Umfangreiche Sicherheitsvorkehrungen

Umfangreiche Sicherheitsvorkehrungen: Im Brandfall leiten zwei Kamine mit Axiallüftern die gefährlichen Gase ab.

Der Durchgangsverkehr in Fellbach bei Stuttgart wird über einen Straßentunnel geführt Zu dessen Belüftung dienen sechs Strahlventilatoren Zusätzlich ist ein Teil der Anlage mit zwei Axialventilatoren ausgerüstet, die im Brandfall oder bei erhöhtem CO2-Aufkommen die gefährlichen Gase abführen von Lüftern im zentralen Straßentunnel. Der Durchgangsverkehr in Fellbach bei Stuttgart wird über einen Straßentunnel geführt. Zu dessen Belüftung dienen sechs Strahlventilatoren. Zusätzlich ist ein Teil der Anlage mit zwei Axialventilatoren ausgerüstet, die im Brandfall oder bei erhöhtem CO2-Aufkommen die gefährlichen Gase abführen.

Im Sommer 2011 erfolgte eine sicherheitstechnische Prüfung des Gesamtsystems mithilfe der fest eingebauten Schwingungsüberwachungsanlage. Dabei zeigte sich, dass einer der beiden Axial-Ventilatoren im oberen Drehzahlbereich erhöhte Schwingungen aufweist. Diese lagen oberhalb der zulässigen Werte nach DIN ISO 10816-3.

Daraufhin wurde die Werner Krauter GmbH beauftragt, die Maschinen zu reinigen, um eventuelle Unwuchten durch Verunreinigungen zu beseitigen. Die Schwingungen blieben jedoch auch nach Reinigung der Laufräder noch unzulässig hoch. Deshalb erhielt das Unternehmen nunmehr den Auftrag zur Fehlerdiagnose mit anschließender Ursachenbeseitigung.

Als Spezialist für E-Motoren Instandsetzung setzt Krauter zu diesem Zweck bereits seit 2009 das Universal Schwingungsanalyse- und Auswuchtgerät Vibexpert der Firma Prüftechnik ein. Mit diesem Gerät lassen sich sowohl normgerechte Abnahmemessungen für die Schwingungen, als auch Diagnosen zu den Schwingungsursachen ausführen.

Eingehende Prüfungen der Schwingungen mit Vibexpert vor Ort nach Reinigung der Ventilatoren ergaben, dass am Axialventilator 2 die Werte oberhalb der Warngrenzen lagen. In dieser Situation zeigte das stationäre Überwachungssystem (veff 10…1000 Hz) am Ventilator 2 keine Alarmverletzungen an. Um den Weiterbetrieb zu gewährleisten, waren die Schwingungen jedoch unbedingt zu reduzieren.

Am Axialventilator 1 lagen die Summenschwingungswerte bei maximaler Drehzahl noch knapp unterhalb der Grenzwerte für „Warnung“. Für diesen Ventilator gab das stationäre System die bereits die erwähnten Alarmmeldungen aus.

Schwingungsanalysen an beiden Ventilatoren zeigten, dass jeweils die drehfrequenten Anteile dominant waren. Damit bestanden die Voraussetzungen zur Schwingungsreduzierung durch Nachwuchten der Laufräder. Mithilfe dieser Daten lassen sich dann auch die Auswuchtgüten der Aggregate im aktuellen und im Endzustand dokumentieren.

Restunwuchten

DIN ISO 1940
Werden Unwuchten als Schwingungserreger festgestellt, so lassen sich mit dem Vibexpert auch die notwendigen Ausgleichsmassen und deren Positionen am Ventilatorlaufrad bestimmen.
Zulässige Restunwuchten bezogen auf die Rotormasse werden in DIN ISO 1940 abhängig von der maximalen Betriebsdrehzahl angegeben. Die anzusetzende Güteklasse ergibt sich aus dem Maschinentyp und dem Einsatzbereich. Ventilatoren für Abluftanlagen werden üblicherweise in die Gütestufe G 6,3 eingeordnet. Mit den gewählten Werten ergibt sich eine zulässige Rest-Unwuchtmasse uzul = 80 gmm x 500 kg / 500 mm = 80 g am Ausgleichsradius von 500 mm.

Nach einem Unwuchtslauf zur Feststellung des Istzustands wurde mit einer Testmasse am Radius von 500 mm der Auswuchtvorgang mit Vibexpert gestartet. Es zeigte sich, dass sich mit einem Ausgleichsgewicht von 137,5 g für die Winkelposition 65° die drehfrequenten Schwingungsanteile von 1,979 mm/s auf 0,147 mm/s und die Restunwucht von ca. 140 gmm/kg auf 18 gmm/kg sanken. Der so verbesserte Ventilator erfüllt damit die Kriterien der Gütestufe 2,5. Nach diesen Maßnahmen konnten die Maschinen in einem zulässigen Zustand an den Betreiber übergeben werden.

Es kam immer noch zu unbegründeten Alarmmeldungen

Vibrex-Überwachungssystem

Alles unter Kontrolle: Der Zustand der Lüfter wird jetzt mithilfe des neuen Vibrex-Überwachungssystems von Prüftechnik und in der Leitwarte visualisiert.

Die permanent montierten Überwachungssysteme lieferten allerdings immer noch fehlerhafte Informationen. Am Ventilator 2 waren die angezeigten Werte zu gering, und am Ventilator 1 kam es immer noch zu Alarmmeldungen. Auch hier fanden Prüfungen statt, um die Mängel im Überwachungs-System zu beheben.

Die Ursache für die zu kleinen Anzeigewerte war schnell gefunden. Es handelte sich dabei um einen systematischen Fehler: Die Überwachungssysteme waren für Ventilatoren mit Drehzahlen über 600 U/min mit einem festen Bandpassfilter 10 … 10 Hz ausgelegt. Dieser unterdrückt Schwingungskomponenten unter 10 Hz (600 Schwingungen/min). Die Beurteilung des Zustandes bei niedrigen Drehzahlen ist damit ausgeschlossen. Zur Beurteilung des Schwingungsverhaltens müssten die Ventilatoren deshalb immer mit hohem Aufwand und eventuell mit unzulässig großen Unwuchten auf die maximale Drehzahl hochgefahren werden.

Besser geeignet für diese Betriebsbedingungen sind Systeme, die, wie der Vibexpert, bereits ab 2 Hz richtige Summenwerte liefern. Leider waren die bisher eingebauten Systeme nicht für diese Betriebsweise geeignet oder umrüstbar.

Hinzu kam, dass die Alarmmeldungen am Ventilator 1 auf einen technischen Defekt in der Messkette zurückgeführt werden konnten. Zur Wiederherstellung der Systemeigenschaften wäre damit ohnehin ein Gerätetausch notwendig gewesen.

In Zusammenarbeit mit dem Betreiber und dem zuständigen Planungsbüro wurde daraufhin ein modernes und leistungsfähiges System der Prüftechnik Condition Monitoring mit einem Frequenzbereich von 2 … 1000 Hz beschafft und ordnungsgemäß installiert. Nunmehr sind alle Voraussetzungen für den ordnungsgemäßen Betrieb der Anlage und zur einfachen wiederkehrenden Prüfung der Schwingungen mit Hilfe des neuen Überwachungssystems Vibrex und zur Visualisierung in der Leitwarte gegeben.

Wilfried Geibel

Kontakt:
PRÜFTECHNIK Condition Monitoring
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