DE4313573A1 - Verringerung der Kondensation von Wasserdampf und Austreiben von Kondensat während der Kompression von Luft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verringerung der Kondensation von Wasserdampf und zum Austreiben von Wasserdampf-Kondensat aus dem Schmieröl bei der Erzeugung von hochkomprimierter Luft mit Hilfe von ölgeschmierten Schraubenkompressoren in Hochdruck-Verbundanlagen.

Derartige Schraubenkompressoren sind Teil von Kompressor- Verbundanlagen, die aus einem ölgeschmierten Schraubenkompressor für die Kompression von atmosphärischer Luft auf Drücke bis etwa 15 bar und aus einem oder mehreren nachgeschalteten Kolbenkompressoren bestehen, die je nach Anwendungsbedarf Drücke zwischen 150 und 350 bar erzeugen. Bei dem Betrieb von Schraubenkompressoren für die Luftkompression ist es notwendig, die Öltemperatur des Schraubenkompressors so hoch zu halten, daß die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit nicht im Kompressionsverlauf auskondensieren kann. Das ausgefallene Kondensat würde sich mit dem Schmieröl vermischen und dessen Schmiereigenschaften nachhaltig verschlechtern. Der Ölkreislauf des Schraubenkompressors muß daher bei Temperaturen oberhalb des Taupunktes des Wasserdampfes in der Luft gefahren werden. Dies wird während des stationären Lastbetriebes durch eine automatisch arbeitende Temperaturregelung im Ölkreislauf erreicht.

Probleme treten beim Anfahren des Systems, wenn das Öl noch kühl ist, und beim Abstellen des Schraubenkompressors auf. Beim Start kondensiert im Ölkreislauf des Schraubenkompressors Wasserdampf, der sich mit dem Schmieröl mischt. Durch die sich dadurch verschlechternde Schmierqualität des Öls kann die Lebensdauer des Schraubenkompressors durch eine Schädigung der eingebauten Wälzlager drastisch vermindert werden. Beim Abstellen des Schraubenkompressors besteht generell die Gefahr, daß verbliebenes Wasserdampf-Kondensat im Schmieröl ausfällt und in Form der bekannten Stillstandskorrosion in Spalten zu Rostbildung führt und z. B. die Wälzlager schädigt.

Man hat bisher versucht, der Stillstandskorrosion dadurch zu begegnen, daß man vor dem Abstellen für eine bestimmte Dauer den Schraubenkompressor bei reduziertem Enddruck mit atmosphärischer Luft betreibt. Auf diese Weise wird das Schmieröl "ausgekocht", wodurch ein Teil des im Öl enthaltenden Wassers mit der Luft entfernt werden konnte. Diese Verfahrensweise bewirkt nur eine Teiltrocknung des Schmieröls und verbessert mittel- und langfristige Stillstände. Im Lastbetrieb des Schraubenkompressors bringt das jedoch keine Verbesserung, weil beim Start des kalten Schraubenkompressors bereits Wasserdampf in das Schmieröl hinein kondensiert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kondensation von Wasserdampf während der Hochdruckkompression von Luft mit ölgeschmierten Schraubenkompressoren im Kaltbetrieb zu minimieren, im Startbetrieb das Wasserdampf-Kondensat restfrei auszutreiben, und vor dem Abstellen eventuelle Kondensatreste aus dem Schmieröl restfrei zu entfernen.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des Anspruches 2. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in dem Anspruch 3 angegeben.

Die hochkomprimierte Luft nach dem Hochdruck-Boosterkompressor, der dem Schraubenkompressor nachgeschaltet ist, weist je nach Kühlwassertemperatur einen Drucktaupunkt von etwa 50°C auf. Wird diese Luft auf Atmosphärendruck entspannt, so sinkt der Taupunkt auf -10°C bis -20°C ab. Diese extrem trockene Luft wird in der Start- und in der Abstellphase zur Saugseite des Schraubenkompressors geführt. So wird trockene Luft durch das System geführt, die in dem Schmierölkreislauf des Schraubenkompressors vorhandene Wasserdampfmengen aufnimmt. Diese Kondensat-/Wasserdampfmengen werden im Verlauf der nachfolgenden Hochdruck-Kompression an den jeweiligen Abscheidern nach den Kühlern abgetrennt und ausgeschleust. Dieser Vorgang kann durch eine Anhebung der Temperatur des Schmierölkreislaufes unterstützt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch eine Hochdruck-Verbundanlage zur Erzeugung von hochkomprimierter Luft.

Die Hochdruck-Verbundanlage zur Erzeugung von hochkomprimierter Luft besteht aus einem ölgeschmierten Schraubenkompressor 1, dem eine oder mehrere Kolbenkompressoren 2 enthaltende Kompressorstufen nachgeschaltet sind. Zwischen den Kompressorstufen und hinter der letzten Kompressorstufe sind jeweils ein Kühler 3 und ein Abscheider 4 für Kondensat angeordnet. An jeden Abscheider 4 ist eine Kondensatableitung 5 angeschlossen.

Hinter dem Schraubenkompressor 1 ist in dem Strömungsweg der Luft ein Ölabscheider 6 angeordnet, dessen Ölaustritt über eine Ölleitung 7 zu dem Schraubenkompressor 1 zurückgeführt ist. In der Ölleitung 7 ist ein Wärmetauscher 8 vorgesehen, über den die Temperatur des Schmieröls auf den gewünschten Wert eingestellt wird.

Dem Schraubenkompressor 1 wird atmosphärische Luft über eine mit einer Absperr- bzw. Drosselklappe 9 versehene Eingangsleitung 10 über ein Filter 11 zugeführt. Die Luft wird in dem Schraubenkompressor 1 auf einen Druck von etwa 15 bar und in dem nachfolgenden Kolbenkompressor 2 auf den Enddruck von je nach Anwendungsfall 150 bis 350 bar gebracht. Die hochkomprimierte Luft wird über eine Ausgangsleitung 12, in der eine Absperrarmatur 13 und eine Rückschlagklappe 14 angeordnet sind, einem Verbraucher zugeführt.

Stromabwärts von der Absperrarmatur 13 zweigt von der Ausgangsleitung 12 eine Bypassleitung 15 ab, in der ein oder mehrere Entspannungsventile 16 angeordnet sind. Die Bypassleitung 15 mündet in die Eingangsleitung 10 vor dem Schraubenkompressor 1 ein.

In der geregelten Bypassleitung 15 wird bei abgesperrter Ausgangsleitung 12 die hochkomprimierte Luft auf Atmosphärendruck entspannt und dem Schraubenkompressor 1 im Kreislauf zurückgeführt. Dieser Bypasskreislauf wird beim Anfahren und Abstellen der Kompressoranlage für eine vorgegebene Zeitdauer von etwa 10 min geöffnet. Durch die Entspannung auf Atmosphärendruck wird in der Luft ein sehr niedriger atmosphärischer Wasserdampftaupunkt erreicht, der entsprechend der Temperatur des in dem letzten Kühler 3 eingesetzten Kühlmediums bei -10°C bis -20°C liegt. Mit diesem sehr trockenen Luftstrom wird der Schraubenkompressor 1 beim Anfahren und Abstellen während der genannten Zeitdauer betrieben. Dadurch werden auch Spuren von Wasserdampf aus dem während der ersten Minuten des Anfahrvorganges noch kalten Schmieröl mit der Luft entfernt und über Abscheider 4 aus dem System ausgeschleust. Zusätzlich kann während dieser Zeitdauer die Temperatur des Schmieröls durch eine automatische Verstellung eines in der Ölleitung 7 vorhandenen Temperaturreglers 17 erhöht, um das Entfernen von Wasser aus dem Öl zu unterstützen.

Vor dem Abfahren der Kompressoranlage wird der gleiche Vorgang mit dem geregelten Hochdruckbypass zur Erzeugung von extrem trockener atmosphärischer Luft und deren Einspeisung in die Saugleitung des Schraubenkompressors 1 angewendet, um die Trocknung des Schmieröls vor dem Abstellen der Kompressoranlage sicherzustellen. Dieser Abstellvorgang ist eine Vorsichtsmaßnahme und sichert die Schaffung eines weitgehend wasserfreien Systems vor kürzeren und längeren Stillstandszeiten.

Claims (3)

1. Verfahren zur Verringerung der Kondensation von Wasserdampf und zum Austreiben von Wasserdampf-Kondensat aus dem Schmieröl bei der Erzeugung von hochkomprimierter Luft mit Hilfe von ölgeschmierten Schraubenkompressoren in Hochdruck­ verbundanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß für eine bestimmte Zeit während des Anfahrens und Abstellens des Schraubenkompressors die hochkomprimierte Luft entspannt, über eine Bypassleitung zum Eingang des Schraubenkompressors zurückgeführt und erneut komprimiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig die Temperatur des in den Schraubenkompressor eingebrachten Öls über die Betriebstemperatur hinaus erhitzt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2 in einer Hochdruck-Verbundanlage, die aus einem ölgeschmierten Schraubenkompressor (1), mindestens einem nachgeschalteten Hochdruck-Kolbenkompressor (2) und Kühlern (3) vor und hinter den Kompressoren (1, 2) besteht, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der letzten Kompressorstufe (2) eine Bypassleitung (15) abgezweigt, in der ein oder mehrere Entspannungsventile (16) angeordnet sind und die zu dem Eingang des Schraubenkompressors (1) geführt ist.