VDMA-Positionspapier zur Verwendung von Gleitringdichtungen in Kompressoren, die der ATEX-Richtlinie 94/9/EG unterliegen

Transkript

1 VDMA-Positionspapier Fluidtechnik VDMA-Positionspapier zur Verwendung von Gleitringdichtungen in Kompressoren, die der ATEX-Richtlinie 9/9/EG unterliegen Stand: Verband Deutscher Maschinenund Anlagenbau e.v. Fachverband Fluidtechnik Vorsitzender: Christian H. Kienzle Geschäftsführer: Hartmut Rauen Lyoner Straße Frankfurt am Main, Germany Telefon Telefa Internet VDMA Technik für Menschen

2 VDMA-Positionspapier zu GLRD in Kompressoren unter ATEX Seite 2 Kompressoren-Gleitringdichtungen, unabhängig ob flüssig- oder gasgeschmiert, sind Maschinenbauteile, die für allgemeine technische Zwecke in Verkehr gebracht werden, und damit keine Komponenten im Sinne der Richtlinie 9/9/EG. Zur Unterstützung der Kompressorenhersteller, die Gleitringdichtungen in Geräten einsetzen, die der ATEX-Richtlinie 9/9/EG unterliegen bzw., die in eplosionsgefährdeten Bereichen eingesetzt werden, werden durch die Gleitringdichtungshersteller sicherheitstechnische Aspekte betrachtet und nachfolgende Angaben zur bestimmungsgemäßen Verwendung gemacht. Im Einzelnen handelt es sich hierbei um: Betriebsanleitungen, die alle für den bestimmungsgemäßen Betrieb erforderlichen Informationen beinhalten. Hierzu gehören z.b.: Beschreibung der bestimmungsgemäßen Verwendung; Inbetriebnahme, Anfahr- und Abfahrvorgang, Maschinenstillstand und Außerbetriebnahme; Montage und Demontage; Instandhaltung (Wartung und notwendige Reparaturen); Vorgabe der Einbaumaße; falls erforderlich, besondere Anwendungsbedingungen einschließlich der Besonderheiten bei falscher Anwendung, die erfahrungsgemäß vorkommen können; falls erforderlich, die wesentlichen Merkmale von Zubehörteilen, die an dem Bauteil angebracht werden können (ggf. Berücksichtigung von Normen). Angabe zu thermischen Einsatzgrenzen und zum thermischen Verhalten der Kompressorendichtung bei bestimmungsgemäßer Verwendung; im normalen Betrieb stellt die Gleitringdichtung keine dar; die zulässigen Temperaturen der Gleitringdichtungen liegen unterhalb der Zündtemperaturen der üblichen Gase und werden in der Regel durch die verwendeten Werkstoffe bestimmt. enbewertungstabelle, Spalten 1 und 2, nach EN :2009, die abgestimmt vorliegt (Anhang zum Positionspapier). Diese Beurteilung ist durch den Kompressorenhersteller auftragsspezifisch auf Basis der tatsächlichen Situation anzupassen. Durchführung von erforderlichen Berechnungen zur Ermittlung der zu erwartenden Leckagemengen gemäß vorliegender Spezifikation.

3 VDMA-Positionspapier zu GLRD in Kompressoren unter ATEX Seite 3 Widerstandsbeiwert im Schadensfall Der Betrieb von Gleitringdichtungen trotz vorhandener ggf. erkannter Fehlerzustände bzw. Bauteilschäden kann zu wirksamen n führen. Dieser Zustand gehört nicht zur bestimmungsgemäßen Verwendung von Dichtungen und muss zum Schutz vor wirksamen n durch geeignete Schutzmaßnahmen ausgeschlossen werden. Tandemdichtung mit/ohne Zwischenlabyrinth Bei einer Tandemdichtung mit/ohne Zwischenlabyrinth ist die Auswirkung eines Schadens an der inneren und der äußeren Dichtstufe, hier ungeachtet der Umstände und zeitlichen Verläufe, die zu diesem doppelten Schaden geführt haben, abzuschätzen. Dabei wird ein Lagerschaden als Ursache für den Dichtungsschaden nicht berücksichtigt. Die Größenordnung des Widerstandsbeiwertes ist von dem tatsächlichen Schaden an den Gleitteilen (stehender Gleitring / rotierender Gegenring) abhängig. Um alle möglichen Schadensfälle zu berücksichtigen ist hierbei eine Worst-Case-Annahme zu treffen. Bei einer Worst-Case-Annahme kann die Drosselwirkung der Gleitteile und Nebendichtelemente völlig abhandenkommen. Damit würden diese nicht mehr zu einem nennenswerten Totaldruckverlust beitragen und lediglich die verbleibenden Spalte zwischen Rotor und Stator in der DGS-Cartridge noch drosseln. Einzeldichtung und Tandemdichtung ohne Zwischenlabyrinth DGS-T Der eigentliche Widerstand in diesem System ist die Drosselstelle innerhalb der Maschine, z.b. das Labyrinth zwischen der DGS und dem Prozessraum. Tandemdichtung mit Zwischenlabyrinth DGS-TL Bei Tandemdichtung mit Zwischenlabyrinth können die unter DGS-T genannte Drosselstelle innerhalb der Maschine und die Restdrosselwirkung des Zwischenlabyrinthspaltes berücksichtigt werden. Bruchstücke können jedoch häufig zu einer Aufweitung des Zwischenlabyrinthspaltes führen. Für den "Worst Case" ist gleiche Annahme wie für DGS-T zu treffen. Kontakt: Dr. Christian Geis Fachverband Fluidtechnik im VDMA Telefon: Fa: christian.geis@vdma.org Internet: November 2011

4 VDMA Fluid enbewertungstabelle für Kompressorendichtungen Seite 1 Eingeleitete zur Verhinderung des Wirksamwerdens der 1 Kompressoren-Dichtung DGS eperimentellen Einzel-Dichtung / Doppel-Dichtung / Tandem-Dichtung / Tandem Dichtung mit internen Labyrinth Kann bei Überschreiten/ Gleitkörper Unterschreiten der spezifizierten Erwärmung im dynamischen Werte (Druckdifferenzen, Betrieb mit Gleitkörper- Temperaturen und kontakt, kein "lift-off" Umfangsgeschwindigkeiten oder falscher Drehrichtung) auftreten. bezüglich dieser 2 Gleitkörper Erwärmung im dynamischen Betrieb mit Gleitkörperkontakt, kein "lift-off" Kann bei Start/Stop Vorgängen und Slow Roll eintreten wenn die spezifierten Bedingungen (Druck, Drehzahl, Temperatur) nicht eingehalten werden. 3 Gleitkörperkontakt im dynamischem Betrieb durch Aufzehrung der aialen Beweglichkeit Fehlmontage der Dichtung Gleitkörperkontakt im dynamischem Betrieb durch Aufzehrung der aialen Beweglichkeit Aiale Verlagerung der Kompressorwelle über das spezifizierte Mass hinaus. 5 Druckumkehr = "Reverse Pressure" Führt zu Gleitflächenkontakt mit hohen Temperaturen 6 Kontamination durch Verunreinigungen aus der Fackelleitung ("reverse flow") Verschmutzung der Dichtung Führt zu Gleitflächenkontakt mit hohen Temperaturen

5 VDMA Fluid enbewertungstabelle für Kompressorendichtungen Seite 2 Eingeleitete zur Verhinderung des Wirksamwerdens der 7 Kontamination durch Partikel und Flüssigkeiten Einschränkung der freien Federbeweglicht, Verschmutzung der Gleitflächen können zu Gleitflächenkontakten führen Häufigste Ausfallursache, kann zum völligen Versagen der Dichtungsfunktion führen. Unzureichendes Sealgas Conditioning. Kontamination durch Partikel und Flüssigkeiten aus dem Produktgas, z.b. unzureichender Sealgas Flow über das produktseitige Labyrinth oder Ausfall des Versorgungssystemes eperimentellen bezüglich dieser 8 Kontakt im dynamischem Betrieb bei Aufzehrung des radialen Spieles Kann bei starken (spielüberschreitenden) Auslenkungen (Radiale Schwingungen, Lagerschaden) der Kompressorenwelle auftreten und führt zu hohen Temperaturen. 9 Gleitkörper - Kontakt im dynamischem Betrieb bei Doppel-Dichtungen Ausfall der Sperrgasversorgung 10 n Zerstörung der Gleitkörper/ Hauptdichtung Erhöhte Reibung zwischen rotierenden und stationären Bauteilen innerhalb der Dichtung durch Bruchstücke Entstehung hoher Temperaturen an den der Dichtungsteile (z.b. Wellenhülsen) 11 n/ Zeitgleicher Ausfall von Hauptund Betrieb der Dichtungen außerhalb der Spezifikation

6 VDMA Fluid enbewertungstabelle für Kompressorendichtungen Seite 3 Eingeleitete zur Verhinderung des Wirksamwerdens der eperimentellen bezüglich dieser n/ Heisse n/ Ausfall von Haupt- und Ausfall von Haupt- und Zerstörung der äußeren Dichtung durch Bruchstücke der inneren Dichtung unter der Annahme, dass die Maschine unmittelbar heruntergefahren wird Zerstörung der äußeren Dichtung durch Bruchstücke der inneren Dichtung; unter der Annahme, dass die Maschine nicht unmittelbar heruntergefahren wird (nicht zulässig) 1 n/ Ausfall von Haupt- und Zerstörung der inneren Dichtung durch Bruchstücke der äußeren Dichtung 15 Mechanische Mechanisches Versagen Einsatz geigneter Werkstoffe, Gestaltung nach dem Stand der Technik unter Berücksichtigung der bestimmungsgemäßen Verwendung 16 elektrostatische Aufladung Elektrische Potenzialunterschiede Teile können unterschiedlich Potenziale besitzen 17 Kontamination der Dichtflächen durch Lageröl Kann zum Versagen der Dichtung führen.

7 VDMA Fluid enbewertungstabelle für Kompressorendichtungen Seite Eingeleitete zur Verhinderung des Wirksamwerdens der Lagerabdichtung / Separation seal eperimentellen bezüglich dieser 1 n Normaler Betrieb der nichtkontaktierenden Lagerabdichtung Reibungswärme im normalem Betrieb 2 n Normaler Betrieb der kontaktierenden Lagerabdichtung Reibungswärme im normalem Betrieb 3 n Auftreten erhöhter Reibungswärme in Lagerabdichtungen Spezifizierte Daten der Auslegung der Dichtung, Druck (ausgenommen Labyrinth), Temperatur und Drehzahl wurden über- bzw. unterschritten n Auftreten erhöhter Reibungswärme in Lagerabdichtungen Aufzehrung des Konstruktionsspaltes zwischen rotierenden und staionären Bauteilen 5 Mechanisches Versagen aufgrund konstruktiver Auslegung Einsatz geigneter Werkstoffe, Gestaltung nach dem Stand der Technik unter Berücksichtigung der bestimmungsgemäßen Verwendung 6 n Erhöhte Reibungswärme durch zu hohen Ventdruck vor der Lagerabdichtung Ausfall der Gleitringdichtung oder versorgungsystembedingt zu hohe Ventdrücke 7 Mechanisches Versagen Einsatz geigneter Werkstoffe, Gestaltung nach dem Stand der Technik unter Berücksichtigung der bestimmungsgemäßen Verwendung 8 elektrostatische Aufladung Elektrische Potenzialunterschiede Teile können unterschiedlich Potenziale besitzen