Schraubenkompressorrotor mit Anomalien? Verschleiß / Verformung / Blockade – Fehlerbehebung und Lösungen

Der Rotor eines Schraubenkompressors ist das Kernelement des gesamten Kompressionssystems, dessen Betriebszustand direkt die Gasproduktionseffizienz und Lebensdauer der Anlage bestimmt. Dieser Artikel erläutert ausführlich häufige Rotorstörungen, ihre Ursachen sowie wesentliche Maßnahmen zur Vorbeugung und Kontrolle, um Wartungspersonal bei der schnellen Diagnose und Behebung von Problemen zu unterstützen.

I. Zusammensetzung der Rotorbauteile

Die Rotorbaugruppe steht im Zentrum des Antriebsrotors (männlicher Rotor) und des Abtriebsrotors (weiblicher Rotor) und wird ergänzt durch wichtige Komponenten wie Hauptlager, Axiallager, Lagerdeckel, Ausgleichskolben und Ausgleichkolbenhülsen.

II. Häufige Rotorstörungen

1. Normale mechanische Abnutzung und Alterung

- Abnutzung der Außendurchmesser der Zahnprofile am männlichen/weiblichen Rotor

- Natürliche Abnutzung der Rotorkolben

2. Mechanische Beschädigungen durch menschliches Versagen

- Kratzer auf den Außendurchmessern der Zahnflanken von männlichen/weiblichen Rotoren

- Kratzer auf den Innenwänden der Rotorzylinder

- Kratzer an den Seiten der Einlass-/Auslass-Endkappen der Rotoren

- Verschleiß an den Lagern am Einlass-/Auslassende und an den Innenringen der Lager-Endkappen

Verschleiß an den Wellendurchmessern an den Rotorlager-Montagepositionen

Verformung der Rotorwellenenden

3. Hochriskante Bereiche für Bauteilkratzer/Blockierung

Kratzer und Blockierung (Verklemmung) auf den Eingriffsflächen der männlichen/weiblichen Rotoren

Reibung des Rotor-Außendurchmessers an der Gehäuse-Innenwand

Reibung zwischen der Austrittsfläche des Rotors und dem Auslasslagergehäuse

Verschleiß und Festlauf zwischen der Läufer-Ansaugwellenstelle und der Gehäusewellenbohrung

Verschleiß und Festlauf der Läufer-Auslasswellenstufen mit den Bohrungen des Auslasslagergehäuses

III. Kernausschlaggebende Ursachen für Läuferausfälle

Fehlerhafte Wartung der Luftansaugung und Schmierung: Das Nicht-Ersetzen von Luftfiltern gemäß Plan führt zu übermäßigem Staub in der angesaugten Luft, wodurch Verunreinigungen in den Verdichtungsraum gelangen und die Läufer stark verschleißen. Willkürliches Mischen verschiedener Schmierstoffmarken kann Kohlenstoffablagerungen und Verklebungen im Öl verursachen und so den Läuferverschleiß weiter beschleunigen.

Nicht konforme Auswahl/Wechsel des Schmierstoffs: Die Verwendung von kompressorschmieröl typen, die nicht den Gerätespezifikationen entsprechen, oder das Versäumen planmäßiger Ölwechsel ermöglicht eine übermäßige Ansammlung von Verunreinigungen im Öl und verursacht direkt Kratzer an Präzisionsbauteilen wie Läufern und Zylinderlaufbuchsen.

Abnormale Betriebsparameter führen zu sich aufschaukelnden Ausfällen. Übermäßig niedrige Austrittstemperaturen während des Betriebs erhöhen den Feuchtigkeitsgehalt im Öl-Gas-Gemisch, was im Laufe der Zeit zur Ölemulgierung führt. Emulgiertes Schmiermittel kann Einlass-/Auslasslager nicht ausreichend schmieren, wodurch Überhitzung und Beschädigung unter Hochgeschwindigkeits- und Volllastbedingungen entstehen. Letztlich führt dies zu einer Rotorwellenverkippung, Verformung oder Blockierung.

Antriebskomponentenausfälle

Probleme wie abnormale Eingriffsabstände bei Antriebswellenkupplungsverzahnungen oder ausgefallene Schlüsselverbindungen können eine ungleichmäßige Spannungsverteilung am Antriebswellenende verursachen, was zur Verformung des Wellenendes führt.

Lagerqualitätsmängel

Die Verwendung nicht konformer Lagerkomponenten erhöht das Risiko eines abnormalen Lagerschadens und führt indirekt zu Rotorexzentrizität und -verschleiß.

Untermaßige Bearbeitungs- und Montagegenauigkeit: Die Saug- und Druckwellenlager des Rotors werden jeweils von Lagern im Kompressorgehäuse und im Auslasslagergehäuse getragen. Wenn die Koaxialität zwischen Gehäuse, Lagergehäuse und Rotor nicht den Konstruktionsvorgaben entspricht (welche innerhalb von 0,01–0,02 mm gehalten werden muss), kann dies leicht zu Reibung oder Blockierung zwischen den Rotoren, zwischen Rotoren und Gehäuse oder mit anderen Bauteilen führen.

Akkumulation von Konstruktions- und Fertigungsfehlern: Die inneren Komponenten innerhalb des Verdichtungsraums weisen präzise dynamische Passungen auf, wobei die Spaltmaße in Tausendstel Zoll oder Millimeter gemessen werden. Wenn das vorgesehene Spiel zu gering bemessen ist und sich dies mit den Fertigungstoleranzen addiert, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit von Rotorverkratzungen oder -blockierungen erheblich. Unter normalen Betriebsbedingungen beträgt der Abstand zwischen Rotor und Gehäuse etwa 0,1 mm, während der Spalt zwischen der Austrittsfläche des Rotors und dem Auslasslagergehäuse zwischen 0,05 und 0,1 mm liegt.

Unsachgemäße Demontage- und Montageverfahren: Bei der Demontage weisen Lager und Rotorwelle eine Übermaßpassung auf. Eine übermäßige Kraft beim Ausbau kann eine Verformung der Bauteile verursachen und deren inhärente Koaxialität verringern. Nach der Gerätemontage kann das Versäumnis, die Gesamtkoaxialität der montierten Komponenten zu überprüfen, dazu führen, dass bei Inbetriebnahme unter nicht toleranzgerechten Bedingungen Verschleiß an Teilen oder eine Rotorblockade auftreten.

Zusammenfassung: Die meisten der oben genannten Rotorstörungen bei Schraubenverdichtern hängen eng mit menschlichem Betrieb, der Wartung und Montagepraxis zusammen. Bei der regelmäßigen Wartung kann die strikte Einhaltung der Betriebs- und Wartungsvorschriften sowie die Durchführung regelmäßiger Wartungsmaßnahmen solche Störungen wirksam verhindern.