DE19724308A1 - Diagnosesystem für Gleitringdichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder der theoretischen Restlebensdauer einer Gleitringdichtung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Gleitringdichtungen sind zur Abdichtung zwischen einem rotierenden und einem stationären Bauteil insbesondere bei Pumpen allgemein bekannt. Zwischen den beiden Gleitringen bildet sich im Betrieb ein Dichtspalt mit einem flüssigen oder gasförmigen Schmierfilm aus, so daß die Dichtung berührungsfrei und verschleißarm arbeitet.

Dennoch ist die Lebensdauer einer Gleitringdichtung beschränkt. Vom Sollzustand abweichende Betriebsparameter können zu einer verstärkten Verkürzung der Lebensdauer oder zum Versagen der Gleitringdichtung führen. Insbesondere ein plötzlicher unvorhersehbarer Ausfall der Dichtung kann Beschädigungen der gesamten Maschine hervorrufen und somit eine erhebliche Gefahrenquelle bedeuten. Auch kann ein Abschalten der gesamten Vorrichtung oder Anlage erforderlich werden, was erhebliche Unkosten bedeutet.

Bisher wurden auftretende Schäden an Gleitringdichtungen ausschließlich an extremer Leckage erkannt, wenn es häufig bereits zu spät war, um geeignete Maßnahmen zur Verhinderung der vorstehenden Nachteile ergreifen zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art, das bei einfacher Durchführbarkeit eine hohe Vorhersagegenauigkeit aufweist und eine frühzeitige Erkennung von Risiken ermöglicht, sowie eine konstruktiv einfache und leicht handhabbare Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druck des Mediums, der Leckagedruck, die Feuchtigkeit auf der dem Medium abgewandten Seite der Gleitringdichtung, die Temperatur des Mediums und/oder die Temperatur von Elementen der Gleitringdichtung gemessen werden, die Meßwerte mit bekannten Vergleichswerten verglichen werden und aus der Abweichung der gemessenen Werte von den bekannten Vergleichswerten die Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder die verbleibende Restlebensdauer errechnet wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens wird dadurch geschaffen, daß zum Ermitteln der Ausfallwahr­ scheinlichkeit und/oder der theoretischen Restlebensdauer der Gleitringdichtung mindestens ein Sensor zum Messen des Drucks des Mediums, des Leckagedrucks, der Feuchtigkeit auf der dem Medium abgewandten Seite der Gleitringdichtung, der Temperatur des Mediums und/oder der Temperatur von Elementen der Gleitringdichtung vorgesehen ist.

Auf diese Weise ist das Diagnosesystem als Meßsystem in die Gleitringdichtung integriert.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß mögliche Ausfälle rechtzeitig vorher erkennbar sind. Bei einer hohen Vorhersagegenauigkeit ist es dabei einfach durchzuführen.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ausfallwahrschein­ lichkeit erhöht bzw. die Restlebensdauer stärker als die tatsächliche Betriebszeit verringert wird, wenn ein Meßwert die Vergleichswerte überschreitet. Dazu kann die Lebensdauer um die tatsächliche Betriebszeit der Gleitringdichtung vermindert werden, wenn alle gemessenen Werte im Sollbereich liegen. Sobald jedoch ein Meßwert die Vergleichswerte überschreitet wird die Lebensdauer beschleunigt vermindert. Dazu kann die tatsächliche Betriebszeit in diesem schädlichen Betriebszustand um einen vorbestimmten Faktor erhöht von der Lebensdauer der Gleitringdichtung abgezogen werden.

Vorteilhaft ist es außerdem, wenn die Ausfallwahrschein­ lichkeit überproportional erhöht bzw. die Restlebensdauer überproportional stärker als die tatsächliche Betriebs zeit verringert wird, wenn zeitgleich mehrere Meßwerte die Vergleichswerte überschreiten. Dabei wird die Lebensdauer mehrfach beschleunigt vermindert.

Günstig ist es ferner, wenn nicht nur bei Überschreitung einzelner Vergleichswerte die Ausfallwahrscheinlichkeit erhöht bzw. die Restlebensdauer stärker als die tatsächliche Betriebszeit verringert wird, sondern auch dann, wenn ein Meßwert sich den Vergleichswerten annähert. Auf diese Weise kann die Vorhersagegenauigkeit weiter erhöht werden.

Für eine besonders einfache Durchführung des Verfahrens ist es dabei vorteilhaft, wenn die Meßwerte periodisch erfaßt werden.

Auf diese Weise kann nicht nur die theoretische Restlebensdauer ermittelt werden, sondern es ist auch möglich, die aktuellen Meßwerte und das daraus resultierende Risiko des Ausfalls der Gleitringdichtung jederzeit anzuzeigen. Der Zustand der Gleitringdichtung wird dazu permanent erfaßt und überwacht. So sind insbesondere auch Revisionen vorhersehbar und besser planbar. Auch können bei zentraler Überwachung Kontrollen vor Ort entfallen. Um eine möglichst exakte Vorhersage zu erhalten können die Wechselwirkungen der einzelnen Meßgrößen in die Auswertung mit einbezogen werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens ist einfach und somit preisgünstig aufgebaut und leicht handzuhaben.

Zum Ermitteln der Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder der theoretischen Restlebensdauer ist an der Gleitringdichtung mindestens ein Sensor zum Messen des Drucks des Mediums, des Leckagedrucks, der Feuchtigkeit auf der dem Medium abgewandten Seite der Gleitringdichtung, der Temperatur des Mediums und/oder der Temperatur von Elementen der Gleitringdichtung vorgesehen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Meßwerte einer Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit zuführbar sind. Ein Rechner kann die anfallenden Meßwerte speichern und auswerten. Günstig ist es dabei, wenn die Auswerteeinheit einen Micro­ controller mit analogen Eingängen aufweist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Anzeigeeinheit mindestens drei, vorzugsweise verschiedenfarbige Leuchtanzeigen zur Anzeige der Ausfallwahrscheinlichkeit aufweist. Auf diese Weise ist je nach Ausfallrisiko eine einfache optische Warnung, vorzugsweise nach dem Ampelprinzip, möglich.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen.

Es zeigen:

Fig. 1 Gleitringdichtung mit vier Sensoren

Fig. 2 Verknüpfungsdiagramm der Meßgrößen.

In Fig. 1 ist eine Gleitringdichtung mit vier Sensoren 3, 4, 5 und 6 dargestellt. Dabei werden folgende Parameter kontinuierlich erfaßt: Mediumstemperatur 3 an der Dichtung, Mediumsdruck 4 an der Dichtung, Gegenringtemperatur 6 im Bereich der Gleitfläche und Leckagedruck 5. Die ermittelten Betriebsdaten werden entsprechend Fig. 2 verknüpft und in Beziehung zueinander gesetzt. Daraus werden die Zeitwerte für die Verkürzung der Restlebensdauer der Gleitringdichtung ermittelt.

Je nach Betriebsparametern wie Medienart, Druck, Temperatur und anderen Größen ist eine bestimmte Lebenserwartung der Gleitringdichtung gegeben. Bei normalen, der Auslegung entsprechenden Bedingungen (alle Meßgrößen im Sollbereich) können das z. B. 25 000 Stunden sein. Nach dieser Zeit wäre aufgrund des natürlichen Verschleißes ein Austausch der Gleitringe und Nebendichtungen erforderlich. Ändern sich aber während des Betriebes die Bedingungen und führen diese zu erhöhtem Mediumsdruck, Mediumstemperatur und in der Folge zu mehr Leckage oder zu erhöhter Temperatur an den Gleitflächen, reduziert sich die Lebenserwartung bzw. Betriebsdauer der Gleitringdichtung.

Läuft die Dichtung bei normalen Bedingungen innerhalb der zugestandenen Toleranzen (Sollbereich der Meßgrößen) werden die Betriebsstunden addiert und die Restlebensdauer angezeigt. Bei etwa 80% der zu erwartenden Lebensdauer der Gleitringdichtung schaltet das Leuchtsignal von Grün auf Gelb, bei Überschreiten schaltet es auf Rot.

Sinkt der Druck des Mediums Wasser 4 unter den Dampfdruck, was die Gefahr eines Trockenlaufes bedeutet, und steigt die Gegenringtemperatur 6 auf 40K über Mediumstemperatur, wird nach einer Stunde durch Einschalten des gelben Signals eine Warnung ausgegeben. Die angezeigte Restlebensdauer sinkt dabei sehr schnell ab, da sie sehr viel stärker als die tatsächliche Betriebs zeit verringert wird. Verändern sich die Meßgrößen noch mehr ins Negative oder dauert der Zustand mehr als zehn Stunden an, wird das rote Warnsignal eingeschaltet, um anzuzeigen, daß ein Eingreifen spätestens jetzt erforderlich ist, um größeren Schaden an Dichtung und Pumpe zu vermeiden.

Bevorzugte Anwendungsgebiete des Diagnosesystems für Gleitringdichtungen können Heißwasserpumpen in Haus- und Versorgungstechnik, in Kraftwerkstechnik und Chemie sein.

Claims (9)

1. Verfahren zum Ermitteln der Ausfallwahrscheinlich­ keit und/oder der theoretischen Restlebensdauer einer Gleitringdichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Mediums, der Leckagedruck, die Feuchtigkeit auf der dem Medium abgewandten Seite der Gleitringdichtung, die Temperatur des Mediums und/oder die Temperatur von Elementen der Gleitringdichtung gemessen werden, die Meßwerte mit bekannten Vergleichswerten verglichen werden und aus der Abweichung der gemessenen Werte von den bekannten Vergleichswerten die Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder die verbleibende Restlebensdauer errechnet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfallwahrschein­ lichkeit erhöht bzw. die Restlebensdauer stärker als die tatsächliche Betriebszeit verringert wird, wenn ein Meßwert die Vergleichswerte überschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfallwahrschein­ lichkeit überproportional erhöht bzw. die Restlebensdauer überproportional stärker als die tatsächliche Betriebszeit verringert wird, wenn zeitgleich mehrere Meßwerte die Vergleichswerte überschreiten.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausfallwahrscheinlichkeit erhöht bzw. die Restlebensdauer starker als die tatsächliche Betriebszeit verringert wird, wenn ein Meßwert sich den Vergleichswerten annähert.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte periodisch erfaßt werden.

6. Gleitringdichtung für die Abdichtung gegen ein Medium zwischen einem rotierenden Bauteil und einem stationären Bauteil, mit einem Paar Gleitringe, von denen einer drehfest am rotierenden Bauteil und der andere drehfest am stationären Bauteil angeordnet ist, und deren zusammenwirkende Dichtflächen bei Betrieb zwischen sich einen Dichtspalt bilden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln der Ausfallwahrscheinlichkeit und/oder der theoretischen Restlebensdauer mindestens ein Sensor zum Messen des Drucks des Mediums, des Leckagedrucks, der Feuchtigkeit auf der dem Medium abgewandten Seite der Gleitringdichtung, der Temperatur des Mediums und/oder der Temperatur von Elementen der Gleitringdichtung vorgesehen ist.

7. Gleitringdichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte einer Auswerte- und/oder Anzeigeeinheit zuführbar sind.

8. Gleitringdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinheit einen Microcontroller mit analogen Eingängen aufweist.

9. Gleitringdichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinheit mindestens drei, vorzugsweise verschiedenfarbige Leuchtanzeigen zur Anzeige der Ausfallwahrscheinlichkeit aufweist.