Dipl.-Phys. Martin Witzsch, Freier Journalist für die Janitza electronics GmbH in Lahnau
1. Groß aber sensibel 2. Nachrüsten im laufenden Betrieb 3. Auswertung in Lahnau
Air Liquide ist Spezialist im Bereich Gase, Technologien und Services für Industrie und Gesundheit. Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff stehen im Zentrum der Unternehmens-Aktivitäten. Obwohl die Gase aus der Umgebungsluft gewonnen werden, bleibt der technische Aufwand hoch. So betreibt das Unternehmen am Standort Duisburg zwei Luftzerlegungsanlagen. Ein Luftverdichter saugt die Umgebungsluft an, die anschließend verdichtet, gereinigt und bis zum Destillationspunkt der einzelnen Gase heruntergekühlt wird. In einer Trennkolonne fallen diese auf den unterschiedlichen Niveaus aus. In Duisburg werden so pro Tag ca. 3000 t Sauerstoff, 2000 t Stickstoff und 150 t Argon gewonnen.
Groß aber sensibel
Gerade die Anlagenverfügbarkeit bei der Luftverdichtung sorgte in der Vergangenheit für Probleme: Ein zentrales Bauteil, der Motor einer der beiden Luftverdichter, war in fünfzehn Betriebsjahren viermal mit Ständer-Erdschluss ausgefallen. Die Dimensionen dieses Antriebs machen dabei die üblichen Vorsorgemaßnahmen, wie die Aufteilung der Produktion auf mehrere Linien oder das Vorhalten eines Ersatzteils, unmöglich: Der Verdichter LV2 wird aktuell mit einer maximalen Luftmenge von ca. 250,000 Nm3/h betrieben. Der Druck beträgt ausgangsseitig ca. 5 bis 5,5 bar. Der Motor selbst hat 20 MW Wellenleistung bei 10 kV. Der sechspolige Motor treibt die Hauptwelle mit ca. 997 U/min an. Auf dieser befinden sich Ritzel für das Getriebe des vierstufigen Verdichters, der mit Drehzahlen von 13.000 bis 20.000 U/min läuft. Oliver Kötting, bei Air Liquide verantwortlich für den Sektor Electricity Expert Large Industries, Central-West Europe: „Ein Antrieb dieser Größenordnung sollte zwanzig Jahre problemlos laufen. Erst danach sind größere Reparaturen fällig. Dann werden partielle Teilentladungen zum Thema. Unregelmäßigkeiten im Aufbau des Isolationssystems lassen sich nicht vermeiden, nur minimieren. Da reicht eine kleine Unreinheit oder Luftblase. Dort gibt es dann kleine Teilentladungen, die Ozon in der Luftblase erzeugen; ein Oxidationsmittel. Dazu kommt, dass das Material durch den Einschlag erodiert. Nach zwanzig Jahren kann man bei derartigen Maschinen eine Neufertigung der Wicklung erwägen. Am Standort Duisburg verlief dieser Prozess viel schneller. In der Tat fanden sich an der stabförmigen Hauptisolation schadhafte Stellen, die durch Teilentladungen bzw. Durchschläge verursacht waren. Da allein der Ausbau schon mehrere Tage beansprucht, ist so ein Schaden ein Riesenproblem für den Betreiber. Zwar führt ein Ständer-Erdschluss nicht zur Zerstörung des Antriebs. Da das Netz isoliert betrieben wird, sind in dem Augenblick, in dem eine Phase auf Erdpotenzial liegt, die beiden anderen Phasen mit 10 kV zum Sternpunkt belastet. In diesem Fall erfasst ein Schutzgerät die Spannungsunsymmetrie und schaltet beim ersten Durchschlag sofort ab. Zwar lässt sich der Antrieb weiternutzen, aber das belastet die verbleibenden Komponenten. Durch einen weiteren Erdschluss auf einer anderen Phase entsteht dann ein Kurzschluss.
