In 200 Millisekunden, die für eine Kurbelwellenumdrehung erforderlich sind, kann sich alles verändern. In dieser kurzen Zeitspanne kann die strukturelle Integrität eines einzigen Bolzens die Bruchkraftgrenze erreichen, was eine Reihe von Ereignissen auslöst, die zu einem katastrophalen Schaden und somit Ausfall der gesamten Maschine führen.
Die Folgen können nicht nur Maschinenschäden, Wartungskosten und Produktivitätsverluste in Höhe von mehreren hunderttausend US-Dollar umfassen, sondern auch Emissionsfreisetzung und Gefährdung der Sicherheit von Mitarbeitern mit sich bringen.
Klingt unwahrscheinlich? Es ist genau das Szenario, mit dem eine Abgasaufbereitungsanlage in den USA konfrontiert wurde. Das Ergebnis war jedoch kein Scheitern, sondern ein Triumph für die Voraussicht und die Schutzmaßnahmen der Anlage. Die drohende Katastrophe wurde durch ein fortschrittliches Zustandsüberwachungssystem, das an einem kritischen Kompressor installiert war, und durch die wirksame Reaktion des Wartungsteams abgewendet.
Dieser Vorfall veranschaulicht, wie effektiv moderne Zustandsüberwachungssysteme sein können, insbesondere in Bezug auf ihre Empfindlichkeit gegenüber kleinsten Veränderungen im normalen Betriebsverhalten, ihre genaue Diagnose der Bedeutung dieser Veränderungen und ihre Fähigkeit, eine angemessene automatische Reaktion auszulösen – und das alles innerhalb weniger Umdrehungen einer Kurbelwelle.
Anlage, Kompressionssystem und Überwachungstechnik
Die Anlage verarbeitete Abgase aus sechs Raffinerien. Das Abgas, ein Nebenprodukt, das früher als Kessel- und Heizungsbrennstoff verwendet wurde, enthält Ethylen, Ethan, Wasserstoff und andere Komponenten, die jetzt wertvoller sind, wenn sie für die Verwendung als petrochemische Grundstoffe und Ausgangsmaterialien zurückgewonnen werden.
Durch die Sammlung von Abgas aus mehreren Raffinerien erreichte das Unternehmen ausreichende Mengen, um die Verarbeitung und Abtrennung dieser Komponenten wirtschaftlich zu machen. Wenn alle sechs Raffinerien in Betrieb waren, konnte das Unternehmen täglich etwa 138 Millionen scf Abgas verarbeiten. Daraus erzeugte die Anlage täglich mehr als 28.000 Barrel flüssige Kohlenwasserstoffe, darunter Ethylen, Ethan, Propylen, Propan, Butan und natürliches Benzin, sowie 30 Millionen Kubikmeter Wasserstoff pro Tag.
Der Stand der Maschinenüberwachung
Das Unternehmen profitierte von: (1) der Fähigkeit seines Überwachungssystems, einen relativ kleinen Fehler frühzeitig zu erkennen, und (2) der Geschwindigkeit, mit der das System in der Lage war, die richtigen Maßnahmen zu ergreifen (d. h. die Maschine abzuschalten). Das Abscheren des Bolzens war buchstäblich ein Einzelzyklusfehler. Es gab keinen allmählichen Anstieg oder einen Trend, der auf ein bevorstehendes Problem hingedeutet hätte. Dennoch war das PROGNOST®-NT-System in der Lage, die Stromzufuhr zum elektrischen Antrieb innerhalb von zwei Sekunden nach dem Fehler abzuschalten.
Um Fehlauslösungen durch kurze transiente Ereignisse zu vermeiden, benötigt das PROGNOST®-NT System eine hohe Schwingungsamplitude in einer Reihe von Segmenten (normalerweise mindestens fünf Segmente). Es muss sich um einen hohen Wert über eine große Spanne von Kurbelwinkelgraden handeln, um einen signifikanten Stoß zu erkennen. Außerdem müssen die Schwingungswerte für eine bestimmte Anzahl aufeinander folgender Umdrehungen festgelegte Sicherheitsgrenzen überschreiten, damit ein Auslösealarm ausgelöst wird.
In diesem Fall führte das Versagen des Bolzens jedoch zu einem so starken Aufprall, dass das System sowohl am Kreuzkopfsensor der Kurbelwelle 5 als auch am Kreuzkopfsensor der gegenüberliegenden Kurbelwelle eine Verletzung der Sicherheitsgrenzwerte erkannte. Unter diesen Bedingungen wird die Abschaltung bereits nach drei Umdrehungen aktiviert. Dieses zusätzliche Maß an Empfindlichkeit verkürzte die Zeit, in der die Maschine mit einer einzigen Schraube betrieben wurde, die diese Seite des Pleuels am großen Ende zusammenhielt.
Fazit
Seit der Inbetriebnahme dieser vier kritischen Kompressoren im Jahr 2005 hat das PROGNOST®-NT-System eine beträchtliche Investitionsrendite erbracht, indem es mehrere Ausfälle von Komponenten des Antriebsstrangs frühzeitig erkannt und die Maschine erfolgreich verriegelt hat, bevor Folgeschäden auftreten konnten.
