Bewährte Verfahren für Heizkesselwartung und -fehlersuche

06-21-2013 | HLK-Anlagen
Glockenkondensatabscheider wie dieser werden häufig bei größeren Luftaufbereitungsanlagen eingesetzt. Die Kosten einer Wärmebildkamera können sich in kurzer Zeit amortisieren, wenn man die Kosten für Diagnostik und Reparatur eines großen Kondensatabscheiders dagegensetzt.

Verhinderung von kostspieligen Anlagenausfällen und Stillstandzeiten

Heizkessel und die damit verbundenen Systeme sind ein wichtiger Teil der zentralen Energieanlage eines modernen gewerblichen Gebäudes. Die zentrale Energieanlage besteht in der Regel aus einer Reihe von Geräten, die normalerweise zusammen untergebracht sind, um die Überwachung zu erleichtern und kurze Leitungen und Anschlüsse für Wasser und elektrische Anlagen zu ermöglichen. Eine typische zentrale Energieanlage umfasst Kühlaggregate, Kühltürme, Rohrleitungs- und Verteilungssysteme sowie Heizkessel.

Heizkesseltypen

Wie bei anderen Gerätetypen in der zentralen Energieanlage gibt es auch bei Heizkesseln und Zubehör viele verschiedene Varianten. Zu den Faktoren, die die Wahl der verwendeten Geräte bestimmen, gehören die Anforderungen des Gebäudes, die Anwendungen und die verfügbaren Brennstoffe. Die Antworten auf die folgenden Fragen engen die Wahl von Heizkesseln und Geräten ein: Wird Warmwasser für Heizzwecke benötigt? Wird Dampf benötigt? Findet eine Stromerzeugung statt?

Es gibt verschiedene Typen von Heizkesseln, beispielsweise Dampf- oder Warmwassersysteme. Ein Heizkessel erzeugt Dampf durch die Anwendung von Wärme in einem geschlossenen Behälter. Heizkessel können weiter in Flammrohr- und in Wasserrohrkessel unterteilt werden. Bei einem Flammrohrkessel befinden sich die heißen Brenngase in den Rohren und das Wasser umgibt die Rohre. Ein Wasserrohrkessel ist das genaue Gegenteil – das Wasser befindet sich in den Rohren und um die Rohre herum werden die heißen Brenngase geführt.

Heizkesselsysteme

Ein ordnungsgemäß funktionierender Heizkessel besteht aus dem Heizkessel selbst plus einer Reihe von Systemen. Ein Dampfkessel umfasst vier Basissysteme: das Dampfverteilsystem, das Speisewassersystem, das Brennstoffsystem und die Zuganlage. Das Dampfsystem leitet den Dampf von der Stelle, an der er erzeugt wird, an die Stelle, an der benötigt wird. Das Speisewassersystem speist den Heizkessel mit Wasser unter den richtigen Betriebsbedingungen, sodass Dampf erzeugt werden kann. Das Brennstoffsystem liefert Brennstoff unter den richtigen Bedingungen für den Verbrennungsvorgang. Die Zuganlage liefert Luft für die Verbrennung und führt die Verbrennungsgase durch den Abgaskanal und dann den Kamin ab. Alle diese Teile müssen für einen einwandfreien Heizkesselbetrieb ordnungsgemäß funktionieren.

Mit einer Wärmebildkamera, hier z. B. die Fluke Ti105, können viele Teile eines Heizkesselsystems geprüft werden.

Was muss geprüft werden?

Jedes Heizkesselsystem verfügt über diverse Geräte, die den effizienten und sicheren Betrieb ermöglichen. Die gängigsten Komponenten sind Kondensatabscheider, Manometer, Isolierung, Pumpen und Ventile. Zur Gewährleistung des sicheren und effizienten Betriebs des Heizkessels müssen diese Komponenten ordnungsgemäß instand gehalten werden. Sicherheitssensoren, Stromkreise und der Verbrennungswirkungsgrad müssen ebenfalls überprüft werden.

Kondensatabscheider

Ein Kondensatabscheider dient zum Entfernen von Kondensat, Luft und nicht kondensierbaren Gasen ohne Verlust von Frischdampf. Es werden verschiedene Arten von Kondensatabscheidern eingesetzt, u. a. thermische Kondensatabscheider, Kugelschwimmer-Dampfabscheider, Glockenkondensatabscheider, bimetallische Kondensatabscheider und Impuls-Kondensatabscheider.

Bei einem Ausfall sind Kondensatabscheider entweder geschlossen oder geöffnet. Ein geschlossener Kondensatabscheider lässt kein Kondensat durch, während ein fehlerhaft geöffneter Kondensatabscheider Frischdampf ablässt, wodurch Energie und Geld verloren gehen. Der Verlust an Dampf kann sich auf Zehntausende Euro pro Jahr summieren.

Die Funktionstüchtigkeit von Kondensatabscheidern sollte mehrmals im Jahr überprüft werden. Zu den gebräuchlichsten Prüfmethoden von Kondensatabscheidern zählen die Sichtprüfung, akustische Prüfung, Temperaturmessung und Prüfung der Leitfähigkeit.

Heute werden häufig Wärmebildkameras verwendet, um Kondensatabscheider zu prüfen. Der Vorteil von Wärmebildkameras besteht darin, dass sie problemlos vom Boden des Betriebsraumes ohne Laufstege und Leitern genutzt werden können. Ein Kondensatabscheider, der normal funktioniert, weist einen typischen Temperaturunterschied zwischen Einlass und Auslass auf. Mit einer Wärmebildkamera kann man schnell und einfach die Temperatur der Rohre bestimmen und eine Diagnose erstellen, ob der Kondensatabscheider ordnungsgemäß funktioniert oder repariert werden muss. Die Portabilität von Wärmebildkameras ermöglicht die schnelle Diagnose mehrerer Kondensatabscheider. Dabei kann sich eine Wärmebildkamera schon durch die Reparatur eines großen Kondensatabscheiders amortisieren.

Manometer

Aus Sicherheitsgründen müssen alle Manometer, die nicht ordnungsgemäß arbeiten, zur Überprüfung ihrer Kalibrierung entfernt werden. Die Messgenauigkeit von Manometern kann durch die regelmäßige Durchführung von Prüfungen und die Neukalibrierung mit den passenden Messgeräten sichergestellt werden.

Isolierung

Ein weiteres Gebiet, das zu sofortigen Ergebnissen und Energieeinsparungen führt, ist die Prüfung der Isolation. Fehlende, lose, beschädige oder unzureichende Isolierung kann Energiekosten von Tausenden € pro Jahr verursachen. Zum Glück kann man mit einer Wärmebildkamera schnell und einfach Isolierungsprobleme entdecken. Der Vorteil einer Wärmebildkamera ist, wie gesagt, ihre Portabilität und Benutzerfreundlichkeit.

Pumpen

Pumpen gehören zu den gängigsten Geräten in zentralen Energiebetrieben. Heizkesselsysteme nutzen Warmwasser-, Speisewasser- und Kondensatpumpen. Der Ausfall einer Pumpe kann zur Abschaltung eines kritischen Prozesses oder Bereichs führen. In vielen Gebäuden sind Stillstandszeiten sehr teuer, wobei Tausende von Euro pro Minute Produktionsausfall keine Seltenheit sind.

Der üblichste Pumpentyp ist die Kreiselpumpe. Diese Pumpen können mit einer Vielzahl von Diagnosegeräten getestet werden. Mit einer Wärmebildkamera können Wasser-, Dampf- und Lagertemperatur dargestellt werden. Ein Digitalmultimeter (DMM) und eine Strommesszange (Amperemeter) zeigen elektrische Probleme, die sich auf den Pumpenbetrieb auswirken können. Motor-Isolationsmessgeräte zeigen Motorprobleme an, bevor diese auftreten.

Schwingungsmessungen sind für Kreiselpumpen ebenfalls wichtig. Schwingungsmessungen können eine falsche Wellenausrichtung, Unwucht oder Lockerung der Pumpe zeigen, ebenso wie Lagerdefekte. Diese Tests können eine korrigierende Instandhaltung vor Auftreten eines Ausfalls ermöglichen. Damit kann wiederum das Auftreten größerer Ausfälle vermieden werden.

Viele Heizkesselanlagen verteilen Warmwasser an verschiedene Gebäudesysteme. Ein Schwingungsmessgerät Fluke 810 zeigt verschiedene Pumpenprobleme an. Das Fluke 810 kann Schwingungsdaten für die Pumpe aufzeichnen, Fehler diagnostizieren und eine Trenddarstellung des Schweregrads des Fehlers über die Zeit erzeugen.

Ventile

Die zentrale Energieanlage umfasst zahlreiche Ventile. In Heizkesselanlagen werden Ventile zur Regelung von Warmwasser, Speisewasser, Kondensat und Dampf verwendet.

Modulierende Ventile werden häufig zur Temperaturregelung an Entnahmestellen, Klimageräten und Dampf-Warmwasser-Wärmetauschern genutzt. Ein fehlerhaftes Ventil kann Betriebsstörungen und hohe Energiekosten verursachen. Mit einer Wärmebildkamera können Sie kleine Dampflecks feststellen und dann das Ventil rechtzeitig reparieren.

An einem nicht ordnungsgemäß geöffneten Ventil kann ein großer Temperaturunterschied auftreten. Ein Schließventil kann ein leichtes Leck aufweisen, wodurch der Betrieb des Systems beeinträchtigt wird. Eine Wärmebildkamera kann den Temperaturunterschied an beiden Seiten des Ventils und somit das Leck anzeigen.

Sicherheitsgrenzwerte, Sensoren und Steuerungen

Ein Heizkesselgerät weist zahlreiche Sicherheitsgrenzwerte, Sensoren und Steuerungen auf. Der Ausfall dieser Komponenten kann zu einer Heizkesselabschaltung oder einer potenziell katastrophalen Heizkesselexplosion führen. Beispiele dieser Komponenten sind ein Flammensensor sowie Dampfdruck-, Gasdruck- und Temperaturüberwachungsvorrichtungen. Sie sollten die Genauigkeit der Messungen und den Betrieb dieser Vorrichtungen mit zertifizierten Diagnosemessgeräten testen, um einen sicheren und effizienten Betrieb sicherzustellen. Bei Sensoren vergleichen Sie einen Messwert des Diagnosemessgeräts mit der Messwertanzeige des tatsächlichen Sensors. Wenn dieser Messwert nicht innerhalb der werksseitigen Toleranzen ist, sollte der Sensor ausgetauscht werden. Ein Flammensensor kann durch Messung des Milliampere-Ausgangswerts des Sensors bei Kontakt mit der Heizkesselflamme geprüft werden.

Elektrische Anlagen

Ein weiterer wichtiger Bereich, in dem Diagnosegeräte von wesentlicher Bedeutung sind, ist die elektrische Anlage. Eine der Hauptsorgen besteht darin, dass die Eingangsstromversorgung vom Stromversorgungsunternehmen ausfällt, unterbrochen wird oder die falsche Stromstärke, Spannung oder Phase hat. Zum Glück können Netz- und Stromversorgungsanalysatoren Probleme mit der Netzqualität an der Einspeisung zeigen und auf Probleme überwachen.

Weitere potenzielle Probleme betreffen einzelne elektrische Komponenten: lose Verbindungen, Unterbrecher, Schalter, Sicherheitsbegrenzer und Sensoren. Eine Wärmebildkamera kann zur Erkennung überhitzter Bereiche in Schaltfeldern verwendet werden, die durch lose Verbindungen oder einen kurz vor dem Ausfall stehenden Unterbrecher verursacht werden können. Mit einem Digitalmultimeter kann der Durchgang in elektrischen Steuerungen geprüft werden. Messen Sie Temperatur- und Drucksignale wie Widerstands-, Spannungs- und Stromeingangssensoren und vergleichen Sie diese mit den werksseitigen Kalibrierungswerten, um zu bestimmen, ob der Sensor oder Transmitter ordnungsgemäß arbeitet. Bei einigen Digitalmultimetern können Spannungen erzeugt werden, um den Betrieb von elektromotorischen Stellantrieben zu prüfen.

Kohlenmonoxid

Bei der Verbrennung fossiler Energieträger werden verschiedene Nebenprodukte der Verbrennung freigesetzt. Wenn die Verbrennung vollständig ist, entsteht Kohlendioxid. Bei einer unvollständigen Verbrennung wird Kohlenmonoxid freigesetzt. Kohlenmonoxid ist ein farbloses, geschmackloses und geruchloses Gas. Es hat eine tödliche Wirkung und viele Menschen sterben jedes Jahr daran. Glücklicherweise bieten hochwertige Diagnosegeräte Funktionen zum Erkennen von Kohlenmonoxid. Kohlenmonoxid-Messungen sollten an entsprechenden Stellen regelmäßig durchgeführt werden. Ein hoher Kohlenmonoxid-Messwert erfordert ein sofortiges Lüften und das Abschalten von Geräten, um die Quelle und Ursache des Kohlenmonoxids festzustellen.

Eine Wärmebildkamera kann verwendet werden, um die Temperatur am Kamin zu messen. Dies hilft dabei, die Verbrennungseffizienz und mögliche Probleme des Heizkessels zu ermitteln.

Verhinderung von kostspieligen Anlagenausfällen und Stillstandzeiten

Moderne Diagnosegeräte können in einer modernen zentralen Energieanlage helfen, viel Energie zu sparen. Viele Heizkesselprobleme können durch die Durchführung regelmäßiger, laufender Instandhaltungs- und Reparaturmaßnahmen verhindert werden. Dadurch lassen sich auch kostspielige Anlagenausfälle und Stillstandszeiten reduzieren. Der ordnungsgemäße Betrieb von Heizkessel und Geräten verbessert die Sicherheit. Alle diese Vorteile machen die Einstiegskosten für hochwertige Geräte leicht wett. Nutzen Sie hochwertige Diagnosegeräte und beginnen Sie noch heute damit, viel Geld zu sparen!