Evonik betreibt an seinem Standort in Antwerpen, Belgien, eine Wasserstoff-Kolbenkompressoranlage.
Im Jahr 2020 wurde an zwei Zylindern dieses Kompressors eine Überwachung des Kolbenstangenabfalls zur Erfassung des Verschleißes der Kolbenringe mithilfe eines Istec RecipSys 200-Systems implementiert, wodurch eine veraltete Lösung zur Überwachung des Kolbenstangenabfalls ersetzt wurde. Nach mehreren Jahren stabilen und zuverlässigen Betriebs etablierte sich das RecipSys 200 als die Standard-Überwachungsplattform für die Kolbenstangenverschiebung in dieser Anlage.
Um eine lückenlose Überwachung zu erreichen, beschloss Evonik, die bestehende Überwachung des Kolbenstangenabfalls auf alle vier Zylinder des Kompressors auszuweiten. Istec wurde beauftragt, diese Erweiterung durch die Installation, Konfiguration und Inbetriebnahme der Sensoren sowie anschließende Systemverbesserungen zu unterstützen, wobei die bestehende Messphilosophie vollständig berücksichtigt wurde.
Herausforderung: Umfassende Zustandsüberwachung für alle Kompressorzylinder
Die bestehende Überwachung des Kolbenstangenabfalls deckte nur einen Teil der Kompressoranlage ab. Da bereits zwei Zylinder überwacht wurden, erforderten die verbleibenden Zylinder das gleiche Maß an Zustandsüberwachung, um ein einheitliches Messverhalten, eine einheitliche Alarmbehandlung und eine einheitliche Interpretation durch das Bedienpersonal über die gesamte Maschine hinweg zu gewährleisten.
Die Herausforderung bestand darin, die Überwachung des Kolbenstangenabfalls so zu erweitern, dass:
- Das bestehende Konzept der Stabfallmessung wurde beibehalten
- nahtlos in die bestehende Steuerungs- und Schutzinfrastruktur integriert
- sorgte für eine zuverlässige Überwachung des Kolbenstangenhubs als Indikator für den Verschleiß des Fahrerriemens
- sicherte die korrekte Kommunikation und Visualisierung aller Signale im DCS
Das Ziel bestand nicht darin, ein neues Überwachungskonzept einzuführen, sondern eine bewährte und vertrauenswürdige, bereits im Einsatz befindliche Lösung zu erweitern.
Lösung: Erweiterung der Stabfallüberwachung mit RecipSys 200
Die Überwachung des Kolbenstangenabfalls wurde durch Hinzufügen eines zweiten RecipSys 200 erweitert, wodurch die Überwachungsreichweite bei dem Wasserstoff-Kolbenkompressor von zwei auf vier Zylinder erhöht wurde.
Die RecipSys-200-Hardware wurde von Evonik im Rahmen der gesamten Systemintegration installiert. Istec passte die Erweiterung vollständig an die bestehende Überwachungsarchitektur und die bereits am Standort verwendete Messphilosophie an.
Durch die Anwendung desselben Konfigurationsansatzes und derselben Messprinzipien konnten die zusätzlichen Zylinder auf genau dieselbe Weise wie die bestehenden überwacht werden, ohne dass Änderungen für Bediener oder Wartungspersonal erforderlich waren. Alle Informationen zum Stangenabfall wurden über das bestehende DCS der Anlage bereitgestellt.
Umsetzung: Installation und Inbetriebnahme der Stangenfallüberwachung
Istec führte die Installation der Stangenfall-Sensoren sowie die Konfiguration und Inbetriebnahme des Überwachungssystems vor Ort durch.
Während der Inbetriebnahme wurden die Messungen des Pleuelhubes konfiguriert, indem für jeden Zylinder ein mechanischer Bezugspunkt unter Verwendung der vorhandenen Phasenreferenz am Schwungrad festgelegt wurde. Dieser Bezugspunkt diente zur Definition der Nullposition der Messung.
Auf der Grundlage dieser Vorgaben wurden Alarm- und Abschaltgrenzen so konfiguriert, dass eine übermäßige Kolbenstangenverschiebung aufgrund von Verschleiß am Reiterband erkannt wird. Vor dem Kontakt zwischen Kolben und Zylinder wurde eine verbleibende Verschleißreserve von 4 mm vorgesehen.
Alle Messungen, Alarme und Auslösefunktionen wurden während der Inbetriebnahme getestet. Die Signalübertragung und -visualisierung wurden vom Überwachungssystem bis hin zum DCS überprüft.
Während der Tests wurde auf dem DCS-Display eine visuelle Vertauschung zwischen zwei Stabfallmessungen festgestellt und nach dem Vor-Ort-Besuch korrigiert. 
In dieser Phase stellte Istec außerdem fest, dass die Schrankaufteilung nicht vollständig mit der ursprünglichen Konstruktionsdokumentation übereinstimmte. Dazu gehörten ungenutzte Verkabelungen und eine unzureichende Trennung zwischen ATEX- und Nicht-ATEX-Komponenten. Diese Feststellungen wurden als Verbesserungsempfehlungen dokumentiert.
Zu einem späteren Zeitpunkt kehrte Istec zur Website zurück und setzte die empfohlenen Verbesserungen um, wodurch das Schranklayout mit der ursprünglichen Designabsicht und den ATEX-Trennungsanforderungen in Einklang gebracht wurde.
Wichtige Ergebnisse: Ergebnisse der Erweiterung der Überwachung
- Erweiterung der Überwachung des Pleuelstangenabfalls von zwei auf vier Zylinder
- Einbau von Stangenfallsensoren an den zusätzlichen Zylindern
- Konfiguration und Inbetriebnahme der auf RecipSys 200 basierenden Stangenfallüberwachung
- Definition des Messnullpunkts unter Verwendung einer phasor-triggerbasierten Referenz
- Konfiguration von Alarm- und Auslöseschwellen auf der Grundlage der zulässigen Abnutzung des Reifens
- Überprüfung der Signalübertragung und Visualisierung im DCS
- Ermittlung und Dokumentation von Problemen hinsichtlich des Schaltschrankaufbaus und der ATEX-Konformität
- Umsetzung von Verbesserungen am Schranklayout gemäß den Empfehlungen
Auswirkung: Zuverlässige und konsistente Kompressorüberwachung
Die Erweiterung zur Überwachung des Stababfalls wurde erfolgreich in Betrieb genommen und in das bestehende Leitsystem integriert. Alle Messungen, Alarme und Abschaltfunktionen wurden getestet und verifiziert, und die korrekte Signaldarstellung im DCS wurde bestätigt.
Nach der Erweiterung und den anschließenden Verbesserungen am Gehäuse ist die Kompressoranlage nun mit einem einheitlichen und wartungsfreundlichen System zur Überwachung des Kolbenstangenabfalls für alle vier Zylinder ausgestattet, das auf einem bewährten und vertrauten Überwachungskonzept basiert.
Fazit: Skalierbare Erweiterung eines bewährten Überwachungskonzepts
Dieses Projekt demonstriert die Fähigkeit von Istec, bewährte Lösungen zur Überwachung des Kolbenstangenabfalls bei in Betrieb befindlichen Kolbenkompressoranlagen auf kontrollierte und konsistente Weise zu erweitern.
Durch den Aufbau auf einer etablierten Überwachungsplattform und die Kombination von Sensorinstallation, Konfiguration, Inbetriebnahme und nachfolgenden Verbesserungen lieferte Istec eine technisch robuste Erweiterung, die sich nahtlos in die bestehende Installations- und Überwachungsphilosophie einfügt.
