Hinweise für die Wartung und Instandhaltung

Besonders bei Schraubenverdichter-Kälteanlagen kommt das Kältemaschinenöl intensiv mit dem Kältemittel bei entsprechenden Druck- und Temperaturbedingungen in Berührung. Das Öl ist wegen seiner Aufgaben zur Abdichtung, Schmierung, Kühlung und als Hydraulikmedium zur Steuerung hohen thermischen und chemisch-physikalischen Belastungen ausgesetzt. Feuchtigkeit, Fremdgasanteile, winzige Feststoffpartikel und chemische Reaktionsprodukte kommen, vermischt mit Kältemittel und Öl, ungefiltert in den Ölabscheider und begünstigen hier Reaktionen bei hohem Druck und hoher Temperatur.

Weil das Öl bei Schraubenverdichter-Kälteanlagen unter hohem Druck steht, kann es einen hohen Anteil an gasförmigen Fremd­stoffen aufnehmen, was zur Verminderung der Schmierfähigkeit des Öles beitragen kann. So wird der Wassergehalt des Kälte­maschinenöls in großem Maße die Standzeiten der Verdichter­lager verkürzen, Korrosion, Säurebildung und Ölübertritt durch die ­Ölabscheider in die Anlage begünstigen. Geringer Wassergehalt und eine geringe Neigung zur Schaumbildung unter dem Einfluss von Kältemittel reduzieren den Ölübertritt in die Kälteanlage und damit den Betriebsölverlust für Anlagen, deren Öl aus dem Verdampfer-Ölsumpf entnommen und entsorgt werden muss.

Die thermische Stabilität des Kältemaschinenöles ist von großer Wichtigkeit für dessen Standzeit unter hohen Temperaturen und Drücken. Reaktionen und die Abtrennung leichtflüchtiger Bestandteile des Öls führen oft zu einem Ansteigen der Viskosität und zu Öl- Schlammbildung in den Ammoniak-Kälteanlagen.

Deshalb ist die Verwendung qualitativ hochwertiger Öle, bestimmt für das jeweilige Einsatzgebiet und Kältemittel, nach Vorgabe des Verdichterherstellers von vorrangiger Bedeutung für eine möglichst lange Lebensdauer und große Verfügbarkeit der Kälte­anlage. Die Investition in qualitativ hochwertige Kältemaschinenöle ist aus der Sicht verlängerter Standzeiten der Öle und der Verdichter durchaus ein Faktor zur Kosteneinsparung für den Anlagenbetrieb.

Ölanalysen

Nach entsprechenden Betriebsstunden wird, um den Verschleißzustand festzustellen, regelmäßig eine Ölprobe gemäß den Vorschriften des Anlagenlieferanten genommen und analysiert.

Bei der Probenentnahme sollte Folgendes beachtet werden:

• Das Öl sollte vom geschulten Fachpersonal aus dem aktiven Ölkreislauf entnommen werden.
• Es sind spezielle Ölbehälter (druckfest) zu verwenden (keine gebrauchten Lebensmittel oder Chemikalienflaschen verwenden)!
• Behälter mit dem zu analysierenden Öl zuvor ausspülen.
• Behälter ggf. vor dem Verschließen ausgasen lassen (nicht bei Esterölen).
• Zutritt von Luftfeuchtigkeit vermeiden.

Die falsche Entnahme von Kältemaschinenöl kann bei der Analyse zu Fehlinterpretationen führen und am Ende hohe Kosten verur­sachen.

Die Labor-Ölanalyse sollte üblicherweise mindestens folgende Messdaten enthalten:

• Aussehen, Geruch
• Gehalt an festen Fremdstoffen, Metalle etc.
• Wassergehalt
• Neutralisationszahl (Säuregehalt)
• kin. Viskosität (bei 40 °C)

Zusätzlich kann die spektroskopische Analyse wichtige Aufschlüsse über den Zustand des Öles und der gesamten Kälteanlage liefern.

Die Daten der Ölanalyse helfen natürlich nur demjenigen weiter, der in der Lage ist, diese Daten in Bezug auf den Kälteanlagenbetrieb auch richtig zu interpretieren.

Ölfilterung

Eine wichtige Einflussgröße auf die Standzeit der Verdichterlager ist die optimale Ölfilterung. Schmutzpartikel im Öl, deren Größe die Ölfilmdicke übertreffen, beschädigen die Oberfläche der Lagerwerkstoffe.

Das reduziert die Lebensdauer der Lager besonders kritisch, wenn diese Partikel nicht wirksam aus dem aktiv umlaufenden Öl ausgefiltert werden und wiederholt an die Lager gelangen.

Der Unterschied zwischen der herkömmlicher Filterung und Superfilterung für das Öl von Industriekälteanlagen ist gravierend. Die Rückhaltung entsprechender Partikelgrößen um 5 μm spielt dabei eine entscheidende Rolle.

Die Ölfilterung muss den Anforderungen der Schmier-Spaltmaße und Ölfilmdicken in der Weise genügen, dass mindestens 99% aller Feststoffpartikelgrößen >5μm herausgefiltert werden und der Filter hierbei über eine entsprechend hohe Kapazität verfügt.

Durch Feldtests wurde nachgewiesen, dass optimal gefiltertes Öl die normal veranschlagte Lebensdauer der Lager erheblich verlängert und zugleich die Verschleißintervalle der Wellenabdichtungen offener Verdichter wesentlich verlängert.

Bei der Superfilterung mit absolutem Rückhaltevermögen für Partikel um 6μm erhöht sich die Lagerstandzeit gegenüber der 25-μm-Qualität um mehr als den Faktor 100! Eine noch bessere Ölfilterung mit Rückhaltevermögen für Partikelgrößen kleiner als 56μm ist nicht sinnvoll, weil diese für die allgemein in Schraubenverdichtern angewendeten Lager und Schmierspaltmaße keine weitere Erhöhung der Standzeit bewirkt.

Frühzeitiger Verschleiß der Wellenabdichtung ist ein wichtiges Indiz für die Beschaffenheit des Öles und den Zustand der Ausrichtung. Wird bei Betrieb immer mehr Öl verlustig, so entweicht im Stillstand vorrangig das Kältemittel aus dem Verdichter. Undichtigkeiten an defekten Wellenabdichtungen führen daher in der Praxis oft zu Umweltbelastungen wegen austretenden Kältemittels und zu hohen Kosten für deren Ersatz.

Schwingungsanalyse

Im Rahmen der planmäßigen Wartung und Instandhaltung haben sich regelmäßige Schwingungsanalysen an den Schraubenverdichter-Kälteanlagen als sehr hilfreich für die Schadens-Früherkennung erwiesen. Schäden an Verdichterlagern und internen Getriebesätzen sind durch erhöhte Schwingungen in typischen Frequenzen meist schon zu einem frühen Zeitpunkt erkennbar. Wie bei der Ölanalyse helfen Schwingungsmessdaten nur demjenigen, der in der Lage ist, diese richtig zu interpretieren.

Mithilfe einer periodischen Schwingungsmessung bzw. einer kontinuierlichen Schwingungsüberwachung kann man den Fortschritt möglicher Lagerschädigungen aufzeichnen und rechtzeitig reagieren.

Man bedenke, dass Ersatz- bzw. Reparatur- und Ausfallkosten leicht ein Vielfaches einer Schwingungsanalyse betragen können. Außerbetriebsetzung, Demontage und Reparatur werden damit zu planbaren Zeiträumen mit berechenbaren Kosten gegenüber einem plötzlichen Ausfall mit weit größerem Schadenspotenzial.

Instandhaltungskonzept

Über die genannten Hinweise hinaus sind bei der Wartung und Instandhaltung von Kälteanlagen mit Schraubenverdichtern eine Reihe von speziellen Schwerpunkten für die jeweilige Anlage von besonderer Bedeutung.

Neben den Anlagenkomponenten im Maschinenraum wie Verdichter, Abscheider, Pumpen, Schaltanlagen und Sicherheitseinrichtungen verdienen die Anlagenkomponenten bis hin zu den entsprechenden Verdampfern wie Hauptleitungen, Ventilstationen, Durchführungen für Dach und Wände, Halterungen usw. eine besondere Aufmerksamkeit. Probleme mit der Unterkühlung des Kältemittels, Kältemittelmangel und geringe Füllstände in Sammlern können zu Ausfall der Kältemittelpumpen führen. Kältemittelverlagerungen und schlecht eingestellte Regelventile bieten meist Anlass über Verbesserung der Verfügbarkeit und der Energieeffizienz des Anlagenbetriebs nachzudenken.

Deshalb wird dem Betreiber empfohlen, mit seinem Fachservice für die spezielle Kälteanlage zugeschnittene Instandhaltungs- und Wartungskonzepte zu ent­wickeln, welche zugleich den neuesten Stand der Technik einschließen und regelmäßige Unterweisungen des Betriebspersonals vorsehen.-

Schulungsreferent Kältetechnik, Johnson Controls Systems & Service GmbH, Mannheim