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 Führungsringe mithilfe eines Istec RecipSys 200-Systems implementiert, wodurch eine veraltete Lösung zur Überwachung des Kolbenstangenabfalls ersetzt wurde. Nach mehreren Jahren stabilen und zuverlässigen Betriebs hat sich das RecipSys 200 als etablierte Überwachungsplattform für die Kolbenstangenverschiebung in dieser Anlage etabliert.
Um eine lückenlose Überwachung zu gewährleisten, 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 durch anschließende Systemverbesserungen zu unterstützen, wobei die bestehende Messphilosophie vollständig berücksichtigt wurde.
Herausforderung: Umfassende Zustandsüberwachung aller Kompressorzylinder
Die bestehende Überwachung des Kolbenstangenabfalls deckte nur einen Teil der Kompressoranlage ab. Da bereits zwei Zylinder überwacht wurden, war für die übrigen Zylinder eine gleichwertige Zustandsüberwachung erforderlich, 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:
- Istec hat das bestehende Messkonzept für den Kolbenhub beibehalten
- nahtlos in die bestehende Steuerungs- und Schutzinfrastruktur integriert
- sorgte für eine zuverlässige Überwachung des Kolbenstangenhubs als Indikator für den Verschleiß der Gleitringe
- sorgte für die korrekte Kommunikation und Visualisierung aller Signale im DCS
Das Ziel bestand nicht darin, ein neues Überwachungskonzept einzuführen, sondern eine bewährte und zuverlässige Lösung, die bereits im Einsatz war, zu erweitern.
Lösung: Erweiterung der Kolbenstangen-Fallüberwachung mit RecipSys 200
Die Überwachung des Kolbenstangenabfalls wurde durch den Einbau eines zweiten RecipSys 200 erweitert, wodurch die Überwachungsreichweite am Wasserstoff-Kolbenkompressor von zwei auf vier Zylinder erhöht wurde.
Die RecipSys 200-Hardware wurde von Evonik im Rahmen der gesamten Systemintegration installiert. Istec hat die Erweiterung vollständig an die bestehende Überwachungsarchitektur und die bereits am Standort verwendete Messphilosophie angepasst.
Durch die Anwendung desselben Konfigurationsansatzes und derselben Messprinzipien konnten die zusätzlichen Zylinder auf genau dieselbe Weise überwacht werden wie die bereits vorhandenen, ohne dass Änderungen für das Bedien- oder Wartungspersonal erforderlich waren. Alle Informationen zum Kolbenstangenabfall wurden über das bestehende Anlagen-DCS bereitgestellt.
Durchführung: Installation und Inbetriebnahme der Stangenabfallüberwachung
Istec führte die Installation der Stangenabfallsensoren sowie die Konfiguration und Inbetriebnahme des Überwachungssystems vor Ort durch.
Während der Inbetriebnahme wurden die Messungen des Kolbenhubabfalls so konfiguriert, dass für jeden Zylinder ein mechanischer Referenzpunkt anhand der vorhandenen Phasenreferenz am Schwungrad festgelegt wurde. Dieser Referenzpunkt diente zur Definition der Nullposition der Messung.
Auf der Grundlage dieser Referenz wurden Alarm- und Abschaltgrenzen konfiguriert, um eine übermäßige Kolbenstangenverschiebung aufgrund von Verschleiß am Führungsband zu erkennen. Dabei wurde eine verbleibende Verschleißreserve von 4 mm bis zum Kontakt zwischen Kolben und Zylinder festgelegt.
Alle Messungen, Alarme und Abschaltfunktionen 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 Inversion zwischen zwei Messwerten des Kolbenstangenabfalls festgestellt und nach dem Vor-Ort-Besuch korrigiert.
In dieser Phase stellte Istec zudem fest, dass die Schrankanordnung nicht vollständig mit der ursprünglichen Konstruktionsdokumentation übereinstimmte. Dazu gehörten ungenutzte Verkabelungen und ein unzureichender Abstand zwischen ATEX- und Nicht-ATEX-Komponenten. Diese Feststellungen wurden als Verbesserungsempfehlungen dokumentiert.
Zu einem späteren Zeitpunkt kehrte Istec zum Standort zurück und setzte die empfohlenen Verbesserungen um, wodurch die Schrankanordnung wieder mit der ursprünglichen Konstruktionsvorgabe und den ATEX-Trennungsanforderungen in Einklang gebracht wurde.
Wichtigste Ergebnisse: Ergebnisse der Erweiterung der Überwachung
- Erweiterung der Überwachung auf vier Zylinder (bisher zwei)
- Einbau von Stangenabfallsensoren an den zusätzlichen Zylindern
- Konfiguration und Inbetriebnahme der auf RecipSys 200 basierenden Überwachung des Kolbenstangenabfalls
- Definition des Messnullpunkts anhand einer phasor-getriggerten Referenz
- Konfiguration von Alarm- und Abschaltgrenzen auf Basis des zulässigen Verschleißbereichs der Führungsstange
- Überprüfung der Signalübertragung und Visualisierung im DCS
- Ermittlung und Dokumentation von Problemen hinsichtlich der Schaltschrankauslegung und der ATEX-Konformität
- Umsetzung von Verbesserungen am Schaltschranklayout gemäß den Empfehlungen
Ergebnis: Zuverlässige und konsistente Kompressorüberwachung
Die Erweiterung zur Überwachung des Kolbenstangenabfalls wurde erfolgreich in Betrieb genommen und in das bestehende Leitsystem integriert. Alle Messungen, Alarme und Abschaltfunktionen wurden getestet und überprüft, und die korrekte Signalanzeige im DCS wurde bestätigt.
Nach der Erweiterung und den anschließenden Verbesserungen am Schaltschrank verfügt die Kompressoranlage nun über ein einheitliches und wartungsfreundliches System zur Überwachung des Kolbenstangenabfalls für alle vier Zylinder, das auf einem bewährten und vertrauten Überwachungskonzept basiert.
Fazit: Skalierbare Erweiterung eines bewährten Überwachungskonzepts
Dieses Projekt verdeutlicht die Fähigkeit von Istec, bewährte Lösungen zur Überwachung des Kolbenstangenabfalls bei in Betrieb befindlichen Kolbenkompressoranlagen kontrolliert und konsistent zu erweitern.
Aufbauend auf einer bewährten Überwachungsplattform und durch die Kombination von Sensorinstallation, Konfiguration, Inbetriebnahme und nachträglichen Optimierungen lieferte Istec eine technisch ausgereifte Erweiterung, die sich nahtlos in die bestehende Anlage und Überwachungsphilosophie einfügt.
