Schutz von Kühltürmen durch Schwingungsüberwachung
Die Bedeutung der Verfügbarkeit von Kühltürmen
Der Anblick von Kühltürmen wird in den unterschiedlichsten Branchen immer häufiger. Unabhängig von Größe, Art oder Konfiguration der Kühltürme gibt es einen gemeinsamen Nenner: Sie müssen jederzeit betriebsbereit sein. Diese Anforderung erfordert den Einsatz der effektivsten Verfahren zur Zustandsüberwachung und Systemwartung.
Im Herzen eines jeden Kühlturms befindet sich ein großes Ventilatorengebläse, das die Wärmetauscher mit Zwangsbelüftung versorgt. Dieses System besteht typischerweise aus einem oder mehreren rotierenden Ventilatoren, von denen jeder oft einen Durchmesser von mehreren Metern hat, zusammen mit Antriebsmotoren, Getrieben sowie den dazugehörigen Verbindungen und Steuerungselementen.
Fast alle dieser Komponenten haben bewegliche Teile, die korrekt installiert und ausgerichtet werden müssen, um einen dauerhaft zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Im Laufe der Zeit unterliegen sie einem normalen Verschleiß sowie dem Einfluss unterschiedlichster Umgebungsbedingungen, die das Ausfallrisiko erheblich erhöhen können.
Die Zustandsüberwachung solch kritischer Systeme ist unerlässlich, wenn die Verfügbarkeit und Betriebszeit aufrecht erhalten werden sollen. Hierbei spielt die Schwingungsüberwachung aller rotierenden Teile eine große Rolle.
Überwachungsoptionen für Kühltürme
Die Überwachungsoptionen sind extrem abhängig von der Kritikalität der Anwendung und dem verfügbaren Budget. Die Installation einer größeren Anzahl von Sensoren kann zusätzliche Informationen liefern, aber die Schlüsselkomponenten bleiben die Motor- und Getriebebaugruppen.
Vibrationessensoren können für alle diese Anwendungen installiert werden, und die Auswahl des richtigen Sensors ist von höchster Wichtigkeit.
Innerhalb der Vibrationssensoren-Produktreihe von Hansford Sensors wurden spezifische Modelle entwickelt, um den potenziell rauen Bedingungen in Kühltürmen standzuhalten. Diese Sensoren bieten zudem den für die jeweilige Anwendung erforderlichen Frequenzbereich. Einige Anwendungen gelten als eigensicher, und für diese Umgebungen sind zertifizierte Produkte erhältlich.
Montageorte für Schwingungssensoren
Die am häufigsten zu überwachenden Positionen sind:
Antriebsseite und Nicht-Antriebsseite des Motors, wobei der Sensor in radialer Richtung montiert ist, um den Zustand der Motorlager zu überwachen, gemessen in g.
Getriebe-Ein- und -Ausgangswellen, an denen der Sensor radial montiert ist. Dies ermöglicht die Überwachung des in g gemessenen Lagerzustands und der in Schwinggeschwindigkeit gemessenen Lüfterunwucht. Ein optionaler axialer Beschleunigungssensor an der Eingangswelle liefert einen guten Anhaltspunkt für den Wellenschub.
Offline-Vorspannungsüberwachung
In einer idealen Situation ist die Online-Überwachung stets zu bevorzugen. Wo jedoch Budgetbeschränkungen vorliegen, werden Offline-Überwachungstechniken bei Kühltürmen häufig eingesetzt.
Bei installierten Sensoren wie beschrieben und je nach Zugänglichkeit kann in der Nähe des Motors ein lokaler Abzweigkasten installiert werden. Ein mehradriges Kabel mit geschirmten verdrillten Adernpaaren wird dann bereitgestellt, um den Abzweigkasten mit einem Schalter- oder Anschlusskasten zu verbinden. Bei einigen Anwendungen wird das Sensorkabel direkt an den Schalterkasten angeschlossen.
Das Schaltergehäuse ist ein Industriegehäuse, das so konzipiert ist, dass es rauen Bedingungen standhält. Es ist je nach Umweltanforderungen in verschiedenen Materialien erhältlich, darunter Baustahl, Edelstahl und Polycarbonat.
An das Schaltergehäuse kann dann ein handelsüblicher Datenerfasser angeschlossen, die Sensoren mit Strom versorgt und Schwingungsdaten erfasst werden.
Online-Schwingungsüberwachung
Entweder über die oben beschriebene Offline-Konfiguration oder bei kostengünstigeren Installationen über 4-bis-20-Milliampere-Sensoren können die Ausgänge an Schutz-, Überwachungs- oder SPS-Systeme angeschlossen werden.
In der einfachsten Konfiguration werden, wie zuvor beschrieben, vier oder fünf 4-bis-20-Milliampere-Beschleunigungsmesser installiert, skaliert in g oder Geschwindigkeit, um den erforderlichen Parametern zu entsprechen.
Jeder Sensor ist an ein lokales Abzweiggehäuse angeschlossen, wobei ein mehradriges, geschirmtes Twisted-Pair-Kabel das Gehäuse mit dem SPS-System zur Trendaufzeichnung und Alarmierung verbindet.
In Anwendungen, die eine detailliertere Analyse erfordern, können Schwingungsmodule mit spezifischen Filtern installiert werden, die auf die Eigenschaften von Kühltürmen abgestimmt sind. Diese Systeme verwenden AC-Beschleunigungssensoren, Anschlussgehäuse und mehradrige Kabel, die in einem industriellen Gehäuse mit Schwingungsmodulen enden.
Die Schwingungsmodule bereiten die Beschleunigungssignale auf, um je nach Bedarf den Lagerzustand oder Schwingungsgeschwindigkeitswerte auszugeben.
Das System ermöglicht auch den Anschluss eines Datenerfassungsgeräts für eine detailliertere Analyse, wobei die Ausgänge zur Trendanalyse und Überwachung an eine SPS angeschlossen sind.
In Anwendungen, in denen keine SPS verfügbar ist, kann die Konfiguration um lokale Anzeigen und Auslösefunktionen erweitert werden, um Kühltürme bei Bedarf zu schützen und abzuschalten.
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