklung von Normen für die Maschinenüberwachung, und die von ihm aufgestellte Norm API-670 wird von vielen Endnutzern rotierender Maschinen verwendet. Seit 1970 akzeptiert das API Näherungssensoren als geeignete Messinstrumente zur Bestimmung zulässiger Wellenschwingungen bei Werksabnahmeprüfungen (FAT). Die API 670 wurde später mit Inhalten über die Temperatur und das Material für Gehäuseschwingungsmessungen an Getrieben ergänzt.
Im Jahr 2001 wurde die Norm API 670 erneut überarbeitet und erhielt den Titel Maschinenschutznorm. Seitdem hat sich die API 670 zur weltweit am häufigsten angewandten Norm für die Schwingungsüberwachung entwickelt, da sie anerkannte "gute technische Praktiken" für Schwingungsüberwachungssysteme enthält.
Abbildung 4 stammt aus der API-Norm und zeigt, dass mindestens zwei axiale und zwei radiale Schwingungssensorenpaare (X und Y) an einem Zentrifugalverdichter mit hydrodynamischen Lagern angebracht werden müssen, um die Wellenschwingungen ordnungsgemäß zu überwachen. Erfahrungsgemäß empfehlen wir auch die Montage von mindestens einem Satz seismischer Schwingungssensoren am Lagergehäuse zur Überwachung der Gehäuseschwingungen.
Sensoren
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Für die Überwachung eines dreistufigen Zentrifugalverdichters ist es ratsam, mindestens einen Sensor pro Laufrad zur Messung der radialen Schwingungen und mindestens einen seismischen Aufnehmer zur Messung der Schwingungen des Getriebes zu montieren. Das 4-20mA-Signal kann zu einer SPS/DCS geführt werden und das gepufferte Rohsignal kann für die Schwingungsanalyse verwendet werden. Um ein vollständiges Bild zu erhalten, muss an jedem Lager auch eine XY-Messung mit zwei Sensoren angebracht werden.
