Akustik zur Vorhersage von Service Intervallen in Verdichtern

Abstract

Im 7. Energieforschungsprogramm der Bundesregierung wird die fortwährende Restrukturierung der Energiemischung in Deutschland zu regenerativen Energieträgern weiter forciert und um weitere Aspekte erweitert, mit dem Ziel, den Kohlendioxidausstoß zu reduzieren. Ein Teilaspekt ist vor allem die Reduzierung des Primärenergiebedarfs um 50% bis zum Jahr 2050 gegenüber 2008. Unter dem Motto „Efficiency First“ wird die Energiewende ebenfalls im Verbrauchssektor angestrebt. Dies führt zur Forderung von CO2-armen und energieeffizienten Industrieprozessen. Solche Industrieprozesse sind unter anderem die Förderung von Erdgas oder anderen gasförmigen Medien, der Transport von Gasen und in Zukunft auch Wasserstoff via Pipelines und das Verdichten von chemischen Gasen, um sie in folgenden Anlagen zu Endprodukten zu verarbeiten. Ein mehrstufiger Verdichter, wie in Abbildung 1 zu sehen, ist ein typisches Beispiel für den Einsatz in Industrieanlagen. Die Sicherstellung der Prozessqualität mit hoher Effizienz bedarf der kontinuierlichen Überwachung. Zur Energie Effizienz des Prozesses ist der Wartungsaufwand mit zu betrachten. Um dies effizient umsetzen zu können, ist der Übergang von der präventiven zur prädiktiven Wartung notwendig. Hierzu müssen neue Methoden für die Beurteilung des Maschinenzustandes entwickelt und eingesetzt werden, die frühzeitig Schadensanomalien erkennen lassen. Als Schadensanomalie wird hier von einer Unregelmäßigkeit gesprochen, die zu einem Schaden der Maschine führen kann. Dies können plötzlich eintretende Veränderungen wie z.B. der Anriss einer Schaufel, eine gelöste Leitschaufel oder der Eintrag fremder Teile in den Verdichter genauso wie langfristige Veränderungen wie z.B. Erosionsschäden oder Ablagerungen an der Beschaufelung sein. Eine vielversprechende Methode ist die Akustik, in der die Signale kontinuierlich überwacht und ausgewertet werden ohne in den Prozess eingreifen zu müssen. Mit der zielgenauen Interpretation der akustischen Signale kann der Zustand der Maschine und wichtige Bauteile dokumentiert werden und zielgerichtete Maßnahmen für die Wartung initiiert und geplant werden. Dies erlaubt eine zuverlässige Vorhersage des Betriebszustandes und damit eine prädiktive Wartung, die bei den hohen zu erwartenden Anforderungen der stark zyklisch geprägten Fahrweisen eine wichtige Rolle einnimmt.