Mantenere alte le prestazioni degli Hyper Compressor

L'esercizio e la manutenzione dei compressori alternativi comportano il controllo di molti parametri, al fine di tenere alta l'efficienza, la produzione e la sicurezza. Quest'ultima è ancor più importante per quelle macchine che sono state costruite negli anni Cinquanta.

La prestazione del cilindro di un compressore hyper dipende molto dalla configurazione dell'incastellatura. Attenzione particolare deve essere concentrata nell'area manovellismi poiché qualsiasi disallineamento può avere un impatto importante sul manovellismo stesso (vita delle bronzine) o sulle aste pistone ("plungers") che potrebbero essere caricate in modo errato.

Configurazione degli Hyper Compressors

Le macchine che vengono di seguito descritte, sono state progettate agli inizi della produzione Industriale del Polietilene a bassa densità (LDPE). I vecchi compressori hyper sono tutt'oggi operativi grazie al loro robusto design, alle loro performances, all' adeguato supporto tecnico ed a costi di manutenzione contenuti.

La configurazione tipica (fig.1), consiste di uno o due carter ed i cilindri appartenenti allo stesso stadio sono configurati l'uno opposto all'altro. I due semi carter condividono lo stesso albero e spesso il motore elettrico è collocato nel mezzo. Il gruppo testa croce è molto differente se confrontato con la configurazione dei comuni compressori alternativi. A causa delle imponenti masse in gioco la velocità di rotazione dell'albero a manovelle per tali macchine è molto bassa.

Sicurezza e affidabilità

Il gruppo testa croce costituisce il cuore di un compressore hyper; allineamento e carichi in gioco devono essere come da progetto, eventuali deviazioni devono essere eliminate poiché, seppure queste macchine siano molto robuste, le tolleranze geometriche ed i giochi interni sono molto ristretti, specialmente per il gruppo manovellismo.

Poichè tutto il sistema deve essere in grado di fornire un movimento perfetto alle aste, la tecnologia laser 3D (fig.2), ha mostrato di essere uno strumento molto efficiente poiché in grado di fornire risultati molto accurati in tempi brevi. Tale strumento è in grado di fornire un modello 3D in pochi minuti specificando dove sia necessario prevedere azioni correttive per ristabilire le tolleranze indicate dal costruttore.

L'allineamento è importante non solo durante le fasi di installazione ma anche in caso di riparazioni in modo da assicurare di raggiungere degli intervalli manutentivi MTBM (Mean Time Between Maintenance) accettabili.

Le attività di manutenzione sono inoltre decisive per ridurre i tempi di eliminazione guasti MTTR (Mean Time To Repair) e ristabilire le capacità operative della macchina come da progetto.

Poiché tali macchine sono sempre a singolo effetto (lato testata), i carichi sulle aste sono di sola compressione e con direzione comune ai due cilindri opposti; le forze verticali delle parti vengono invece assorbite dalle slitte guida posizionate sotto il gruppo testa croce.

Supporto tecnico

Per i motivi illustrati è necessario che per una marcia affidabile della macchina, il costruttore sia vicino all'utente finale.Tolleranze geometriche e dimensionali, allineamento delle parti e misura della perpendicolarità di alcune di esse, aggiustaggio della flessione dell'albero, la lavorazione manuale delle bronzine di banco (per avere una ottimale superficie di contatto) e molto altro, sono aspetti che devono essere rispettati. Anche le fondazioni sono soggette a deteriorarsi a causa di formazione di ghiaccio, contaminazione di olio ed a causa degli agenti atmosferici in genere.

Differenti aspetti degli hyper compressors possono essere interessati da migliorie costruttive (revamping), ed attività manutentive al fine di ridurre i rischi, migliorare l'affidabilità, la disponibilità e la sicurezza della macchina.

Gli sforzi dell'ingegneria di Manutenzione, con il supporto del costruttore, contribuiscono efficacemente ad aiutare il management a definire adeguate strategie di Manutenzione dei compressori e dell'impianto.

Ingegneria

A volte tali machine non lavorano come desiderato. Usure anomale delle parti in movimento, problemi alle bronzine, rottura dei sistemi di bloccaggio, usura pacchi di tenuta gas e/o di aste, sono solo alcuni dei fenomeni che possono verificarsi. In particolare, quando tali parti cominciano ad avere problemi dopo molti anni di marcia senza anomalie, ci si chiede: "come può essere possibile?" Prestazioni scarse possono derivare da errori fatti durante le fasi di Manutenzione. L'esperienza dal campo fa pensare anche al logorio ed a carichi che non coincidono con i parametri di progetto. Questi sono un vero rompi capo per gli operatori e la manutenzione poiché risalire alla fonte può essere molto difficile.E' qui che interviene l'ingegneria per eliminare alcune fastidiose incertezze. E' importante che lo studio coinvolga anche l'analisi della storia; perché è stato progettato e dimensionato in questo modo? - Il progetto è stato ben fatto? - Cosa è stato cambiato molto tempo fa per eliminare i guasti e per migliorare le prestazioni della macchina? - Cosa ci dice il "part list" della macchina? - La gestione dei cambiamenti MOC (Management Of Change) non è una procedura standard che veniva utilizzata in passato;  le conoscenze degli ingegneri esperti e degli operatori che da anni lavorano sulla macchina potrebbero venir meno col passare del tempo.

Uno dei primi approcci dell' ingegneria è il controllo dei carichi termodinamici e meccanici, come:

• carico dell'asta
• carichi sulle bronzine
• controllo del rod-reversal
• carichi sulle fondazioni
• confronto delle pressioni intermedie "ideale" vs "reale"
• controllo delle temperature di mandata e verifica che i parametri siano all'interno di quelli di design
• controllo della capacità
• confronto della potenza assorbita "ideale" vs "reale"

I calcoli sui compressori Hyper Esslingen sono condotti da NEAC Compressor Service utilizzando il software proprietario della Neuman &

Esser "KO3" (Kompressor Optimization Version 3). Il modello del compressore Hyper è stato introdotto apportando alcune modifiche al modello utilizzato per compressori standard, ciò permette la verifica dei parametri sopra elencati. Oltre a quanto già detto, le condizioni e le capacità del sistema di lubrificazione sono un punto molto importante ed i seguenti parametri sono i più importanti tra quelli da monitorare: giochi delle bronzine e del testa croce viscosità dell'olio temperatura dell'olio pressione olio portata olio di lubrificazione Ognuno dei precedenti parametri deve essere strettamente collegato agli altri. Al fine di avere una lubrificazione sufficiente, tutte le bronzine di banco hanno bisogno che venga flussata una certa quantità di olio ad una pressione adeguata.

Naturalmente la selezione della viscosità dell'olio è una scelta di vitale importanza per la macchina.In funzione della temperature, l'olio può essere come "miele" (elevate viscosità) o come "acqua" (bassa viscosità); entrambi i casi devono essere evitati per avere un'adeguata lubrificazione. Allo stesso tempo, il gruppo testa croce può "galleggiare" e quindi sollevarsi a causa del film di olio sulle slitte sottostanti se la pressione è troppo elevata. Tale valore potrebbe essere inferiore al valore di pressione richiesto per un'adeguata lubrificazione delle bronzine (Fig.5).

Di conseguenza i cinque parametri elencati in precedenza devono trovare un punto di lavoro comune al fine di soddisfare entrambi gli aspetti:

Nessun sollevamento del gruppo testa croce Adeguata lubrificazione delle bronzine

Tramite il software precedentemente menzionato "KO3" ed altri strumenti dell'ingegneria, un'analisi delle bronzine può essere effettuata per trovare il giusto compromesso. E' importante dire che anche il disegno ed il materiale selezionato per le bronzine, può essere oggetto di investigazione da parte dell'ingegneria.

Una soluzione al fine di ottenere il miglior compromesso, è quella di suddivider le line di lubrificazione in due circuiti differenti, permettendo di applicare differenti set di pressione:

• Valori più elevati saranno favorevoli per la vita delle bronzine.
• Valori più bassi nell'area testa croce impediscono il sollevamento dello stesso.

Considerazioni finali

Con il supporto del costruttore, gli Ingegneri che si occupano dell'affidabilità della macchina possono produrre delle procedure guida per gli operatori al fine di gestire al meglio la macchina, aumentare il MTBM e ridurre i rischi legati alla sicurezza.I requisiti di base per le attività di service sui compressori hyper devono essere rispettati.E' necessario utilizzare personale altamente specializzato, con grande esperienza e che rispetti le specifiche del costruttore. Di primaria importanza è che l'ingegneria abbia diretto accesso ai disegni costruttivi al fine di identificare possibili migliorie. Anche la possibilità di effettuare lavorazioni di precisione (sia in officina che in campo) e l'applicazione delle tecniche laser contribuiscono ad avere la macchina secondo specifica. In questo modo si può ridurre il rischio e migliorare la sicurezza e le prestazioni della macchina.

Luca Cini, Operations Manager, Neac Compressor Service

Alessio Silvestri,  Project Engineer & Technical Support, Neac Compressor Service