Stellen Sie sich vor, ein Kernstück der Ausrüstung verwandelt sich innerhalb von Sekunden aufgrund kleinster Wellenvibrationen in einen teuren Haufen Schrott, wodurch Produktionslinien zum Stillstand gezwungen werden, während Verluste minütlich ansteigen. Dies ist keine Übertreibung, sondern ein reales Risiko, dem integrale Getriebe-Zentrifugalverdichter (IGC-Verdichter) ausgesetzt sind, wenn sie nicht über geeignete Überwachungs- und Schutzsysteme verfügen.

Wesentliche Ausrüstung in allen Branchen

IGC-Verdichter dienen als unverzichtbare Ausrüstung in der industriellen Produktion, mit Anwendungen in der Erdöl-, chemischen Verarbeitung, Erdgas-, Lebensmittel- und Getränke-, Automobil-, Pharma-, Papier-, Zement-, Stahl- und Glasherstellung. Basierend auf Anwendungsszenarien und Konstruktionsstandards fallen IGC-Verdichter in zwei Hauptkategorien:

• API 617 Prozessverdichter: Konzipiert für die Handhabung von Luft und verschiedenen Prozessgasen, mit komplexen Designs für vielfältige Anwendungen.
• API 672 Paketierte integrale Getriebe-Zentrifugal-Luftverdichter: Speziell für die Luftverdichtung entwickelt, integrieren diese kompakten Einheiten Verdichter, Antriebsmechanismen, Steuerungssysteme und Zusatzausrüstung in integrierte, auf Skid montierte Pakete.

Besondere Vorteile von IGC-Verdichtern

Das einzigartige integrale Getriebedesign von IGC-Verdichtern verwendet ein großes Antriebsrad (Hauptrad) mit mehreren Ritzelrädern, die die Verdichterlaufradwellen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten antreiben und so die Leistung jedes Laufrads optimieren. Zu den wichtigsten Vorteilen gehören:

• Fähigkeit, ölfreie Luft der Klasse 0 für strenge Anforderungen an die Luftqualität zu liefern
• Kompakte Stellfläche im Vergleich zu Verdichtern mit gleicher Kapazität
• Vereinfachtes Einzelkupplungsdesign, das den Wartungsaufwand und die Fehleranfälligkeit reduziert
• Weniger Laufradanforderungen für gleiche Austrittsdrücke
• Effiziente Zwischenkühlung zwischen den Verdichtungsstufen
• 10-15 % kürzere Fertigungszyklen und 15-30 % Kostenreduzierungen im Vergleich zu alternativen Designs

Überwachungsherausforderungen im Hochgeschwindigkeitsbetrieb

Die hohen Drehzahlen der IGC-Verdichterritzel erzeugen eine minimale Fehlertoleranz. Probleme eskalieren schnell und führen oft zu katastrophalen Ausfällen. Kontinuierliche Überwachung und Schutz werden daher zu betrieblichen Notwendigkeiten und nicht zu optionalen Schutzmaßnahmen.

Wellenvibrationsüberwachung: Die erste Verteidigungslinie

Seit der Einführung von Wirbelstromsensoren (Näherungssonden) zur Vibrationsüberwachung in den 1960er Jahren gehören IGC-Verdichter zu den ersten Anwendern. Diese Sensoren ermöglichen die direkte Beobachtung der Wellenbewegung und erleichtern die Früherkennung von Problemen. Branchenpioniere wie Joy® Compressors standardisierten diese Sensoren zunächst mit kontinuierlichen Überwachungssystemen, gefolgt von Herstellern wie Borsig, Worthington, Elliott (jetzt FS-Elliott) und Clark.

Umfassende Überwachungslösungen

Fortschrittliche Überwachungssysteme berücksichtigen die spezifischen Anforderungen verschiedener IGC-Verdichtertypen und gewährleisten einen zuverlässigen Betrieb durch maßgeschneiderte Ansätze:

1. Senderbasierte Überwachungssysteme (API 672-Anwendungen)

Für API 672-konforme paketierte Luftverdichter bieten senderbasierte Überwachungssysteme:

• 4-20mA-Signalausgang für die nahtlose Integration in das Steuerungssystem
• Vereinfachte Integration in bestehende Steuerungsarchitekturen
• Kostengünstiger Betrieb ohne separate Überwachungssysteme

Sendertypen:

• Radialvibrationssender zur Überwachung der Wellenvibrationsamplitude
• Axialpositionssender zur Überwachung der Axiallager
• Drehzahlsender zur Messung der Rotationsgeschwindigkeit

Lösungen für kleine Wellendurchmesser: Spezialisierte Sensoren bewältigen Messherausforderungen in den hinteren Abschnitten des Verdichters, wo kleine Ritzel- und Laufradwellendurchmesser die Anwendung herkömmlicher Wirbelstromsensoren erschweren.

Unterdrückung nichtperiodischer Spikes: Integrierte Algorithmen filtern transiente elektrische Störungen durch Blitze, Leistungsschalter, Überspannungen oder Funkkommunikation, um Fehlalarme zu vermeiden.

API 672 Standardkonfiguration: Während der Standard die X-Y-Radialvibrationsüberwachung pro Laufrad vorschreibt, ist die Messung der Axialposition nicht erforderlich. Das Hinzufügen von Schubproben bietet jedoch einen kritischen Schutz vor Rotor-Stator-Kontakt durch minimale axiale Bewegung.

2. API 670 Standardüberwachungssysteme (API 617-Anwendungen)

Für API 617-Prozessverdichter bieten API 670-konforme Systeme eine erweiterte Überwachung durch umfassende Sensoranordnungen. Zu den wichtigsten Unterscheidungsmerkmalen gehören:

• Unabhängiger Betrieb von Maschinensteuerungssystemen gemäß den API 670-Anforderungen
• Diagnosefunktionen durch zusätzliche Phasentrigger
• Nachrüstempfehlungen für optimale Sensorkonfigurationen

Der Dualkanal-5580 Smart Signal Conditioner ist ein Beispiel für einen kostengünstigen Maschinenschutz für Anwendungen, die keine rackbasierte Systemkomplexität erfordern, und verfügt über integrierte Alarme und Relaisfunktionen.