Das Upgrade des AMB-Controllers optimiert die Leistung des Turboexpanders.

Von Nikolaj Malnac

Turboexpander sind das Herzstück der Erdgasflüssigkeitsgewinnung im Midstream-Bereich. Als Radialturbine, durch die Hochdruckgas geleitet wird, um einen Kompressor oder Generator anzutreiben , ermöglichen Turboexpander eine schnelle und effiziente Flüssigkeitsgewinnung.

Lager sind eine entscheidende Komponente eines Turboexpanders. Sie tragen das Gewicht des Rotors und tragen zur korrekten relativen Positionierung der Maschine bei. Aktive Magnetlager (AMB) sind ein ölfreies Lagersystem, das elektromagnetische Kräfte nutzt, um die relative Position einer rotierenden Baugruppe (Rotor) zu einem stationären Bauteil (Stator) zu gewährleisten. Ein fortschrittliches elektronisches Steuerungssystem passt diese elektromagnetischen Kräfte an die im Maschinenbetrieb auftretenden Kräfte an. Jede Störung, die die Funktion der AMB-Steuerung beeinträchtigt, kann die NGL-Verarbeitung zum Stillstand bringen.

Seit Jahrzehnten ist Waukesha Magnetic Bearings im Einsatz, und der Zephyr-Controller ist ebenfalls Teil des Unternehmens.

Als sich ein Unternehmen für die Verarbeitung von NGL an Troy O'Steen wandte, um nach der besten Möglichkeit zur Modernisierung eines veralteten analogen AMB-Controllers zu suchen, verstand er, wie wichtig es war, eine zuverlässige und schnelle Lösung zu finden.

Als Vertriebsleiter bei LA Turbine (LAT), einem Unternehmen der Chart Industries mit Sitz in Valencia, Kalifornien, war O'Steen mit der Arbeit mit Turboexpandern und zugehöriger Ausrüstung aller Marken vertraut. Neben der Entwicklung und dem Bau eigener Turboexpander spezialisierte sich das Unternehmen auf Kundendienst und Reparaturen für Turboexpander aller Erstausrüster (OEMs) . Die analoge Steuerung war jedoch veraltet und eine Reparatur nicht mehr möglich.

Glücklicherweise konnte LAT bereits auf eine erfolgreiche Zusammenarbeit mit Waukesha Magnetic Bearings aus Worthing, Großbritannien, zurückblicken. Waukesha Magnetic Bearings ist eine Tochtergesellschaft von Waukesha Bearings mit Sitz in Waukesha, Wisconsin, und bietet seit fast 40 Jahren Komplettlösungen für AMBs und Magnetlagersteuerungen für diverse Spezialanwendungen an. Die Magnetlagersteuerungen von Waukesha Magnetic Bearings sind mit einer Vielzahl von AMB-Größen, Sensortechnologien und Betriebsumgebungen kompatibel. Dank dieser Vielseitigkeit und Erfahrung kann das Unternehmen markenunabhängige Steuerungen entwickeln und ist somit der ideale Partner, um LAT schnellstmöglich eine kosteneffiziente, anwendungsspezifische Lösung zu liefern.

Der problematische analoge AMB-Controller und das zugehörige Gehäuse benötigten dringend ein Update. Über mehrere Monate hinweg versuchte das Unternehmen, die Mängel zu beheben, doch der Originalhersteller hielt den Controller für veraltet. Daher stellte der OEM den Support ein und drängte seine Kunden stattdessen zum Umstieg auf neue AMBs mit einem fortschrittlicheren Controller.

Die Befürchtung bestand darin, dass der Einbau neuer Lager erhebliche Investitionen erfordern würde, die das für das Projekt vorgesehene Budget des Unternehmens überstiegen. Zudem müsste man auf eine freie Kapazität im Zeitplan des bisherigen Lieferanten warten, um die für die Installation des AMB-Controllers benötigte technische Unterstützung zu erhalten, was zu längeren Ausfallzeiten des Turboexpanders führen würde. Infolgedessen würde die NGL-Verarbeitung während der Modernisierung stillstehen, und es war ungewiss, wann der reguläre NGL-Verarbeitungsbetrieb wieder aufgenommen werden könnte.

Das Unternehmen suchte nach einer Alternative, die die erheblichen Kosten und die langen Ausfallzeiten einer kompletten Aufrüstung auf neue AMBs und Steuerungen vermeiden sollte. Leider waren die eingegangenen Angebote nicht attraktiver. Die meisten Firmen schlugen dieselbe Lösung vor: den Austausch des gesamten AMB-Systems inklusive Steuerung, um eine einfache Kompatibilität zu gewährleisten.

Es schien keine andere Wahl zu geben, als das teure Ersatzsystem von AMB zu kaufen, bis ein Serviceeinsatz bei LAT eine andere und zufriedenstellendere Lösung brachte.

Anstatt das gesamte System zu ersetzen, schlug LAT vor, gemeinsam mit Waukesha Magnetic Bearings einen neuen, moderneren und funktionsreicheren Controller für die bestehenden AMBs und den Turboexpander nachzurüsten. Die Kombination eines neuen Controllers mit einem bestehenden AMB ist ungewöhnlich, da die meisten Unternehmen für beide Anlagenteile den gleichen Hersteller vorschreiben. LAT und Waukesha Magnetic Bearings hatten jedoch bereits in der Vergangenheit erfolgreich bei ähnlichen Projekten zusammengearbeitet.

Tatsächlich blickten die beiden Unternehmen auf eine Geschichte ambitionierter Kooperationen zurück. Als LAT den branchenweit ersten und einzigen auf einem Rahmen montierten Turboexpander-Schaltschrank für explosionsgefährdete Bereiche entwickeln wollte, wandte man sich an Waukesha Magnetic Bearings, um einen Entwicklungspartner zu gewinnen. Gemeinsam entwickelten die Unternehmen den ARES AMB Turboexpander mit einem auf einem Rahmen montierten Zephyr®-Controller.

Der Zephyr-Controller erwies sich auch als ideale Lösung für die Nachrüstung des veralteten analogen Controllers des Midstream-Energiekunden. Der Zephyr-Controller ist hochgradig konfigurierbar und somit „lagerunabhängig“, d. h. er kann mit einer Vielzahl von Sensoren und Magneten integriert werden.

Neben der technischen Kompatibilität zeichnen sich die Zephyr-Controller durch ihre einfache Bedienung aus, was für den Kunden von LAT eine zentrale Anforderung war. Nachdem er so lange auf den veralteten Analog-Controller angewiesen war, suchte er zudem nach einer robusteren Lösung mit modernen Funktionen wie Fernüberwachung und -anpassung.

Obwohl klar war, dass die neue Steuerung und der neue Schaltschrank eine enorme Verbesserung darstellen würden, beeindruckten die Ingenieure von LAT und Waukesha Magnetic Bearings den Kunden am meisten mit ihrer Reaktionsschnelligkeit und ihrem Kundenservice.

Da die Teams von LAT und Waukesha Magnetic Bearings die Auswirkungen von Ausfallzeiten auf NGL-Verarbeitungsunternehmen verstanden, arbeiteten sie unermüdlich daran, die modernisierten Anlagen so schnell wie möglich zu installieren.

„Diese Art der Integration ist nicht einfach“, erklärte Carlos Pi, Key Account Manager bei Waukesha Magnetic Bearings. „Aber wir setzen alles daran, sie so einfach wie möglich zu gestalten.“ In diesem Fall bedeutete das ständige Kommunikation – sowie den Austausch von Erkenntnissen aus früheren Nachrüstungsprojekten.

Jahrelange Erfahrung lehrte das Team, ausreichend Zeit in die Sammlung relevanter Details und die gründliche Vorbereitung vor der Abschaltung für die Installation zu investieren. Sie machten sich akribisch mit der speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) des Originalherstellers vertraut, um eine reibungslose Integration zu gewährleisten.

Ein vor Ort tätiger Inbetriebnahmetechniker erwies sich ebenfalls als entscheidend für eine reibungslose Installation, da er detaillierte Informationen über den Standort lieferte und den Controller gemäß den Konstruktionsvorgaben montierte.

Dadurch konnten die Teams von LAT und Waukesha Magnetic Bearings den Controller schnell installieren und in Betrieb nehmen. „Wir setzen alles daran, die Installation so einfach wie möglich zu gestalten. Wir liefern das Gerät nicht einfach aus, sondern unterstützen Sie bei der Fehlersuche, bis alles funktioniert“, sagte Pi.

Fortschrittlicher neuer Controller übertrifft Erwartungen

Der neue Controller hat sich als optimale Lösung erwiesen. Der Kunde von LAT kann nun die AMB fernüberwachen und bei Bedarf Anpassungen vornehmen. Die Fernüberwachungs- und -anpassungsfunktionen von Zephyr umfassen die Mehrkoordinatensteuerung, die Rundlaufkompensation, einen automatischen Ausgleichsalgorithmus und einen fortschrittlichen Verstärkeralgorithmus für die softwarebasierte Flussrückkopplung.

Dank der Unterstützung induktiver Sensoren bietet Zephyr zudem einfache Funktionen zur Fehlerbehebung – ein deutlicher Unterschied zum alten analogen Regler. Zu den Diagnosefunktionen gehören eine Webserver-Oberfläche, Ereignisprotokollierung, automatische Freigabeprüfung und integrierte Tools, die die Einhaltung der ISO-Empfindlichkeitskriterien anzeigen. Es bot alles, was der Kunde wünschte, und noch mehr.

Dank des herausragenden Kundenservice und der kompetenten Unterstützung vor Ort durch das LAT-Team konnte der Kunde sich nach der Modernisierung der Steuerung auf die langfristige Leistungsfähigkeit des AMB-Systems verlassen. Geräte von Waukesha Magnetic Bearings sind bekannt für ihre jahrzehntelange Betriebsdauer, und auch die Steuerungen von Zephyr genießen einen hervorragenden Ruf für ihre Zuverlässigkeit. Da sie keine beweglichen Teile enthalten, vorausschauende Wartung ermöglichen und eine erweiterte Garantieoption angeboten wird, ist zu erwarten, dass die AMB-Steuerung viele Jahre lang zuverlässig im Einsatz sein wird.

Über den Autor:

Nikolaj Malnac verfügt über mehr als 20 Jahre Berufserfahrung in verschiedenen Branchen und ist qualifiziert im Rechts- und Projektmanagement. Er ist seit über 12 Jahren bei Waukesha Bearings tätig und leitet seit drei Jahren den Bereich Magnetlager. Sie erreichen ihn unter [email protected]. Waukesha Bearings ist Marktführer für kundenspezifische Gleitlager , Magnetlagersysteme und Dichtungen für Hochleistungsturbomaschinen . Waukesha Bearings gehört zu Dover Precision Components , einem Unternehmen der Dover-Gruppe. Weitere Informationen zu Waukesha Bearings finden Sie unter waukbearing.com.