Stel je voor dat een kernapparaat binnen enkele seconden verandert in een dure stapel schroot als gevolg van minieme trillingen van de as, waardoor de productielijnen gedwongen worden stil te leggen terwijl de verliezen zich met de minuut opstapelen. Dit is niet overdreven, maar een reëel risico waarmee integrale tandwielcentrifugaalcompressoren (IGC-compressoren) worden geconfronteerd als er geen goede bewakings- en beveiligingssystemen zijn.

Essentiële apparatuur in alle sectoren

IGC-compressoren dienen als onmisbare apparatuur in de industriële productie, met toepassingen in de aardolie-, chemische verwerkings-, aardgas-, voedsel- en drank-, automobiel-, farmaceutische, papier-, cement-, staal- en glasproductie. Op basis van toepassingsscenario's en ontwerpnormen vallen IGC-compressoren in twee hoofdcategorieën:

• API 617 procescompressoren:Ontworpen voor het hanteren van lucht en diverse procesgassen, met complexe ontwerpen voor uiteenlopende toepassingen.
• API 672 verpakte integrale tandwielcentrifugaalluchtcompressoren:Deze compacte units zijn speciaal ontworpen voor luchtcompressie en omvatten compressoren, aandrijfmechanismen, besturingssystemen en hulpapparatuur in geïntegreerde, op een skid gemonteerde pakketten.

Duidelijke voordelen van IGC-compressoren

Het unieke integrale tandwielontwerp van IGC-compressoren maakt gebruik van een groot aandrijftandwiel (hoofdtandwiel) met meerdere rondsels die de rotorassen van de compressor met verschillende snelheden aandrijven, waardoor de prestaties van elke rotor worden geoptimaliseerd. De belangrijkste voordelen zijn onder meer:

• Mogelijkheid om olievrije lucht van klasse 0 te leveren voor strenge luchtkwaliteitseisen
• Compacte voetafdruk vergeleken met compressoren met gelijkwaardige capaciteit
• Vereenvoudigd ontwerp met enkele koppeling, waardoor onderhoudsbehoeften en storingspunten worden verminderd
• Minder waaiervereisten voor gelijkwaardige persdrukken
• Efficiënte implementatie van koeling tussen de compressiefasen
• 10-15% kortere productiecycli en 15-30% kostenbesparingen vergeleken met alternatieve ontwerpen

Monitoringuitdagingen bij hogesnelheidsoperaties

De hoge rotatiesnelheden van IGC-compressorrondsels zorgen voor een minimale fouttolerantie. Problemen escaleren snel en resulteren vaak in catastrofale mislukkingen. Voortdurende monitoring en bescherming worden daarom operationele noodzakelijkheden in plaats van optionele waarborgen.

Monitoring van schachttrillingen: de eerste verdedigingslinie

Sinds de introductie in de jaren zestig van wervelstroomsensoren (nabijheidssondes) voor trillingsmonitoring behoren IGC-compressoren tot de eerste gebruikers. Deze sensoren maken directe observatie van asbewegingen mogelijk, waardoor vroegtijdige probleemdetectie wordt vergemakkelijkt. Industriepioniers zoals Joy® Compressors standaardiseerden deze sensoren aanvankelijk met continue monitoringsystemen, gevolgd door fabrikanten als Borsig, Worthington, Elliott (nu FS-Elliott) en Clark.

Uitgebreide monitoringoplossingen

Geavanceerde monitoringsystemen voldoen aan de specifieke vereisten van verschillende IGC-compressortypes en zorgen voor een betrouwbare werking via op maat gemaakte benaderingen:

1. Op zenders gebaseerde bewakingssystemen (API 672-toepassingen)

Voor verpakte luchtcompressoren die voldoen aan API 672 bieden zendergebaseerde bewakingssystemen:

• 4-20mA signaaluitgang voor naadloze integratie van het besturingssysteem
• Vereenvoudigde integratie in bestaande besturingsarchitecturen
• Kosteneffectieve werking zonder zelfstandige monitoringsystemen

Zendertypen:

• Radiale trillingstransmitters voor het monitoren van de amplitude van astrilling
• Axiale positietransmitters voor druklagerbewaking
• Snelheidstransmitters voor rotatiesnelheidsmeting

Oplossingen voor kleine asdiameters:Gespecialiseerde sensoren pakken meetuitdagingen aan in de achterste secties van compressoren, waar kleine rondsel- en waaierasdiameters traditionele wervelstroomsensortoepassingen compliceren.

Niet-periodieke piekonderdrukking:Geïntegreerde algoritmen filteren tijdelijke elektrische storingen als gevolg van bliksem, stroomonderbrekers, stroompieken of radiocommunicatie om vals alarm te voorkomen.

API 672 standaardconfiguratie:Hoewel XY radiale trillingsmonitoring per waaier verplicht is, vereist de norm geen axiale positiemeting. Het toevoegen van stuwkrachtsondes biedt echter kritische bescherming tegen rotor-statorcontact door minimale axiale beweging.

2. API 670 standaardbewakingssystemen (API 617-toepassingen)

Voor API 617-procescompressoren bieden API 670-compatibele systemen verbeterde monitoring via uitgebreide sensorarrays. De belangrijkste onderscheidende factoren zijn onder meer:

• Onafhankelijke werking vanaf machinebesturingssystemen volgens API 670-vereisten
• Diagnostische mogelijkheden via aanvullende fasetriggers
• Aanbevelingen voor retrofits voor optimale sensorconfiguraties

De tweekanaals 5580 Smart Signal Conditioner is een voorbeeld van kosteneffectieve machinebescherming voor toepassingen die geen rackgebaseerde systeemcomplexiteit vereisen, met geïntegreerde alarmen en relaisfuncties.