Der gewissenhafte Maschinist,

der stündlich einen Rundgang um seine Maschine und durch den Ölkeller machte, ist wegrationalisiert. Er hat jede noch so kleine Leckage sofort erkannt und behoben. Wenn durch sein Ausscheiden die Überwachungsgüte nicht leiden soll, muss geeignete Sensorik und automatische Überwachung vorgesehen werden. Für den Bereich Tanküberwachung kann SLM - Smart Level Monitoring® diese Aufgabe übernehmen.

Die Überwachungsfunktion herkömmlicher Konzepte erschöpft sich darin, dass bei Überschreiten eines fest eingestellten TIEF- bzw. HOCH-Grenzwertes ein Alarm ausgelöst wird. Der TIEF-Alarm dient als Trockenlaufschutz für die Pumpe, der nur gelegentlich vorhandene HOCH-Alarm als Schutz gegen Überlauf. Seit der Maschinist, der regelmäßig den Ölstand durch ein Schauglas im Auge hatte, nicht mehr vor Ort ist, wird der Bereich zwischen diesen Extremwerten faktisch nicht mehr überwacht. Die Funktionen von SLM sollen am Beispiel der Überwachung des Ölsystems einer Dampfturbine aufgezeigt werden. Hierbei geht es in erster Linie um Leckagen sowie um Wasser im Öl.


"Wasser im Öl"

Sammelt sich im Tank Kondenswasser an, so kommt es zu massiven Lagerschäden, lange bevor der HOCH-Alarm anspricht. Wasser im Öl hat der Maschinist durch regelmäßiges Ablassen an der Tiefpunktentwässerung, durch Schaum auf der Oberfläche oder durch die veränderte Farbe des Öls festgestellt. Erst im fortgeschrittenen Stadium war es für ihn auch am Niveauschauglas erkennbar. Ohne auf optische Hinweise angewiesen zu sein erkennt SLM bereits geringste Wassermengen durch den minimalen Niveauanstieg.

Leckage

Der gewissenhafte Maschinist hat jede noch so kleine Undichtigkeit sofort gesehen und behoben. Ohne ihn wird eine Leckage erst durch Ansprechen des Trockenlaufschutzes erkannt. Oftmals ist es dann für das Einleiten von Gegenmaßnahmen schon zu spät: Die Ölpumpe saugt Luft und die Maschine wird über mangelnden Öldruck abgeschaltet. Selbst wenn die Lager dies unbeschadet überstehen, bleibt Schaden durch Reinigungsaufwand und Produktionsausfall nicht aus. Lagerschäden können im ungünstigen Fall schon vor dem Ansprechen des Trockenlaufschutzes entstehen: Durch die geringere Ölmenge im Tank wird das Öl öfter umgewälzt und nur noch unzureichend entgast, was die Kühl- sowie die Schmierwirkung erheblich mindert. SLM hilft dies zu verhindern indem es schon geringsten Ölverlust signalisiert.

Herkömmliche Überwachungssysteme

Für die Erkennung einer Leckage kennt man bisher nur fix eingestellte MIN-Grenzwerte. Für die Erkennung von Wasser im Öl sind zwei Verfahren weitläufig bekannt: Trennschichtüberwachung und die Überwachung chemischer Eigenschaften des Öls wie Leitfähigkeit oder Kapazität. Die Trennschichtmessung nutzt die natürliche Trennung von Wasser und Öl. Mit einem speziellen Trennschichtschwimmer in einem Bezugsgefäß wird eventuell vorhandenes Wasser detektiert. Konzeptionsbedingt muss das Bezugsgefäß am tiefsten Punkt des Tanks angeordnet werden. Dadurch spricht es bereits bei kleinsten Wassermengen an, lässt aber keine Aussage über die insgesamt enthaltene Wassermenge zu. In der Praxis kann eine gewisse Wassermenge durchaus toleriert werden; das heißt, die Meldung einer Trennschichtüberwachung kommt zu früh. Eine Trennschichtmessung funktioniert nur bei einer sauberen Trennung der Flüssigkeiten. Durch das stetige Umwälzen liegt in der Regel eine Wasser-Öl-Emulsion vor. Oftmals bewirkt Wasser, dass sich im Bezugsgefäß Schlamm absetzt. Auch in diesem Fall ist die Trennschichtmessung nicht anwendbar.

Überwachung mit SLM - Smart Level Monitoring

Das Grundprinzip von SLM ist einfach: Es basiert auf der Überwachung von Grenzwerten, die abhängig vom Betriebszustand dem Ist-Zustand angepasst werden. So wie der Maschinist zwischen Betriebs- und Stillstandsniveau unterschieden hat, so passt sich auch SLM den verschiedenen Betriebszuständen an. Typische Betriebszustände, die den Stand im Schmierölbehälter beeinflussen:

· Ölsystem außer Betrieb (Leitungen entleert in den Tank)
· Ölsystem im Standby-Betrieb (Leitungen etc. gefüllt, Öltemperatur deutlich unterhalb Betriebstemperatur)
· Maschine in Betrieb (Öl hat Betriebstemperatur)


Parametrieren von SLM

Bei der Erstinbetriebnahme wird ein Füllstandsprofil ermittelt: Ausgehend von konstantem Niveau wird die Ölpumpe eingeschaltet. Durch das Füllen der Leitungen fällt das Niveau mehrere Sekunden lang bis zum Erreichen eines neuen Beharrungswertes ab. Diese reguläre Niveauänderung darf zu keiner Störmeldung führen. Die Dauer des Niveauabfalls wird als Steuerparameter erfasst. Bei jedem Einschalten der Ölpumpe werden jetzt die Grenzwerte gemäß der parametrierten Dauer dem sich ändernden Niveau angepasst. Ab Erreichen der Beharrung gelten enge Grenzwerte für irreguläre Füllstandsänderungen. Schon kleinste Veränderungen werden sofort erkannt und gemeldet. Vergleichbare Parameter werden für alle Betriebszustände, die eine Füllstandsänderung bewirken, ermittelt und eingestellt. Bei der Erstinbetriebnahme wird auch der Einfluss der Öltemperatur auf den Füllstand ermittelt und dann automatisch kompensiert. SLM überwacht nicht nur Niveaugrenzwerte, sondern auch die Änderungsgeschwindigkeit des Füllstandes. Das Ansprechen dieses Grenzwertes bedeutet "große Leckage".


Sensorik

An SLM kann jeder handelsübliche Niveautransmitter (Schwimmer, Differenzdrucktransmitter, Verdrängungskörper, kapazitives oder induktives Messsystem, Radar oder Ultraschall, ...) angeschlossen werden. Um das Überwachungspotential voll auszuschöpfen, sollten nur hoch auflösende Transmitter eingesetzt werden. Aber auch die weitverbreiteten Widerstandsketten, die konzeptionsbedingt nur eine Auflösung von ca. ± 5 mm haben, können zur Auswertung angeschlossen werden. Vielfach werden für die Niveaumessung Differenzdrucktransmitter eingesetzt. Diese eigentlich sehr zuverlässige Messmethode funktioniert nicht, wenn sich zum Beispiel am Tankboden Schlamm absetzt und die Impulsleitung verstopft. In jeder Hinsicht bestens bewährt, speziell auch bei der Nachrüstung von Altanlagen, hat sich eine Niveaumessung mit Schwimmer nach dem magnetostriktiven Verfahren.

Weitere Anwendungen

Das Grundprinzip der hier vorgestellten Steuerung ist die Überwachung von Relativ-Grenzwerten. SLM, eine intelligente Niveauüberwachung, ist nur eine Applikation - ein Steinchen aus dem Mosaik aller denkbaren Anwendungen. Nach der gleichen Methode können alle physikalischen Größen, aber auch errechnete Werte überwacht werden. Zum Beispiel: Druckverlust eines Reaktors, Grädigkeit eines Wärmetauschers, Versalzungsgrad einer Turbine, Wirkungsgrad einer Maschine, etc... Der Vorteil ist stets, dass Störungen sofort und nicht erst nach Überschreiten absolut gesetzter Grenzwerte erkannt werden. Vielfach kann die Störung mit der Ursache besser in Zusammenhang gebracht werden, wenn die Störung ohne zeitlichen Verzug signalisiert wurde.