Der kolbenkompressor - Ein arbeitstier in der öl- und gasindustrie

Der japanische Fertigungsriese Kobe Steel setzt bei grundlegenden Anwendungen in vielen Industriezweigen auf Lösungen der Nord-Lock Group.

Kolbenkompressoren spielen in zahlreichen Branchen eine wesentliche Rolle. Sie kommen häufig in der Öl- und Gasindustrie zum Einsatz, beispielsweise für die effiziente Verdichtung und Beförderung von Gas. Ein weiteres Anwedungsbeispiel ist die Verdichtung von Wasserstoff, zur Entschwefelung von Mineralölprodukten.

Sie werden auch als Hubkolbenverdichter bezeichnet, was das Funktionsprinzip etwas verdeutlicht: Die Maschine verdichtet bzw. pumpt Gas durch die Hin- und Herbewegung von Kolben, die durch die Drehbewegung einer Kurbelwelle angetrieben werden.

Entscheidend im Öl- und Gassektor

Der japanische Industriekonzern Kobe Steel, weltweit tätig unter dem Namen Kobelco, bietet eine breite Palette an Produkten und Dienstleistungen. Bereits 1915 stellte das Unternehmen den ersten Kolbenkompressor Japans her.

Hitoshi Takagi, Leiter der Reciprocating Section in der Compressor Division des Unternehmens, sagt: „Kolbenkompressoren sind unverzichtbare Maschinen, die das Herzstück einer Ölraffinerie bilden.“

Kobe Steel liefert auch Kolbenkompressoren für Tanker, die Flüssigerdgas (LNG) transportieren. In den meisten herkömmlichen Schiffen kommen Dieselmotoren zum Einsatz, die mit Schweröl angetrieben werden. Allerdings kamen in den letzten Jahren sogenannte Dual-Fuel-Motoren auf den Markt, die sowohl mit Schweröl als auch mit Erdgas betrieben werden können.

Ein umweltfreundlicheres Kraftstoffsystem

Da die Luftschadstoffe von Schiffen immer stärker in den Fokus geraten, können Dual-Fuel-Motoren den Ausstoß von Schwefeloxiden (SOx), Stickoxiden (NOx) und Treibhausgasen erheblich reduzieren, um strengere Vorschriften einzuhalten.

Erdgas ist eine saubere Energiequelle, die fast keine Verunreinigungen kennt. Es wird in großen Mengen mit LNG-Tankern transportiert, wobei von Vorteil ist, dass sich das Erdgas bei einer Abkühlung auf -162 °C verflüssigt. Das Volumen von Flüssiggas (LNG) entspricht nur noch 1/600 des Volumens von Erdgas.

Aufgrund der extrem niedrigen Temperatur ist es allerdings schwierig, eine Verdampfung durch transportbedingte Wärme von außen zu verhindern. Verdampfendes Gas geht unweigerlich verloren. Kolbenkompressoren hingegen erhöhen den Druck des verdampfenden LNG auf 300 bar, wodurch es als Kraftstoff für Dual-Fuel-Motoren verwendet werden kann und somit ein umweltfreundliches Kraftstoffsystem ermöglicht.

Hervorragende Vibrationsdämpfung

Auch wenn sie eine robuste und effiziente Leistung bieten, haben Kolbenverdichter in der Regel eine große Stellfläche und können während des Betriebs starke Vibrationen verursachen. Um diese Probleme zu lösen, setzt Kobe Steel auf Nord-Lock Keilsicherungsscheiben sowie Produkte der Serien Superbolt und Boltight.

Die Verwendung von Nord-Lock Keilsicherungsscheiben verbessert die Sicherheit und Zuverlässigkeit und verringert die Gefahr vibrationsbedingter Schraubenlockerung. Darüber hinaus führt Kobe Steel im Gegensatz zu vielen anderen Unternehmen Schwingungs- und akustische Analysen intern durch, was dank der vor Ort gesammelten Daten eine hohe Genauigkeit zur Folge hat.

Die Kolbenverdichter von Kobe Steel arbeiten besonders leise. Takayuki Tomochika, Abteilungsleiter der Reciprocating Section in der Compressor Division von Kobe Steel, sagt: „In den 15 Jahren, in denen ich im Kompressorenbereich tätig bin, hat sich noch nie ein Kunde über den Lärm beschwert.“

Effizienter bei beengten Platzverhältnissen

Die Verdichtungsleistungen von Kobe Steel erstrecken sich neben dem Kompressor auch auf das Fass, den Gaskühler und andere Anlagen sowie die auf einem Sockel montierten Rohrleitungen und Ventile. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise – ein wesentlicher Vorteil angesichts des begrenzten Platzes auf LNG-Tankern.

Diese beengten Verhältnisse erschweren die Installation und Wartung der Kolbenkompressoren. Kobe Steel hat festgestellt, dass sich die Arbeitseffizienz durch den Einsatz der Schraubenspannlösungen von Nord-Lock verbessern lässt. Je nach Arbeitsbereich und Effizienzanforderungen des Befestigungsprozesses setzt das Unternehmen entweder auf Superbolt Spannelemente oder hydraulisches Vorspannen mit Boltight.

Die Boltight Serie kommt zum Einsatz, um die Kolbenstange am Kreuzkopf auf der anderen Seite des Kolbens zu befestigen. Früher war dazu ein Ring-Maulschlüssel mit langem Griff notwendig, der sich an engen Stellen jedoch als problematisch erwies. Mit Superbolt genügt zum Anziehen von Schrauben mit großem Durchmesser ein gewöhnlicher Drehmomentschlüssel, wodurch weder viel Platz noch schweres Gerät benötigt wird.

Schnelle technische Unterstützung

Kobe Steel verwendet in Maschinen, die kontinuierlich laufen müssen, Produkte der Nord-Lock Group. „Wir können die Produktion zu keinem Zeitpunkt einstellen, ohne schwere Verluste in Kauf nehmen zu müssen“, erklärt Kazuo Kusaba aus dem Machinery Business von Kobe Steel.

Da die Kompressoren immer zuverlässiger werden, haben sich die Wartungsintervalle verlängert. „Wenn man aber nur alle paar Jahre Zugang zum Inneren der Anlage hat, kann man keine Wartungserfahrung sammeln“, fährt Kusaba fort. „Dadurch wird es für erfahrene Techniker schwierig, ihre Fähigkeiten an die nächste Generation weiterzugeben. Mit Superbolt und Boltight können wir das Drehmoment der Schraubenverbindungen jetzt aber quantitativ steuern, was sehr ermutigend ist.“

Kusaba weist auch auf den Vorteil hin, dass Nord-Lock Japan anders als die lokale Konkurrenz bei sämtlichen Arten von Problemen schnelle technische Unterstützung, auch durch Ingenieure vor Ort, leisten kann. Kobe Steel wisse die Zuverlässigkeit von Nord-Lock sehr zu schätzen.

Blick in die Zukunft

Umweltfreundliche Lösungen setzen sich branchenübergreifend durch und werden immer mehr zur Norm. Die Ziele für nachhaltige Entwicklung (SDGs) der Vereinten Nationen sind für die Zukunft entscheidend und treiben diesen Wandel voran.

Und so verlagert Kobe Steel seinen Schwerpunkt für kommende Generationen von der Ölraffinerie auf nachhaltige Wasserstoffenergien. Die Wasserstoffverdichter (Serie HyAC®) des Unternehmens sind bereits an Wasserstofftankstellen im Einsatz und die Produktentwicklung ist stark auf die Zukunft ausgerichtet.