Trockengasdichtungen versagen deutlich häufiger, als den meisten Betreibern bewusst ist. Rund 48 % der Ausfälle von Zentrifugalkompressoren lassen sich direkt auf Dichtungsprobleme zurückführen. Damit sind sie die häufigste Ursache für ungeplante Stillstandszeiten in petrochemischen Anlagen, Raffinerien und Pipelines.
Folgendes ist der Punkt: die meisten Dichtungsausfälle Sie treten nicht plötzlich auf. Sie entwickeln sich schleichend, und Bediener, die wissen, worauf sie achten müssen, können Probleme frühzeitig erkennen. Dieser Leitfaden erklärt die neun häufigsten Fehlerarten, damit Sie Störungen erkennen, bevor Ihre Anlagen stillstehen.
Die neun häufigsten Ausfallursachen von Trockengasdichtungen
1. Kontamination
Verunreinigungen sind in 80 % der Fälle die Ursache für Ausfälle von Trockengasdichtungen. Das ist keine Spekulation – das bestätigen alle Branchenstudien.
Folgendes passiert: Partikel mit einer Größe von weniger als 3 Mikrometern aus dem Kompressorgehäuse gelangen in die Dichtungsgaszufuhr. Diese mikroskopisch kleinen Verunreinigungen dringen in den dünnen Gasfilm zwischen den Dichtflächen ein und verstopfen die Nuten. Sobald die Nuten verstopft sind, kann die Dichtung ihre Anpresskraft nicht mehr aufrechterhalten, und die rotierende und die stationäre Dichtfläche berühren sich direkt.
Wenn diese Flächen in Kontakt kommen, entsteht durch Reibung sofort Hitze. Diese Hitze verformt die Dichtungsringe, erzeugt kleine Risse und führt innerhalb weniger Stunden zu einem katastrophalen Versagen.
2. Kondensations- und Feuchtigkeitsprobleme
Feuchtigkeit im Dichtungsgas stellt eine der verheerendsten Ausfallursachen dar, da sie unbemerkt und ohne dass man hinsieht.
Wenn der Dichtungsgasdruck im System sinkt, kühlt sich das Gas ab. Fällt die Gastemperatur unter den Taupunkt, kondensiert Wasser. Dieses Kondensat setzt sich auf den heißen Dichtflächen ab und verursacht Blasenbildung. Die Blasenbildung führt zu Rissen in den Dichtringoberflächen, wodurch sich weitere Verunreinigungen ansammeln und der Ausfall beschleunigt wird.
Das ist besonders gefährlich, weil das erste Anzeichen – kleine Blasenbildung – harmlos aussieht. Doch innerhalb weniger Tage verstärkt sich der Schaden, und die Dichtung versagt vollständig.
3. Niedriger Dichtungsgasdruck beim Anfahren
Die ersten 30 Minuten nach dem Anlaufen eines Kompressors sind die Zeit, in der die meisten Dichtungsausfälle auftreten. Ein niedriger Dichtungsgasdruck während des Anlaufs lässt verunreinigtes Prozessgas zurück in den Dichtungsraum strömen.
Folgender Ablauf: Der Kompressor wird gestartet, doch der Dichtungsgasdruck baut sich nur langsam auf. In den ersten kritischen Minuten ist der Druck im Kompressor höher als der Dichtungsgasdruck. Prozessgas strömt durch den Dichtungsraum zurück und verunreinigt die Primärdichtung. Bis sich der Druck nach 15 Minuten normalisiert hat, ist die Dichtung bereits beschädigt.
Viele Betreiber erkennen nicht, dass ein niedriger Anlaufdruck Probleme verursacht, da der Kompressor danach scheinbar stundenlang einwandfrei läuft. Der Schaden ist jedoch bereits angerichtet – die Verunreinigung führt innerhalb von Tagen oder Wochen zu einem Ausfall.
4. Umgekehrte Druckbeaufschlagung
Eine umgekehrte Druckbeaufschlagung tritt auf, wenn der Druck auf der stromabwärtigen Seite der Dichtung höher ist als der Versorgungsdruck auf der stromaufwärtigen Seite. In diesem Fall strömt verunreinigtes Prozessgas durch die Dichtung zurück und kontaminiert alle Komponenten.
Die meisten Anlagenbediener bedenken nicht, was bei ungewöhnlichen Betriebsbedingungen passiert. Wenn es in einer Fackelanlage zu einem Rückstau kommt, nachgeschaltete Anlagen Gegendruck erzeugen oder das Rückschlagventil ausfällt, wirkt plötzlich Druck aus der falschen Richtung auf die Dichtung.
5. Ölmigration aus der Lagerschmierung
Öl aus dem Lager, das in Ihre Dichtung eindringt, wirkt wie ein schleichendes Gift. Es beginnt mit kleinen Mengen, die durch die Barrieredichtung sickern, sich allmählich ansammeln und schließlich Ihre Hauptdichtung zerstören.
Die Sperrdichtung befindet sich zwischen dem Lageröl und der Trockengasdichtung. Ihre Aufgabe ist es, Öl fernzuhalten. Wenn jedoch etwas schiefgeht – beispielsweise Druckveränderungen, Verschleiß eines O-Rings oder eine Leckage der Sperrdichtung – dringt Öl in den Dichtungsraum ein. Sobald sich Öl mit dem Dichtungsgas vermischt, bildet es einen Film auf den Dichtflächen und beeinträchtigt deren Fähigkeit, den Gasfilm aufrechtzuerhalten.
6. Druckhalteraum (Ausgleichszustand)
Dieser Fehlermodus ist tückisch, weil er während des normalen Betriebs auftritt, wenn der Kompressor einfach nur da steht, unter Druck steht, sich aber nicht dreht.
Wenn der Kompressor abschaltet, das Gehäuse aber weiterhin unter Druck steht (weil das Saugventil nicht geschlossen oder das Rückführungsventil nicht geöffnet hat oder aus einem anderen Grund Druck gehalten wird), verbleibt das Prozessgas darin. Ohne Wellenrotation und ohne Dichtungsgasstrom wird das Prozessgas nicht vom Dichtungsraum weggedrückt. Es strömt langsam rückwärts durch das Prozesslabyrinth und in die Primärdichtung.
Diese Verunreinigung bleibt während der gesamten Haltezeit bestehen. Beim Neustart des Kompressors am nächsten Tag versagt die beschädigte Dichtung entweder sofort oder innerhalb weniger Stunden.
7. Explosive Dekompression
Explosive Dekompression ist genau das, wonach es sich anhört: ein rapider Druckabfall, der innerhalb von Sekunden zu einem katastrophalen Versagen führt.
Dies geschieht üblicherweise, weil die korrekte Dekompressionsprozedur nicht eingehalten wurde. Anstatt den Druck über mehrere Minuten hinweg langsam über ein Überdruckventil abzubauen, verliert das System plötzlich an Druck. Die O-Ringe, die die rotierenden und stationären Bauteile abdichten, können sich dieser Druckänderung nicht schnell genug anpassen. Sie dehnen sich aus – sie werden aus ihren Nuten gedrückt – und die Dichtungsfähigkeit geht sofort verloren.
8. Fehlausrichtung
Durch die Fehlausrichtung kommt es zu einem ungleichmäßigen Kontakt zwischen den rotierenden und stationären Dichtungsflächen, wodurch die gesamte Kraft auf eine Kante der Dichtung konzentriert wird.
Man kann es sich so vorstellen, als würde man die Kante eines Blattes Papier gegen ein anderes drücken, anstatt die Kanten aufeinanderzulegen. Dadurch entsteht hoher Anpressdruck an der Kante, extreme Hitze, und es kommt schnell zu einem Ausfall. Mit der Zeit kann es zu einer Fehlausrichtung kommen, wenn sich der Kompressor durch die Hitze ausdehnt oder sich das Gerät setzt.
9. Umkehrung der Drehrichtung beim Abschalten
Wenn sich Ihr Kompressor abschaltet, sollte die Welle sofort zum Stillstand kommen. Falls dies nicht der Fall ist – beispielsweise weil das Saugventil klemmt oder das Rezirkulationsventil nicht öffnet –, dreht sich der Kompressor aufgrund des Innendrucks weiter rückwärts.
Die umgekehrte Drehrichtung drückt Gas durch die gerillten Oberflächen der Dichtung nach hinten. Die Rillen sind jedoch nur für eine Drehrichtung ausgelegt. Der rückwärts gerichtete Gasstrom saugt das Gas aus dem Dichtungshohlraum weg, anstatt es hineinzudrücken. Dieser Druckverlust führt zum Kontakt zwischen rotierenden und stationären Dichtflächen, zu sofortiger Wärmeentwicklung und schließlich zum Ausfall der Dichtung.
