LMF ist ein Hersteller von Hochdruck-Kolbenkompressoren für Luft, Erdgas sowie Prozessgase im Leistungsbereich bis zu 6200 kW und für Enddrücke bis zu 700 bar. Für den Antrieb von sechs Hochdruck-Kolbenkompressoren in einem Gasförderprojekt im Nahen Osten entschied sich das Unternehmen für explosionsgeschützte Mittelspannungsmotoren der Baureihe W22X von WEG.
In dem konkreten Projekt verdichten die Hochdruck-Kolbenkompressoren von LMF in einem zweistufigen Prozess feuchtes Fackelgas. Sie erhöhen den Eingangsdruck von 7,6 in der ersten beziehungsweise 25,8 bar(g) in der zweiten Prozessstufe auf einen Enddruck von 26,7 beziehungsweise 69,7 bar(g). Die Kompressor-Aggregate sind mit zwei geölten Zylindern ausgestattet, die bei einer Motordrehzahl von 425 U/min jeweils einen Hub von 320 mm erzielen. Damit erreichen die Aggregate eine Nennkapazität von 14 628,8 kg/h in der ersten beziehungsweise 27 942 kg/h in der zweiten Prozessstufe. Angetrieben werden die Hochdruck-Kolbenkompressoren von sechs W22X-Motoren in der Baugröße 800 mit einer Leistung von 1500 kW.
Bloß kein Funkenschlag
Das Risiko von Explosionen in der Gasförderung ist hoch. Das brennbare Gas muss nur in entsprechender Verteilung und Konzentration in Kontakt mit Sauerstoff und einer Zündquelle wie elektrische Funken gelangen und schon wird eine große Menge unkontrollierter Energie freigesetzt. Die Gefahr für Mensch und Anlage im Ernstfall ist immens. Daher ist es von entscheidender Bedeutung, dass die eingesetzten Motoren so konstruiert sind, dass sie bei der Explosion eines zündfähigen Gemischs im Gehäuseinneren um jeden Preis verhindern, dass sich Funken in den explosionsgefährdeten Bereich ausbreiten.
Neben diesem zentralen Aspekt des Explosionsschutzes müssen die Motoren aber noch weitere Anforderungen erfüllen. Die Anlagen in der Petrochemie laufen in der Regel rund um die Uhr, deshalb sollten die Antriebe einen möglichst hohen Wirkungsgrad aufweisen – ein entscheidender Faktor zur Reduktion der Betriebskosten. Nicht zuletzt wird von den Motoren höchste Zuverlässigkeit und Robustheit verlangt, um eine maximale Anlagenverfügbarkeit zu erzielen und kostspielige Stillstände zu vermeiden.
Hohe Sicherheitsanforderungen
Elektrische Komponenten, die in explosionsgefährdeten Bereichen zur Anwendung kommen, müssen besonders hohe Sicherheitsstandards einhalten. Die Motorbaureihe W22X wird weltweit vertrieben und erfüllt aus diesem Grund internationale Normvorgaben. So verfügt der in 2015 neu vorgestellte W22X 800 aktuell über die ATEX- und die IEC-Ex-Zertifizierungen für den Bereich Ex d(e) IIB T4 Gb sowie für Bergbau (Gruppe I) und leitfähige Stäube (Gruppe III), weitere Zertifizierungen wie die für den Bereich Ex d(e) IIC T4 Gb und regionale Zertifizierungen wie EAC, CCOE oder INMETRO werden folgen.
Die sechs Motoren, die LMF in dem konkreten Projekt in seinen Kolbenkompressoren einsetzt, sind für den Bereich Ex d(e) IIB T4 Gb zertifiziert. Sie sind also druckfestgekapselt (d), wodurch sie eine eventuelle Explosion eindämmen und die Ausbreitung der Flammen verhindern. Zudem sind sie mit einem Anschlusskasten für erhöhte Sicherheit ausgestattet (e), eignen sich für den Einsatz im Bereich der Gasgruppe IIB (Gasart: Ethylen) und können trotz einer Leistung von 1500 kW die Temperaturklasse T4 mit Oberflächentemperaturen bis 135 °C einhalten. Das Gb steht schließlich für das Geräteschutzniveau, das es erlaubt, die Motoren in gasexplosionsgefährdeten Bereichen, bei denen bei Normalbetrieb oder vorhersehbaren Fehlern beziehungsweise Fehlfunktionen keine Zündgefahr besteht, zu verwenden.
Die W22X-800-Motoren sind im Standard in einem biegefesten stahlgeschweißten Gehäuse in Schutzklasse IP55 mit integrierten massiven Füßen ausgeführt. Das robuste Gehäuse ermöglicht den Einsatz der Ex-Motoren selbst in den anspruchsvollsten Anwendungen und reduziert die Vibrations- sowie die Geräuschentwicklung auf ein Minimum (weniger als 85 dB(A)). Der Hauptanschlusskasten, aufgrund der anliegenden Netzspannung der neuralgische Punkt in Sachen Funkenschlag, ist sogar noch widerstandsfähiger ausgeführt und mit der Schutzart IP66 deklariert. Unabhängige Tests belegen, dass er einem Spitzenkurzschlussstrom von 50 kA für 1 s widerstehen kann. Neben dem guten Schutz gegen Stöße und äußere Einflüssen, bietet der großzügige Anschlusskasten des W22X 800 auch viel Platz für eine einfache Anbringung der Anschlüsse.
Fit für die Tropen
Entgegen der üblichen Strategie, Großmotoren als projektorientierte Sonderanfertigungen zu konzipieren, hat WEG den W22X 800 als Serienmotor mit vielen Optionsmodulen konzipiert, sodass sich dieser problemlos für verschiedenste Anwendungen anpassen lässt. Diese Flexibilität zeigt sich auch in dem Projekt mit LMF. Die robusten rund 20 t schweren W22X-800-Motoren, die in dessen Kolbenkompressoren zum Einsatz kommen, sind aufgrund des Einsatzortes im Nahen Osten kundenspezifisch in Schutzart IP56, tropenfest und für Umgebungstemperaturen bis 48 °C ausgeführt.
Petrochemische Anlagen sind besonders energieintensiv, weshalb die Energieeffizienz der elektrischen Antriebe eine entscheidende Rolle spielt. Schon ein um 1 Prozent höherer Wirkungsgrad kann hier bei Leistungen im Megawattbereich über ein Jahr gesehen Einsparungen erbringen. Beispielsweise erreichen die an LMF gelieferten 14-poligen W22X-800-Motoren mit einer Leistung von 1500 kW und für Spannungen bis 6 kV im 50Hz-Betrieb unter Volllast einen exzellenten Wirkungsgrad von 96 Prozent.
Sparsame Kraftprotze
Der hohe Wirkungsgrad der Motoren basiert vor allem auf deren Rohrkühlsystem (IC511 nach IEC 60034-6) aus rostfreiem Stahl zur Verbesserung des Luftstromes. Die Luftkanäle mit axialem und radialem Strömungsverlauf sorgen für maximale Kühlleistung an Ständer, Läufer und kritischen Komponenten wie den Lagern. Die nach aerodynamischen Gesichtspunkten gestalteten Lüfter und Lüfterhauben tragen ebenfalls dazu bei, einen effizienten Luftstrom bei geringstmöglicher Schallentwicklung zu erzeugen.
Dadurch, dass eine gleichmäßige Temperaturverteilung im gesamten Gehäuse gewährleistet ist, wird darüber hinaus ebenfalls die Bildung von möglichen Wärmenestern vermieden.
