Permanente Schwingungsüberwachung an Turbomaschinen / Risiken herkömmlicher Überwachungspraktiken

Das Anfahren einer Turbomaschine stellt eine überaus kritische Betriebsphase dar; es kann mit dem Start eines Flugzeuges verglichen werden. Immer wieder ist jedoch die überaus riskante und versicherungstechnisch äußerst bedenkliche Überwachungspraxis zu beobachten, dass der Maschinenbetreiber die Wellenschwingungsüberwachung einer Turbomaschine während des Hochlaufens deaktiviert, um ohne störende Signalspitzen ungehindert anfahren zu können.

Industriell genutzte Turbomaschinen (Turbokompressoren, Turbinen, Generatoren, größere Pumpen, Ventilatoren, …) werden permanent auf Rotorschwingungen hin überwacht. Bei Überschreiten eines definierten Schwingungspegels wird die Maschine automatisch abgeschaltet. Bei gleitgelagerten Maschinen setzt man für die Wellenschwingungsmessung eine nach dem Wirbelstromprinzip arbeitende, berührungslose Wegmessung ein. Die Messung liefert dabei ein schwingungsproportionales 4-20-mA-Signal. Der allgemeine Trend geht dahin, dieses Signal mit einer zentralen Steuerung auf Grenzwertüberschreitung zu überwachen.

Erfahrungsgemäß treten die häufigsten Schädigungen gerade beim Start einer Turbomaschine auf. Vielfach können diese Schädigungen ausschließlich durch eine Wellenschwingungsüberwachung erkannt werden. Es ist daher als fahrlässig einzustufen, dass in der Praxis bei fast allen Maschinen die Wellenschwingungsüberwachung in der Hochlaufphase deaktiviert wird! Dies kann zu massiven Maschinenschäden bis hin zum Totalschaden mit Produktionsausfällen in Millionenhöhe und sogar zu Personenschäden führen!

Warum ist es überhaupt Praxis, die Wellenschwingungsüberwachung in der Hochlaufphase zu überbrücken?

1. Viele Turbomaschinen werden von einem Elektromotor über ein Stirnradgetriebe angetrieben. Die Drehrichtung eines Stirnradgetriebes wird so gewählt, dass die angetriebene Welle durch das Drehmoment angehoben wird und im Lager oben läuft. Das Anheben der Welle um das Lagerspiel wird von der Schwingungsüberwachung als Pegelanstieg erkannt. Da das Lagerspiel stets größer ist als der Abschaltpegel, wird bei jedem Start der Abschaltgrenzwert zwangsläufig überschritten, d.h. die Maschine wird abgeschaltet! Meist liegt der Pegelanstieg sogar außerhalb des Messbereichs.

2. Viele Turbomaschinen laufen überkritisch; d.h. bis zum Erreichen der Betriebsdrehzahl wird eine Resonanzdrehzahl durchfahren. Dabei treten bisweilen Schwingungen auf, die über den Abschaltgrenzwert hinausgehen!

Diese "normalen Schwingungsspitzen" dürfen natürlich zu keiner Maschinenabschaltung führen; ein temporäres Deaktivieren der Schwingungsüberwachung ist jedoch keine akzeptable Lösung. Die Maschine kann so zwar gestartet werden, sie ist bis zum Erreichen der Betriebsdrehzahl aber nicht schwingungsüberwacht! Es wird nahezu billigend in Kauf genommen, dass Schädigungen, die nur durch Schwingungsüberwachung erkannt werden, unerkannt bleiben. Die Situation wird besonders fatal, wenn die Welle während der Hochlaufphase störungsbedingt so weit auslenkt, dass sie an der Schwingungssonde streift und diese zerstört. Eine defekte Wellenschwingungssonde liefert kein Signal mehr; d.h. selbst nach Reaktivierung der Schwingungsüberwachung wird die Maschine nicht mehr automatisch abgeschaltet!

Mit kmo-VibroUniT™ hat kmo turbo einen neuen Schwingungstransmitter mit einer intelligenten Messbereichsumschaltung entwickelt und zum internationalen Patent angemeldet (kmo-TripMaster™). Neben vielen anderen Vorzügen ermöglicht das System eine Schwingungsüberwachung von Turbomaschinen auch in der kritischen Hochlaufphase!
Die innovative Technik wird bereits seit 2009 erfolgreich in der Praxis eingesetzt. Dadurch, dass kmo-VibroUniT™ mit den Messsystemen beliebiger Hersteller zusammenarbeiten kann, ist es sowohl für Neuanlagen als auch für die Nachrüstung bestehender Anlagen geeignet.

Weitere Informationen: http://www.kmo-turbo.de/include/downloads.htm