Strömungsmaschinen, wie Verdichter und Turbinen, sind für den Betrieb praktisch aller industrieller Anlagen unerlässlich, gleichzeitig stellen sie als bewegte, mechanische Systeme für den langfristigen Betrieb die höchsten Ansprüche an eine zuverlässige Steuerung und Überwachung. Die HothoData GmbH stellt sich dieser Herausforderung und entwickelt maßgeschneiderte Lösungen, welche die spezifischen Anforderungen der unterschiedlichen Strömungsmaschinentypen, der umliegenden Anlagenprozesse und der Umweltbedingungen berücksichtigen.


Zusätzlich zur prozessseitigen Einbindung der Maschinen liefert die HothoData GmbH die nötige Ausrüstung zur Maschinenüberwachung mittels Lagertemperatur- und Schwingungsmessung, sowie die Instrumentierung und Automatisierungskomponenten für die häufig anzutreffenden Schmieröl-, Dichtungs- und Trocknungssysteme. 

Turboverdichter

 

 

 

Turboverdichter

 

Turboverdichter

Unsere Leistungen im Einzelnen:

  • Erstellung von E-Projekten mit E-Plan oder WSCAD
  • Programmierung von fehlersicheren und redundanten speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) der Hersteller:
    Siemens, Allen Bradley, Triconex, ABB, Schneider u.v.w.
  • Unterstützung bei HAZOP-Studien / Erreichung einer SIL - Zertifizierung
  • Visualisierung von Verdichtern mit Darstellung von Prozessbildern, Status- und Fehlermeldungen, Konfiguration von Parametern, Diagnostik, Archiven und Trends
  • Programmierung von SCADA-Lösungen und Leitsystemen der Hersteller
    Siemens, Allen Bradley, Proficy - iFIX, Schneider - Magelis u.v.w.
  • Übergeordnete Steuerung zusammengeschalteter Verdichter zur Optimierung des Energieverbrauches und Lastwechselverhaltens (Master-Steuerung)
  • Fernwartung und Diagnosemöglichkeiten über Modem oder Internet
  • Pumpgrenzregelung auch bei unterschiedlicher Gaszusammensetzung ohne Messung der Dichte oder molare Masse
  • Pumpschutz zusätzlich zur berechneten Pumpgrenze durch Analyse des Zustandsgrößen
  • Maschinenüberwachungssysteme (Schwingungs- und Temperaturüberwachung) der Hersteller
    Bently Nevada, Brüel & Kjær und ProvibTech
  • Instrumenten- und Regelventilprojektierung- und Lieferung
  • Projektierung der Anlagen auch für den EX-Bereich z.B. nach CENELEC/IEC oder NEC
  • Erstellung von Funktionsplänen mit PRODOK 6.0
  • Erstellung mehrsprachiger Dokumentation nach Kundenwunsch (in Europa entsprechend CE-Kennzeichnung)
  • Inbetriebnahme, Schulung und Betreuung weltweit

Im Rahmen von Ausrüstung und Inbetriebnahme kann die HothoData GmbH auf langjährige Erfahrungen mit Arbeits- und Kraftmaschinen zurückblicken. Im Bereich der Arbeitsmaschinen sind dies in erster Linie die Kompressoren, also Maschinen die über eine Antriebswelle bereitgestellte mechanische Energie in eine thermodynamische Zustandsänderung des Betriebsfluides(thermische, potentielle und kinetische Energie des Mediums) umsetzen. Zu den Kraftmaschinen zählen sowohl elektrische Motoren als auch Turbinen, welche elektrische bzw. im thermodynamischen Zustand oder in den chemischen Bindungen eines Fluids gespeicherte Energie in mechanische Energie konvertieren. Naturgemäß treten Arbeits- und Kraftmaschinen über ihre Kopplung in der Antriebswelle in Kombination auf. Wir entwickeln die automatisierungstechnischen Lösungen, welche im Einklang mit den gültigen Maschinenrichtlinien den koordinierten Betrieb beider Komponenten mit dem Ziel der Optimierung von Sicherheit, Effizienz und Verfügbarkeit der Maschine garantieren.

 

Die in der industriellen Praxis anzutreffenden Betriebsmedien und Erfordernisse der zu realisierenden Prozesse sind vielgestaltig und begründen eine entsprechend umfangreiche Palette notwendiger technischer Realisierungen. Dabei werden die thermodynamischen Arbeitsmaschinen bei inkompressiblen Medien gewöhnlich als Pumpen, bei kompressiblen Medien hingegen als Verdichter oder Gebläse bezeichnet. Zusätzlich dazu werden die Maschinen aber auch nach ihrem grundsätzlichen Funktionsprinzip unterschieden. So beruhen Verdrängungsmaschinen darauf, dass das Medium periodisch in abgeschlossene Volumina (z.B. Kolben, Zahnradkammer, Schraubengang oder auch Schöpfschaufel) gebracht und darin je nach Ausführung ein erhöhter Druck oder Strömungsgeschwindigkeit aufgeprägt wird. Demgegenüber basieren Strömungsmaschinen auf einem kontinuierlichen Verdichtungsprozess im offenen Strömungskanal eines beschaufelten Laufrads. Das Medium wird hierbei durch die Rotation des Laufrads beschleunigt und zumindest im Falle von Radialverdichtern anschließend wieder zur Erhöhung des Druckes in einem Diffusor abgebremst.

 

Verdrängungsmaschinen eignen sich aufgrund ihres komplexeren geometrischen Aufbaus vor allem für Prozesse mit geringen bis moderaten Volumenströmen, können dafür aber bereits in einstufiger Ausführung hohe Verdichtungsverhältnisse (daher Verhältnis des Ausgangs- zum Eingangsdruck) realisieren. Zwar kann ein Rückströmen des Mediums konstruktionsbedingt praktisch ausgeschlossen werden, es sind jedoch trotzdem Maßnahmen zu treffen, welche ein zu starkes Ansteigen des Enddruckes(z.B. Überschreiten der Lastgrenzen) oder ein zu weites Absinken des Saugdrucks (vor allem bei Flüssigkeiten, Auftreten von Kavitation) verhindern.

 

Strömungsmaschinen sind im Bezug auf den Durchfluss einfacher skalierbar(höhere Laufraddurchmesser, größere Drehzahlen) und eignen sich daher auch für Prozesse mit sehr hohen Volumenströmen. Dafür sind die erreichbaren Verdichtungsverhältnisse geringer, weshalb diese Maschinen häufig aus mehreren Verdichtungsstufen bestehen. Je nach erreichtem Druckverhältnis werden die Maschinen als Ventilatoren, Gebläse oder Verdichter bezeichnet. Da zum Erreichen hoher Druckverhältnisse bei einem gleichzeitig möglichst kompakten Aufbau zudem meist hohe Drehzahlen über 10000rpm notwendig sind, werden die Maschinen auch unter den Begriffen Turboverdichter, Turbokompressoren oder ganz allgemein Turbomaschinen gehandelt. Im Gegensatz zu Verdrängungsmaschinen muss ein minimaler Volumenstrom gewährleistet werden, da es im Falle zu geringer Durchflussgeschwindigkeit (z.B. wegen eines zu hohen Enddrucks/zu geringer Prozessabnahmemenge) zum Ausbilden von Wirbeln und damit zum teilweisen oder auch vollständigen Versperren der Strömungskanäle im Laufrad kommen kann. Neben einem Temperaturanstieg des Mediums bzw. auch des Laufrads kann es hierdurch schließlich auch zur Strömungsumkehr und damit zum sogenannten "Verdichterpumpen" mit entsprechend hohem Stress für die Maschine und Anlage kommen.

 

Turboverdichter werden deshalb praktisch immer mit einem Pumpgrenzregler ausgestattet, welcher die Lage des aktuellen Arbeitspunktes der Maschine in Relation zur maschinenspezifischen Pumpgrenzregellinie (= Pumpgrenzlinie + Sicherheitsabstand) überwacht. Nähert sich der Arbeitspunkt dem über diese Pumpgrenzlinie definierten Mindestdurchfluss oder Maximaldruckverhältnis werden geeignete Gegenmaßnahmen z.B. das Öffnen eines Bypass- oder Ausblaseventils ausgeführt. Als Sicherheitsfunktion wird zudem häufig eine Überwachung der unmittelbar am Verdichtungsprozess beteiligten Prozessgrößen (Druckverhältnis, Volumenstrom, Saug- bzw. Eingangstemperatur) durchgeführt und eine Notöffnung der Entlastungsventile oder eine Abschaltung der Maschine bei der Detektion fortgesetzter periodischer Schwankungen oder stark ansteigendem Gradienten durchgeführt. In seltenen Fällen wird die Pumpgrenzregelung und -detektion auch über den Motorstrom oder sogar über die Schaftvibrationen realisiert.


Schmierölsysteme sind ein wichtiges Hilfssystem praktisch aller Strömungsmaschinen. Sie gewährleisten die notwendigen Betriebsbedingungen der Lager und Getriebe der Maschinen zur Minimierung des Lagerverschleißes und dienen zudem dem Wärmetransport. Während die Hilfs- und Hauptölpumpen den notwendigen Öldurchsatz bereitstellen, muss der Öldruck auch bei variabler Betriebstemperatur (und damit variabler Viskosität) stets auf einen konstanten Wert gebracht werden. Zur Temperaturstabilisierung wird die aufgenommene Reibungswärme zudem über einen temperaturregelten Ölkühler wieder abgegeben. Umgekehrt muss bei Betrieb der Maschinen unter niedrigen Umgebungstemperaturen eine minimale Öltemperatur zum Start gewährleistet werden. Je nach Anforderung können für den Ausfall zusätzliche Systeme wie Akkumulatoren oder Hochtank zum Einsatz kommen.


Dichtungssysteme dienen der Minimierung von Leckagen zwischen den Prozessmedien, dem Schmieröl und der Umwelt. Die Komplexität der Dichtung reicht von relativ einfachen Labyrinthen oder Kohleschwimmringen bis hin zu Gasdichtungen im Einfach-, Tandem- oder Mehrfachaufbau. Häufig ist hierbei eine Versorgung mit gefilterten Sperrgasen erforderlich, welche auch variable Spaltmaße der Maschine bei wechselnder Gehäusetemperatur oder wechselnde Betriebsbedingungen in den ggfls. angeschlossenen Fackelleitungen zuverlässig ausgleichen muss.


Bei der Verdichtung von Prozessgasen kommt es insbesondere im Bezug auf Wasserdampf zu Kondensationserscheinungen, welche die angeschlossenen industriellen Geräte und Prozesse schädigen kann. Daher ist es häufig notwendig Abscheider zum Auffangen und Austragen der Kondensate oder sogar Adsorptionstrockner zur zuverlässigen Absenkung des Taupunkts zu installieren.


Die HothoData GmbH stellt bewährte und innovative Lösungen für den Betrieb und die Überwachung von Strömungsmaschinen und den dazugehörigen Öl-, Dichtungs- und Trocknungssystemen bereit. Die Betreuung unserer Kunden reicht von der Projektierung und Softwareentwicklung über einen eigenen Schaltschrankbau bis hin zur Montage und Inbetriebnahme der Anlagen weltweit.

Referenzen

 

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. (FH) Heiko Bauer
Telefon: +49 341 - 41 52 8-15
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