Ein Kunde betreibt zwei Kolbenkompressoren, die beide für den Prozess von entscheidender Bedeutung sind. Diese spezielle Anlage produziert ein Halbzeug, das in einer anderen Anlage für die Herstellung des Endprodukts benötigt wird. Die Kolbenkompressoren werden alle 12 Wochen regelmäßig auf Verschleiß der Reibbänder überprüft, wofür eine Abschaltung erforderlich ist. Nur ein Kompressor verfügt über eine Redundanzmaschine, diese hat jedoch eine geringere Produktionskapazität. Das bedeutet, dass Produktionsausfälle während der Abschaltung unvermeidbar sind.
Das Halbfertigprodukt wird in Silos gelagert, um den Produktionsausfall auszugleichen und die Produktion des Endprodukts während der Stillstände in diesem Werk fortzusetzen. Dennoch könnten Stillstände dieser Kolbenkompressoren Produktionsausfälle in Höhe von mehreren Zehntausend Euro verursachen. Ganz zu schweigen von den Mechanikern, die für die Wartung der Kompressoren benötigt werden, was weitere erhebliche Kosten verursacht. Der Kunde erkannte diese ineffiziente Vorgehensweise, die besonders deutlich wurde, wenn man die unnötigen Stillstände aufgrund der Arbeit mit festen Inspektionsintervallen berücksichtigte. Es kam nicht selten vor, dass die gesamte Produktion angehalten wurde, nur um dann festzustellen, dass die Reiterbänder gar nicht ausgetauscht werden mussten – ein äußerst ineffizienter und kostspieliger Prozess.
Ein Strategiewechsel
Der Kunde wollte die Notwendigkeit von Stillständen für Inspektionen beseitigen, um die Produktivität zu steigern, die Betriebskosten zu senken und die Instandhaltung von einer periodischen auf eine zustandsorientierte umzustellen. Er suchte nach einer zuverlässigen Lösung, die für beide Kompressoranlagen anwendbar und finanziell tragbar ist. In Zusammenarbeit mit unserem Partner CPI hat Istec eine Lösung bereitgestellt, die es dem Kunden ermöglicht, von einer präventiven zu einer vorausschauenden Instandhaltungsstrategie überzugehen.
RecipSys 200 Überwachungslösung
Das RecipSys 200 ist ein kompaktes Überwachungssystem für Kolbenkompressoren. Es liefert präzise Echtzeitdaten zum Verschleiß der Kolbenringe und macht damit regelmäßige Produktionsstillstände für manuelle 
Inspektionen überflüssig. Aufgrund seines geringen technischen Platzbedarfs ist das RecipSys 200 die perfekte Lösung, um die Herausforderung des Kunden zu bewältigen.
Der RecipSys 200 verwendet zwei Sensoren: einen Phasentrigger (Referenz) zum Filtern des Wegsignals auf den richtigen Phasenwinkel und einen Stangenpositionssensor (Näherungssensor) zur Messung der Stangenposition. Der Phasentrigger macht die Messung wesentlich genauer als jede Gesamtmessung.
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Das Überwachungssystem ermöglicht die Trendanalyse des Verschleißes der Antriebsriemen. Anhand dieser Daten lässt sich genau abschätzen, wann eine Wartung erforderlich ist. In der Folge können die für die Vorbereitung einer Stilllegung benötigten Ressourcen und Materialien im Voraus geplant werden.
Es ist wichtig zu beachten, dass sich die Gleitringe nicht immer allmählich abnutzen, weshalb ein Online-Überwachungssystem unerlässlich ist. In diesem Fall bestehen die Gleitringe aus PTFE (Teflon), das infolge einer falschen Kühlung schmelzen könnte. Das Material haftet dann an der Zylinderwand, was zu Reibung zwischen den Gleitringen und der Zylinderwand führt. Dies beschleunigt den Verschleißprozess der Gleitringe übermäßig. Das RecipSys 200 erkennt die Beschleunigung des Verschleißprozesses sofort und löst einen Alarm aus.
Kompressoraufstellungen
Die Kolbenkompressoren wiesen jeweils unterschiedliche Maschinenspezifikationen auf:
Kompressor 1
Typ: 2-Zylinder-Kompressor
Antrieb: Elektromotor
Zu komprimierendes Gas: Recyclinggas, das hauptsächlich aus Wasserstoff besteht.
Drehzahl: 750 U/min
Stabdurchmesser: 40 mm
Messposition: Der Kolbenstangensensor ist über dem Kolben positioniert, da sich der Abstand zwischen Sensor und Kolbenstange aufgrund des Verschleißes der Reibringe vergrößert.
Position des Phasenauslösers: In axialer Richtung am Schwungrad.
Prozesssituation: Die Maschine ist für den Prozess unverzichtbar, und es gibt keine Ersatzmaschine. Ein Ausfall dieser Maschine bedeutet einen vollständigen Produktionsstillstand.
Kompressor 2
Typ:
4-Zylinder-Kompressor
Antrieb:
Elektromotor
Zu komprimierendes Gas:
Wasserstoff
Drehzahl:
500 U/min
Stangendurchmesser:
40 mm (für alle Stangen)
Messposition:
Der Stangenabstandssensor ist oberhalb der Kolbenstange positioniert, da der Abstand zwischen Sensor und Stange aufgrund von Verschleiß am Reibband zunimmt.
Phasenauslöseposition:
In axialer Richtung am Schwungrad.
Prozesssituation:
Die Maschine ist für den Prozess unverzichtbar, es steht jedoch eine Redundanzmaschine zur Verfügung. Die Redundanzmaschine verfügt jedoch über eine geringere Prozesskapazität.
Installation und Implementierung
Zwei RecipSys-200-Einheiten wurden im 4-Zylinder-Kompressor und eine Einheit im 2-Zylinder-Kompressor implementiert. Dem Kunden wurde eine komplette schlüsselfertige Lösung geliefert, einschließlich Sensoren, Kabeln, Schaltschränken und Zubehör. CPI bereitete die Kompressoren vor, damit Istec die Sensoren korrekt installieren und einstellen konnte.
Ausgabesignale
Die 4–20-mA-Ausgangssignale werden direkt an das DCS zur Trenddarstellung und Analyse weitergeleitet. Das DCS verfügt über einen Voralarm, der aufkommende Störungen frühzeitig anzeigt. Die Relaisausgänge des RecipSys 200 dienen dazu, die Kompressoren über das DCS abzuschalten. Der Auslösepunkt des Alarms liegt bei einem verbleibenden Spiel von 0,4 mm zwischen Kolben und Zylinderwand. Ein weiterer Relaisausgang dient zur Anzeige des Sensorstatus anhand der Spannung und des Stroms des Sensors (Sensor OK) sowie der Systemtemperatur und der allgemeinen Funktionsfähigkeit (System OK).
Die Rohdaten des RecipSys 200 können für Analysen während der Inbetriebnahme verwendet werden. Darüber hinaus können diese Daten bei auftretenden Problemen zur Überprüfung des Systems herangezogen werden, ohne das Eingangssignal zu beeinflussen.
Das Ergebnis
Die Kolbenkompressoren laufen nun beide mit einer Online-Überwachung des Rider-Bands, wodurch regelmäßige Abschaltungen für Inspektionen entfallen. Das System überwacht einen wichtigen mechanischen Indikator und liefert Daten, die für zustandsorientierte Instandhaltungsstrategien (CBM) bei diesen Kompressoren entscheidend sind. Das System benötigt nur wenig Platz für die Installation und ist benutzer- sowie wartungsfreundlich. Der Kunde hat nun mehr Kontrolle über die Kompressoren und kann gleichzeitig die Wartungskosten senken.
