Fehlerbehebung bei Schraubenkompressoren: Hohe Austrittstemperatur

1. Problembeschreibung und Anwendungsbereich

Dieses Handbuch dient der Diagnose und Fehlerbehebung bei Problemen im Zusammenhang mit hohen Austrittstemperaturen in Schraubenkompressoren. Eine hohe Austrittstemperatur ist ein kritischer Indikator, der zu beschleunigtem Komponentenverschleiß, Schmierstoffverschlechterung, erhöhtem Energieverbrauch und im schlimmsten Fall zu einem Notstopp des Kompressors führen kann. Dieses Handbuch behandelt Einzel- und Doppelschraubenkompressoren, die in industriellen Druckluftsystemen verwendet werden.

Symptome:

• Aktivierung des Notsignals „Hohe Austrittstemperatur“.
• Ständig hohe Temperaturwerte auf dem Display der Kompressorsteuerung (über dem normalisierten Bereich, zum Beispiel >95°C).
• Reduzierung der Kompressoreffizienz.
• Eine Veränderung der Farbe oder des Geruchs des Kompressoröls.

Schweregradklassifizierung:

• Kritisch: Die Austrittstemperatur überschreitet den eingestellten Not-Aus-Wert (z. B. 100–110 °C), was zu einer sofortigen Abschaltung des Kompressors führt. Erfordert sofortiges Eingreifen.
• Signifikant: Die Entladungstemperatur liegt durchgehend über dem Betriebsbereich (z. B. 90–95 °C), aber unter dem Notfallschwellenwert. Zur Vermeidung von Schäden ist eine dringende Identifizierung und Beseitigung der Ursache erforderlich.
• Geringfügig: Die Entladungstemperatur überschreitet regelmäßig oder geringfügig die Norm (z. B. 85–90 °C). Zeigt die Anfangsstadien einer Fehlfunktion an und erfordert Überwachung und proaktive Diagnose.

2. Vorsichtsmaßnahmen

BEVOR SIE MIT DIAGNOSE- ODER REPARATURARBEITEN AN DER KOMPRESSORAUSRÜSTUNG BEGINNEN, MÜSSEN ALLE PERSONEN DIE UNTEN AUFGEFÜHRTEN SICHERHEITSVORSCHRIFTEN EINHALTEN.

LOCKOUT/TAGOUT (LOTO): Schalten Sie den Kompressor aus und sichern Sie ihn mit dem LOTO-System gemäß den Anforderungen von DSTU EN 1010-1:2004 und den unternehmensinternen Verfahren. Stellen Sie sicher, dass alle Stromquellen (elektrisch, pneumatisch, hydraulisch) isoliert und abgesperrt sind.

GESPEICHERTE ENERGIE: Kompressorsysteme können erhebliche Mengen gespeicherter Energie enthalten (Druckluft, heißes Öl, heiße Oberflächen). Bevor Sie Baugruppen demontieren oder öffnen, stellen Sie sicher, dass der Druck im System auf atmosphärischen Druck abgebaut ist und die Temperatur auf ein sicheres Niveau abgekühlt ist. Verwenden Sie Sicherheitsventile und geeignete Druckanzeiger.

PERSÖNLICHE SCHUTZAUSRÜSTUNG (PSA): Verwenden Sie bei der Arbeit immer geeignete PSA:

• Schutzbrille oder Schutzmaske (EN 166).
• Schutzhandschuhe (hitzebeständig und ölbeständig, EN 388, EN 407).
• Schutzkleidung (Spezialkleidung).
• Sicherheitsschuhe mit Metallkappe (EN ISO 20345).

HEISSE OBERFLÄCHEN UND FLÜSSIGKEITEN: Kompressoren arbeiten bei hohen Temperaturen. Kompressoröl und Kühlsystemelemente können sehr heiß sein. Lassen Sie das Gerät vor Wartungsarbeiten abkühlen. Kontakt mit der Haut vermeiden.

CHEMIKALIEN: Einige Kompressorschmierstoffe und -reiniger können giftig oder reizend sein. Verwenden Sie PSA und befolgen Sie die Anweisungen des Materialherstellers und die Sicherheitsdatenblätter (SDB).

3. Notwendige Diagnosetools

4. Checkliste für die Erstbewertung

Führen Sie vor Beginn einer detaillierten Diagnose die folgenden Aktionen aus:

5. Systematisches Diagnoseschema

1. Schmiermittelstand prüfen
   1. WENN der Schmiermittelstand unter MIN liegt:
      • Diagnose: Unzureichende Schmiermittelmenge im System.
      • Wahrscheinliche Ursache: Schmierstoffaustritt, unzureichende Dosis bei der letzten Befüllung, unangemessenes Austauschintervall.
   2. WENN der Ölstand normal ist (zwischen MIN und MAX):
      • Gehen Sie zu Punkt 2.
2. Öl-/Luftkühler-Inspektion
   1. IF Optisch verschmutzter Kühler:
      • Diagnose: Verunreinigung der Kühlerlamellen an der Außenseite.
      • Wahrscheinliche Ursache: Staub, Schmutz, Flusen aus der Umgebung.
   2. WENN die externe Inspektion keine Verunreinigung ergab:
      1. Messen Sie den Öltemperaturunterschied am Einlass und Auslass des Kühlers (mit einem Pyrometer).
      2. IF Öltemperaturabfall <10°C (bei Nennlast):
         • Diagnose: Interne Verschmutzung des Ölkühlers.
         • Wahrscheinliche Ursache: Ablagerung von Schmierstoffabbauprodukten, Ruß.
      3. IF Öltemperaturabfall ≥10°C:
         • Gehe zu Punkt 3.
3. Überprüfung des Thermostatventils (Thermostat)
   1. Messen Sie die Öltemperatur vor und nach dem Thermostatventil (mit einem Pyrometer), während der Kompressor läuft.
   2. WENN die Öltemperatur nach dem Thermostat nicht oder nur geringfügig ansteigt (z. B. <5°C), wenn die Betriebstemperatur erreicht ist (z. B. >75°C am Eingang zum Thermostat):
      • Diagnose: Fehlfunktion des Thermostatventils (bleibt in der geschlossenen Position oder öffnet nicht vollständig).
      • Wahrscheinliche Ursache: Verschleiß, Verschmutzung, Blockierung, Ausfall des wärmeempfindlichen Elements.
   3. WENN der Thermostat ordnungsgemäß funktioniert (Schmiermittel gelangt in den Kühler, wenn die Öffnungstemperatur erreicht ist):
      • Gehen Sie zu Punkt 4.
4. Analyse der Umgebungsbedingungen
   1. IF Umgebungstemperatur (am Kompressoreinlass) >40°C:
      • Diagnose: Überhitzung aufgrund hoher Innentemperatur.
      • Wahrscheinliche Ursache: Unzureichende Belüftung des Kompressorraums, heiße Ströme von anderen Geräten.
   2. WENN die Umgebungstemperatur normal ist (<40 °C):
      • Gehen Sie zu Punkt 5.
5. Zusätzliche Ursachen (Wenn das Problem nach Überprüfung der vorherigen Punkte weiterhin besteht)
   1. Überprüfen des Lüfters
      1. WENN der Lüfter nicht oder nur langsam dreht:
         • Diagnose: Lüfter- oder Laufwerksfehler.
         • Wahrscheinliche Ursache: Offene Motorwicklung, Kondensatorfehler (für eine Phase), blockierte Lager, Relais-/Schützfehler.
   2. Floating Oil Level Check
      1. IF Öl schäumt im Schauglas (nach Kompressorstopp und Druckentlastung):
         • Diagnose: Schmierstoffverschlechterung oder Wasser-/andere Flüssigkeitsverunreinigung.
         • Wahrscheinliche Ursache: Übermäßiges Wässern, Oxidation, Verwendung von inkompatiblem Schmiermittel.
   3. Überprüfung des Ölabscheiders
      1. WENN die Druckdifferenz am Ölabscheider die Norm überschreitet (z. B. >0,5 bar):
         • Diagnose: Verstopfung des Ölabscheiders.
         • Wahrscheinliche Ursache: Lebensdauer überschritten, hohe Menge an Feststoffpartikeln im System.

6. Matrix der Störungen und Ursachen

7. Ursachenanalyse für jede Fehlfunktion

7.1. Niedriger Schmierstoffstand

• Erklärung: Eine unzureichende Schmiermittelmenge verringert seine Fähigkeit, die bei der Luftkomprimierung freigesetzte Wärme aufzunehmen und abzuleiten. Außerdem wird die Menge des durch den Kühler zirkulierenden Schmiermittels verringert, was die Kühleffizienz verringert.
• Bestätigung: Der Ölstand am Schauglas oder Ölmessstab liegt deutlich unter der Mindestmarkierung. Nach dem Nachfüllen des Schmiermittels normalisiert sich die Einspritztemperatur.
• Möglicher Schaden: Beschleunigter Verschleiß von Lagern, Spindelblock aufgrund unzureichender Schmierung, Kohlenstoffablagerungen, Überhitzung und Verschlechterung des Schmiermittels.

7.2. Verschmutzung des Kühlers

• Erklärung:
  • Externe Kontamination: Durch die Ansammlung von Staub, Schmutz, Ölnebel und Flusen auf den Außenlamellen des Wärmetauschers entsteht eine Isolierschicht, die die effiziente Wärmeübertragung vom Öl/der Luft an die Umgebung verhindert.
  • Interne Verschmutzung: Ablagerungen von Öloxidationsprodukten, Ruß und harzigen Substanzen an den Innenwänden der Kühlerkanäle verringern den Querschnitt für Öl/Luft und verringern die Effizienz des Wärmeaustauschs.
• Bestätigung: Visuell sichtbare Verschmutzung der Kühlerlamellen. Die Wärmebildkamera zeigt erhebliche Temperaturunterschiede entlang der Oberfläche des Kühlers, was auf Bereiche mit schlechtem Wärmeaustausch hinweist. Der Öltemperaturunterschied am Einlass und Auslass des Kühlers wird deutlich reduziert (z. B. <10 °C).
• Mögliche Schäden: Erhöhte Belastung des Kühlsystems, Verschlechterung des Schmiermittels, beschleunigter Verschleiß von Dichtungen und Lagern, Verringerung der Kompressoreffizienz.

7.3. Fehlfunktion des Thermostatventils

• Erklärung: Das Thermostatventil ist dafür verantwortlich, das Öl durch den Kühler zu leiten, wenn es eine bestimmte Temperatur erreicht. Wenn das Ventil in der geschlossenen Position blockiert oder nicht vollständig öffnet, wird das Öl nicht richtig gekühlt und zirkuliert hauptsächlich im Bypass-Kreislauf, was zu einem Anstieg der Austrittstemperatur führt.
• Bestätigung: Beim Betrieb des Kompressors im Betriebstemperaturbereich (z. B. Öltemperatur >75 °C) zeigt das Pyrometer an, dass die Öltemperatur nach dem Thermostatventil fast gleich der Temperatur davor ist oder die Differenz minimal ist (z. B. 0–2 °C) und der Kühler selbst kalt bleibt.
• Möglicher Schaden: Überhitzung des Schmiermittels, Verlust seiner Schmiereigenschaften, Beschädigung des Spindelblocks, der Lager und Dichtungen.

7.4. Hohe Umgebungstemperatur/Lüftungsprobleme

• Erklärung: Kompressoren sind für den Betrieb in einem bestimmten Umgebungstemperaturbereich (normalerweise bis zu 40 °C) ausgelegt. Wenn die Temperatur der in den Kompressor eintretenden Luft diesen Grenzwert überschreitet, kann das Kühlsystem die Wärme nicht effektiv abführen, was zu einem Anstieg der Austrittstemperatur führt. Eine unzureichende Belüftung des Kompressorraums führt zu stagnierenden Warmluftzonen, die durch den Kompressor zirkulieren.
• Bestätigung: Die Lufttemperaturmessung am Einlass des Kompressors zeigt einen Wert über 40 °C. Eine Wärmebildkamera kann Bereiche mit heißer Luft um den Kompressor herum oder in Innenräumen erkennen.
• Mögliche Schäden: Erhöhter Verschleiß der Komponenten durch ständige Überhitzung, Reduzierung der Schmierstofflebensdauer, erhöhter Energieverbrauch.

8. Schritt-für-Schritt-Verfahren zur Fehlerbehebung

8.1. Wiederherstellung des Ölstands

1. SICHERHEIT: Befolgen Sie das LOTO-Verfahren. Warten Sie auf die vollständige Abkühlung und Druckentlastung im System.

2. Bestimmen Sie die Art und Spezifikation des Kompressoröls (siehe Bedienungsanleitung). Verwenden Sie nur das vom Hersteller empfohlene Schmiermittel (ISO VG mit der entsprechenden Viskosität).
3. Öffnen Sie den Einfüllstutzen des Öltanks.
4. Füllen Sie vorsichtig Öl nach und prüfen Sie den Ölstand am Schauglas oder Ölmessstab. Bis zur MAX-Markierung auffüllen. Nicht überfüllen.
5. Schließen Sie den Einfüllstutzen. Entfernen Sie das LOTO.
6. Starten Sie den Kompressor, lassen Sie ihn 5-10 Minuten laufen, stoppen Sie ihn, lassen Sie den Druck wieder ab und prüfen Sie den Ölstand. Wiederholen Sie ggf. das Nachfüllen.
7. Nehmen Sie den Normalbetrieb wieder auf und beobachten Sie die Austrittstemperatur.

8.2. Reinigen des Kühlers

1. SICHERHEIT: Befolgen Sie das LOTO-Verfahren. Warten Sie auf die vollständige Abkühlung und Druckentlastung im System.

2. Außenreinigung:
   1. Entfernen Sie Staub und Schmutz mit einer Bürste mit weichen Borsten oder Druckluft (maximal 2 bar) von den Lamellen des Kühlers. Die Reinigungsrichtung ist im Betrieb entgegengesetzt zur Richtung des Luftstroms.
   2. Bei hartnäckigen Verschmutzungen (Öl, Fett) verwenden Sie vom Hersteller empfohlene Spezialreiniger für Heizkörper. Befolgen Sie die Anweisungen des Reinigerherstellers und spülen Sie die Rückstände gründlich mit Wasser unter niedrigem Druck ab.
   3. Stellen Sie sicher, dass der Kühler vollständig trocken ist, bevor Sie beginnen.
3. Innenreinigung (bei bestätigter interner Kontamination):
   1. Wenden Sie sich an das UNITEC-D-Servicecenter oder Spezialisten. Die Innenreinigung erfordert häufig die Demontage des Kühlers und den Einsatz spezieller chemischer Lösungen oder Ultraschallreinigung.
   2. Durch unbefugte Reinigung kann der Wärmetauscher beschädigt werden.
4. Nehmen Sie den Normalbetrieb wieder auf und beobachten Sie die Austrittstemperatur.

8.3. Austausch/Reparatur des Thermostatventils

1. SICHERHEIT: Befolgen Sie das LOTO-Verfahren. Warten Sie auf die vollständige Abkühlung und Druckentlastung im System.

2. Lassen Sie einen Teil des Schmiermittels aus dem Öltank bis zum Niveau unterhalb des Thermostatventils ab (wenn möglich, sonst müssen Sie das gesamte Volumen ablassen).
3. Trennen Sie die Rohrleitungen vom Thermostatventil. Bereiten Sie einen Behälter zum Auffangen des restlichen Fetts vor.
4. Demontieren Sie das defekte Thermostatventil.
5. Installieren Sie das neue Thermostatventil und achten Sie dabei auf die richtige Ausrichtung der Anschlüsse und auf das im Handbuch angegebene Drehmoment (z. B. 25 Nm).
6. Schließen Sie die Rohrleitungen an.
7. Füllen Sie den Schmierstoff bis zur erforderlichen Menge auf (Punkt 8.1). Entfernen Sie das LOTO.
8. Starten Sie den Kompressor und überprüfen Sie die Funktion des Thermostats, indem Sie die Temperaturen davor und danach überwachen.

8.4. Optimierung von Belüftung und Umgebungstemperatur

1. Überprüfen Sie den Betrieb der Abluft- und Zuluftventilatoren des Kompressorraums. Stellen Sie deren kontinuierlichen Betrieb sicher.
2. Beseitigen Sie Wärmestrahlungsquellen in der Nähe des Lufteinlasses des Kompressors.
3. Überprüfen und reinigen Sie die Lufteinlassfilter des Kompressorraums .
4. Sorgen Sie für eine ausreichende Zuluftmenge zum Kompressorraum. Die empfohlene Zuluftmenge sollte unter Berücksichtigung der Reserve nicht geringer sein als die gesamte aus Kompressoren und Lüftungsanlagen entnommene Luftmenge.
5. Installieren Sie Leitbleche oder Kanäle, um die heiße Luft vom Kompressor direkt nach außen zu leiten und so eine Rezirkulation zu verhindern.
6. Stellen Sie sicher, dass die Lufttemperatur am Kompressoreinlass 40 °C nicht überschreitet. Sollte dies nicht möglich sein, denken Sie über den Einbau einer zusätzlichen Zuluftkühlung nach.
7. Nehmen Sie den Normalbetrieb wieder auf und beobachten Sie die Austrittstemperatur.

9. Vorbeugende Maßnahmen

10. Ersatzteile und Komponenten

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11. Links

• Standards:
  • DSTU ISO 8573-1:2018 „Druckluft. Teil 1. Schadstoffe und Reinheitsklassen“.
  • DSTU EN 1010-1:2004 „Sicherheit von Maschinen. Sicherheitsanforderungen für die Konstruktion und den Bau von Druckmaschinen und Maschinen zur Papierverarbeitung. Teil 1. Allgemeine Anforderungen“.
  • ISO 1217:2009 „Leistungsmessung von rotierenden Verdrängerkompressoren“.
  • EN 60204-1:2018 „Sicherheit von Maschinen. Elektrische Ausrüstung von Maschinen. Teil 1. Allgemeine Anforderungen“.
• OEM-Handbücher: Sehen Sie sich das Betriebs- und Wartungshandbuch des Herstellers Ihres jeweiligen Kompressors an (z. B. Atlas Copco, Kaeser, Ingersoll Rand).
• UNITEC Begleithandbücher:
  • Grundlagen der Kompressorwartung
  • Analyse von Schmiermitteln in Kompressoren
  • Belüftung von Kompressorräumen