BHS UltraCool Gleitlager zur Steigerung der Ausfallsicherheit. Case Study

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Elke Christina Brahms
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1 BHS UltraCool Gleitlager zur Steigerung der Ausfallsicherheit. Case Study Problem Für eine Restgasförderanlage von Sonatrach in Algerien wurden Getriebelagertemperaturen im Verdichterstrang benötigt, die 90 C bei voller Last und voller Drehzahl nicht überschreiten. Herkömmliche Lager hätten sich unter den gegebenen Anforderungen auf 105 bis 110 C erwärmt. Lösung Beim speziell entwickelten BHS UltraCool Gleitlager von Voith wird die Lagertemperatur je nach Lagerkonstruktion im Vergleich zu anderen Lagern zwischen 5 und 20 C kühler gehalten. Das Öl altert dadurch langsamer. Die Folge ist eine höhere Ausfallsicherheit und Getriebelebensdauer, was die Rentabilität und die Nachhaltigkeit der Anlage steigert.

2 BHS UltraCool Gleitlager zur Steigerung der Ausfallsicherheit. Produkt: BHS UltraCool Gleitlager Branche: Öl & Gas - Gas Reinjektion Anwendung: Getriebe zwischen Gasturbine und Verdichter Voith Kunde: Nuovo Pignone, Florenz (ITA) Endkunde: Sonatrach Aufstellungsort: In Amenas, Algerien, Afrika Inbetriebnahme: 2006 Die maximal zulässige Temperatur in Lagern von Getrieben spielt bei kritischen Anwendungen, wie sie etwa in der Öl- und Gasindustrie vorkommen, eine immer bedeutendere Rolle. Wird beispielsweise das Lager zu heiß, altert das Öl schneller und es kommt zu Ablagerungen im Lager. Im schlimmsten Fall führt dies zum Ausfall der kompletten Anlage. Das speziell entwickelte BHS UltraCool Gleitlager von Voith erzielt selbst bei anspruchsvollen Anwendungen mit Lagerumfangsgeschwindigkeiten von 100 m/s Bestwerte: Die Temperatur ist in diesem Lager je nach Ausführung um 5 bis 20 C niedriger. Der Entwicklung des BHS UltraCool Gleitlagers im Jahr 2004 ging die Anfrage des international agierenden Ölkonzerns Sonatrach voraus. Für eine Restgasförderanlage in Afrika wurden Getriebelagertemperaturen im Verdichterstrang benötigt, die 90 C bei voller Last und voller Drehzahl nicht überschreiten. Herkömmliche Lager hätten sich unter den gegebenen Anforderungen auf 105 bis 110 C erwärmt. Eine schnellere Alterung des Öls und die Ablagerung von Ölkohle im Lager wären die Folge gewesen. Kurze Ölwechselzyklen und ein hohes Ausfallrisiko der gesamten Anlage hätten daraus resultiert. Durch gezielte Veränderungen bei Material und Design ist es Voith gelungen, ein Lager zu entwickeln, das alle Anforderungen des Kunden erfüllt. Bei den BHS UltraCool Gleitlagern hat der Lagerwerkstoff eine sechsfach höherer Wärmeleitfähigkeit. Eine geometrische Optimierung des Lagerkörpers sorgt zudem für eine schnellere Ableitung der Wärme. Dadurch kann die Betriebstemperatur des Lagers

3 um 15 bis 20 % reduziert werden. Beim BHS UltraCool Gleitlager handelt es sich um ein Offsetgleitlager. Zwei versetzte Halbschalen fixieren durch ihre spezielle Innenkontur die Welle besonders im Leichtlast- oder Leerlauf. Im konkreten Fall übertrifft das kühle Lager die Erwartungen des Kunden beträchtlich: Die gemessene Höchsttemperatur der Lager lag seit 2006, dem Jahr der Inbetriebnahme, nie über 78 C. Sie unterschreitet damit den geforderten Maximalwert von 90 C deutlich bei folgenden Rahmenbedingungen: 100 % Last, 1,7 bar Öleinlassdruck, 49,5 C Ölzulauftemperatur, 3,3 MPa Lagerbelastung bei 90 m/s Lagerumfangsgeschwindigkeit (siehe Bild 1). Durch diese niedrigere Temperatur verringert sich die Anzahl der Ölwechsel deutlich. Dies führt zu einem wesentlich nachhaltigeren Einsatz von Ressourcen. Noch prägnanter wird der Vorteil des Lagers bei der Ölerwärmung: Hier ergibt sich eine Verbesserung von 35 % gegenüber dem geforderten Maximalwert von 35 C. Auf seinem Lagerprüfstand in Sonthofen konnte Voith die positiven Ergebnisse des Kunden bestätigen. Lagertests werden hier erstmals mit voller Belastung und unter realistischen Betriebsbedingungen bei Bedarf und Kundenwunsch durchgeführt. Bei fünfzehn Aufträgen im Bereich Öl und Gas wurden die BHS UltraCool Gleitlager bis 2013 verbaut. Klassische Anwendungen sind beispielsweise Getriebe, die in Antriebssträngen Elektromotor auf Verdichter oder Gasturbine auf Verdichter zum Einsatz kommen.

4 Bild 1: Gemessene Lagertemperaturen bei Normalbetrieb im Verdichterstrang von Sonatrach, In Amenas, Algerien BHS UltraCool Gleitlager im Vergleich zur Normalausführung (1) sowie zu Kippsegmentlagern (2) Vorteile Verringerung der Getriebelagertemperaturen um 5-20 C Reduzierung des Ölverbrauchs Verringerung der Verlustleistung Höhere Lagerdämpfung Nutzen für Anwender Weniger Ölwechsel (1) (2) Geringere Betriebskosten (2) Erhöhung der Effizienz des Getriebes (2) Erhöhung der Ausfallsicherheit des Strangs (2)

5 Im Vergleich zu Kippsegmentlagern ist die Neuheit von Voith ebenfalls nachgewiesen vorteilhaft (siehe Grafik): Der Ölbedarf ist geringer, der Wirkungsgrad höher sowie die Lagerdämpfung besser. Voith Turbo BHS Getriebe GmbH Tome Stanic General Manager Service & Business Development Tel Fax voith.com

6 Die Voith Turbo BHS Getriebe GmbH ist ein Geschäftsbereich der Voith Turbo GmbH & Co. KG. Das Unternehmen steht seit über 80 Jahren am Standort Sonthofen für qualitativ und technisch hochwertige Getriebe, Kupplungen und Rotordrehvorrichtungen. Mehr als Getriebereferenzen und eine übertragene Gesamtleistung von über MW sind bis heute in den Referenzlisten dokumentiert. CS de file 1310 aio bax Voith Turbo, der Spezialist für hydrodynamische Antriebs-, Kupplungs- und Bremssysteme für den Einsatz auf der Straße, der Schiene, in der Industrie und für Schiffsantriebe, ist ein Konzernbereich der Voith GmbH. Voith setzt Maßstäbe in den Märkten Energie, Öl & Gas, Papier, Rohstoffe und Transport & Automotive. Gegründet 1867 ist Voith heute mit mehr als Mitarbeitern, 5,7 Milliarden Euro Umsatz und Standorten in über 50 Ländern der Welt eines der großen Familienunternehmen Europas. Voith Turbo BHS Getriebe GmbH Hans-Boeckler-Str Sonthofen, Germany Tel Fax info.bhs@voith.com voith.com

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