Ölfreie Schraubenkompressoren für Kernkraftwerke
Instrumentierungs- und Steuerungsluftversorgung
Die Bereitstellung von kontaminationsfreier Instrumentenluft für Sicherheitsinstrumentierungssysteme, Containment-Absperrventile und Notabschaltsysteme – entwickelt nach den anspruchsvollsten nuklearen Sicherheitsstandards der Welt.
In der Kernenergieerzeugung spielt Druckluft eine gleichermaßen unsichtbare wie sicherheitskritische Rolle. Die pneumatischen Aktuatoren, Stellungsregler und Regelventile der Reaktorsicherheitssysteme sind auf eine kontinuierliche, saubere Instrumentenluftversorgung angewiesen – und wenn diese Versorgung beeinträchtigt ist, treten die Folgen mit außerordentlicher Geschwindigkeit auf. Ein ölfreier Schraubenkompressor ist in nuklearen Anwendungen nicht nur eine bevorzugte Spezifikation, sondern häufig eine verbindliche Sicherheitsanforderung, die von der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEO), nationalen Atomaufsichtsbehörden und probabilistischen Risikoanalysen auf Anlagenebene vorgeschrieben wird. Der Grund dafür ist einfach: Herkömmliche ölgeschmierte Kompressoren führen Kohlenwasserstoff-Aerosole in den Instrumentenluftstrom ein, die selbst in Spurenkonzentrationen von wenigen Milligramm pro Kubikmeter Ventildichtungen beschädigen, Magnetventil-Steuerleitungen verunreinigen und bei transienten Ereignissen zu Ausfällen der Sicherheitsinstrumentierungssysteme führen können. Ein ölfreier Schraubenkompressor eliminiert diesen Kontaminationsweg bereits in der Verdichtungsstufe – er ist nicht allein auf nachgeschaltete Filter angewiesen, die ausfallen, gesättigt werden oder während Wartungsfenstern umgangen werden könnten. Für Anlageningenieure ist diese Unterscheidung der Unterschied zwischen einem überschaubaren Wartungsrisiko und einer inakzeptablen Sicherheitslücke.
Kernkraftwerke im gesamten Vereinigten Königreich – von den in Betrieb befindlichen, fortgeschrittenen gasgekühlten Reaktoren in Heysham, Torness und Hartlepool, die von EDF Energy betrieben werden, über den im Bau befindlichen, vielbeachteten Druckwasserreaktor Hinkley Point C in Somerset bis hin zu den von Rolls-Royce SMR vorangetriebenen Projekten für kleine modulare Reaktoren – setzen zunehmend auf ölfreie Schraubenkompressoren als primäre und sekundäre Druckluftversorgung für sicherheitsrelevante Systeme. Die Richtlinien des Office for Nuclear Regulation (ONR) zu den Sicherheitsbewertungsprinzipien fordern, dass sicherheitsrelevante Druckluftsysteme eine ausreichende Zuverlässigkeit aufweisen und dass die potenziellen Ausfallarten jeder Komponente innerhalb des Systems bekannt sind und minimiert werden. Bei einem ölgeschmierten Kompressor ist Ölmitriss kein geringfügiges Risiko, sondern eine vorhersehbare, quantifizierbare Ausfallart, die direkt zu einer Beeinträchtigung des Sicherheitssystems führt. Die Wahl eines ölfreien Schraubenkompressors eliminiert diese Ausfallart vollständig, vereinfacht den Sicherheitsnachweis und reduziert den Aufwand für die Überwachung und Dokumentation im Betrieb, der andernfalls zur Einhaltung der Vorschriften erforderlich wäre.
Warum nukleare Mess- und Regeltechniksysteme keine Ölverschmutzung vertragen.
Die Sicherheitsinstrumentierungs- und Steuerungsinfrastruktur eines Kernkraftwerks zählt zu den komplexesten integrierten technischen Systemen der modernen Industrie. Anders als in einer Produktionsanlage, wo ein unerwarteter Stillstand zu Produktionsausfällen führt, bilden die I&C-Systeme eines Kernkraftwerks die letzte Verteidigungslinie zwischen Normalbetrieb und dem Austritt radioaktiver Stoffe in die Umwelt. Die pneumatischen Signalleitungen, Aktuator-Versorgungsleitungen und Steuerluftbehälter, die diese Systeme speisen, müssen Druckluft erhalten, die die ISO 8573-1 Klasse 0 für Ölgehalt erfüllt oder übertrifft – das heißt, sie darf keine nachweisbaren Öl-Aerosole, Öldämpfe oder Kohlenwasserstoffverunreinigungen enthalten. Ein ölfreier Schraubenkompressor ist die einzige Kompressionstechnologie, die diesen Standard direkt am Erzeugungsort gewährleisten kann, ohne auf nachgeschaltete Koaleszenzfilter angewiesen zu sein, die mit der Zeit altern, sich sättigen und ihre Leistungsfähigkeit beeinträchtigen. Wenn der nachgeschaltete Filter die einzige Barriere darstellt, kann bereits ein einziges Versäumnis im Filterwechselplan zu einem Ausfall des Sicherheitssystems führen – ein Szenario, das in probabilistischen Sicherheitsanalysen für Instrumentenluftsysteme der Kategorie 1 stets als inakzeptabel eingestuft wird.
Die Folgen von Ölverunreinigungen in der Druckluft für nukleare Instrumente sind nicht theoretischer Natur. Kohlenwasserstofffilme an den Öffnungsdrücken von Magnetventilen erhöhen die Öffnungsdruckschwellen, wodurch die Ventile bei automatischen Sicherheitsmaßnahmen wie der Schnellabschaltung eines Reaktors oder der Turbinenabschaltung träge reagieren oder gar nicht mehr reagieren. Ölablagerungen in vorgesteuerten Sicherheitsventilen können dazu führen, dass diese bei falschen Einstelldrücken öffnen oder, noch gefährlicher, geschlossen bleiben, obwohl sie zum Schutz der Druckgrenzen des Primärkreislaufs öffnen sollten. In Containment-Isolationssystemen können ölverunreinigte Aktuatoren den vollen Hub innerhalb der erforderlichen Zeit nicht erreichen – wodurch die radiologische Schutzgrenze nach einem Unfall genau dann gefährdet wird, wenn sie am dringendsten benötigt wird. Diese Ausfallarten sind besonders schwer zu erkennen, da sie unter den Bedingungen routinemäßiger Überwachungstests möglicherweise nicht auftreten, sondern sich erst unter den höheren Differenzdruck- und Temperaturbedingungen zeigen, die mit einem tatsächlichen Anlagentransienten einhergehen. Durch die Wahl eines ölfreien Schraubenkompressors als Druckluftquelle für Instrumente eliminieren die Anlagenbetreiber diese gesamte Klasse latenter Fehler aus ihrem Sicherheitskonzept und ersetzen ein zeitabhängiges, wartungsintensives Risiko durch eine passive, in der Konstruktion der Maschine inhärente technische Garantie.
Technische Grundlagen, Konstruktion & Materialien
Das Funktionsprinzip eines ölfreien Schraubenkompressors unterscheidet sich grundlegend von dem seines geschmierten Pendants im Kompressionsbereich. Bei einer herkömmlichen Schraubenmaschine wird Öl direkt in den Rotorraum eingespritzt, um die ineinandergreifenden Rotorprofile abzudichten, das komprimierte Gas zu kühlen und die Rotoroberflächen zu schmieren. Bei einem ölfreien Kompressor werden diese drei Funktionen durch alternative Konstruktionslösungen realisiert, die jeweils sorgfältig auf Langzeitstabilität im Dauerbetrieb geprüft wurden. Die Rotorprofile werden mit extrem engen Toleranzen – typischerweise innerhalb von 5 bis 10 Mikrometern über die gesamte Arbeitslänge des Nockens – mithilfe von Präzisions-CNC-Schleifzentren bearbeitet, sodass die Abdichtung allein durch geometrische Präzision erreicht wird, ohne dass ein flüssiges Dichtungsmittel erforderlich ist. Das Wärmemanagement erfolgt entweder durch zweistufige Kompression mit einem Zwischenkühler zwischen den Stufen (wodurch jede Stufe innerhalb handhabbarer Temperaturgrenzen arbeitet und die Integrität der Rotorbeschichtung erhalten bleibt), durch direkte Wassereinspritzung in den Kompressionsraum bei wassergeschmierten ölfreien Varianten oder in einigen Ausführungen durch eine Kombination beider Verfahren. Die Rotorlager werden mit isolierten, abgedichteten Fettpackungen oder mit einer geschlossenen Ölsumpfanordnung geschmiert, die durch eine Reihe von Labyrinthdichtungen, Kolbenringen und in vielen Ausführungen durch eine trockenlaufende Wellendichtungszone, die zur Atmosphäre entlüftet, vom Kompressionsweg getrennt ist und so bei routinemäßigen Inspektionsrunden einen sichtbaren Indikator für den Dichtungszustand liefert.
Das Rotorelement selbst wird typischerweise aus einer Aluminiumlegierung in Luft- und Raumfahrtqualität für kleinere Einheiten oder aus Sphäroguss für Maschinen mit höherer Kapazität gefertigt. Die Rotorflächen sind mit einer speziellen Polymerschicht beschichtet – üblicherweise einem PTFE-imprägnierten Fluorpolymer oder einem proprietären kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoff. Diese Schicht sorgt während der Einlaufphase für Selbstschmierung und gleicht geringfügige Kontaktvorgänge beim Anfahren aus. Die Gehäuse werden präzisionsgebohrt aus hochwertigem Grauguss und durchlaufen während der Fertigung mehrere Maßprüfungen, darunter die Überprüfung der Konzentrizität der Rotorbohrung mittels Koordinatenmessmaschine. Für Anwendungen im Nuklearbereich wird die Rückverfolgbarkeit der Materialien von der Rohmaterialzertifizierung über jeden Bearbeitungs- und Montageschritt bis hin zur vollständigen Qualitätssicherung gewährleistet. Die Dokumentation wird gemäß ISO 10005 erstellt und dient der Unterstützung der Einreichung von Qualitätsplänen für die Beschaffung sowie der Dokumentation zur nuklearen Sicherheit bei der ONR, der französischen ASN, der kanadischen CNSC oder anderen zuständigen Atomaufsichtsbehörden.
Technische Leistungsparameter
Die folgende Tabelle zeigt die Standard- und die Leistungskennwerte für Nuklearanwendungen unserer ölfreien Schraubenkompressoren. Alle Angaben sind Richtwerte; standortspezifische technische Datenblätter erhalten Sie von unserem Team.
| Parameter | Standardsortiment | Spezifikation für Nuklearanwendungen | Einheit |
|---|---|---|---|
| Kostenlose Luftfracht | 0,5 – 120 | 2 – 120 | m³/min |
| Betriebsdruck | 4 – 13 | 6 – 10 | bar(g) |
| Ölgehalt (ISO 8573-1) | Klasse 0 | Klasse 0 (< 0,01 mg/m³) | — |
| Partikelgehalt | Klasse 1 | Klasse 1 (< 0,1 µm) | — |
| Druck Taupunkt | −20 bis −70 | -40 bis -70 | °C |
| Entladungstemperatur | < 80 | < 65 | °C |
| Geräuschpegel (1 m) | 62 – 80 | 65 – 75 | dB(A) |
| Motorleistungsbereich | 7,5 – 900 | 22 – 355 | kW |
| Seismische Qualifizierung | N / A | IEEE 344 / IEC 60980 | — |
| Qualitätsstandard | ISO 9001 | ISO 9001 + Nuklearnachtrag / ASME NQA-1 | — |
| Redundanzkonfiguration | Einzel-/Doppelhaushälfte | Duplex / Triplex (N+1, 2oo3) | — |
Sechs Gründe, warum Kernkraftwerksbetreiber unsere ölfreien Schraubenkompressoren wählen
Von zertifizierbarer Luftqualität bis hin zu komplett kundenspezifischen Entwicklungen ist jeder Aspekt unseres Angebots an Nuklearkompressoren auf die spezifischen Anforderungen der Beschaffung von nuklearen Sicherheitssystemen ausgerichtet.
Zertifizierbarer Ausgang gemäß ISO 8573-1 Klasse 0
Jeder ölfreie Schraubenkompressor unserer Nuklearserie erzeugt Druckluft mit einem nachweislich niedrigeren Ölgehalt von unter 0,01 mg/m³ am Auslassflansch – eine nachgeschaltete Filtration ist für die Klasse 0 nicht erforderlich. Eine von einem unabhängigen Dritten durchgeführte Prüfung auf Ölverschleppung ist als Abnahmekriterium im Werk verfügbar. Die Zertifizierungsdokumentation ist auf ISO 8573-1:2010 und IAEA Safety Guide NS-G-1.12 rückführbar. Diese Zertifizierung ist uneingeschränkt behördlich anerkannt.
N+1-Redundanz und ausfallsicheres Design
Unsere Druckluftsysteme für nukleare Instrumente sind in Duplex- und Triplex-Ausführungen erhältlich und verfügen über eine dedizierte, in ein IEC 61511-konformes Steuerungssystem integrierte Sequenzlogik für Vorwärts-, Rückwärts- und Notfallbetrieb. Jeder Kompressorstrang arbeitet unabhängig mit separaten Stromversorgungen, separaten Kühlkreisläufen und separaten Absperrventilgruppen – dies ermöglicht eine ausfallsichere Demonstration gemäß den Sicherheitsbewertungsgrundsätzen des ONR und den Zielen der probabilistischen Risikobewertung.
Geringere Gesamtlebenszykluskosten
Obwohl die Anschaffungskosten eines ölfreien Schraubenkompressors höher sind als die eines geschmierten Modells, ist die ölfreie Variante in nuklearen Anwendungen wirtschaftlich über den gesamten Lebenszyklus betrachtet durchweg überlegen. Der Wegfall von Ölabscheidern, Koaleszenzfilterpatronen, der Wartung von Öl-Wasser-Abscheidern und der Entsorgungskosten für kontaminiertes Kondensat reduziert die laufenden Ausgaben für Verbrauchsmaterialien in kerntechnischen Anlagen um 35–501 TP5T über einen zehnjährigen Betriebszyklus. Hinzu kommen erhebliche Einsparungen bei der Kategorisierung und Handhabung radioaktiver Abfälle.
Integrierte Fernzustandsüberwachung
Jede Einheit wird mit einem umfassenden Sensorsystem ausgeliefert, das Lagertemperatur, Schwingungssignatur, Druckdifferenz zwischen den Stufen, Austrittstaupunkt und Motorstromaufnahme erfasst. Die Daten werden via Modbus TCP oder Profibus DP an die Anlagenleitwarte übertragen. Dies ermöglicht eine vorausschauende Wartungsplanung, ohne dass das Wartungspersonal bei routinemäßigen Datenerfassungsrunden kontrollierten oder überwachten Bereichen des Kernkraftwerks ausgesetzt werden muss – ein erheblicher Vorteil im Hinblick auf den Strahlenschutz gemäß dem ALARP-Prinzip.
Vollständige kundenspezifische Entwicklungskompetenz
Keine zwei Druckluftsysteme in Kernkraftwerken weisen identische räumliche Beschränkungen, Druckanforderungen oder Sicherheitskategorien auf. Unser Ingenieurteam arbeitet eng mit den Planern der Mess- und Regelungstechnik, Bauingenieuren und Experten für nukleare Sicherheit zusammen, um maßgeschneiderte ölfreie Schraubenkompressoren zu entwickeln – von einteiligen Systemen, die in bestehende Kompressorräume passen, bis hin zu speziell angefertigten Mehrstranganlagen mit seismischer Montage, explosionsgeschützten Gehäusen und passiver Kühlung für den Betrieb nach einem Unfall.
Vollständige Angleichung an britische Regulierungs- und Normenrichtlinien
Unsere ölfreien Schraubenkompressoren in Nuklearqualität entsprechen der Norm BS EN ISO 1217, den britischen Vorschriften für Druckgeräte (Sicherheit) 2016 und den Kennzeichnungsvorschriften der UKCA. Unsere Qualitätsmanagementsysteme sind nach ISO 9001:2015 zertifiziert und verfügen über die erforderlichen Dokumente für den Nuklearbereich, die die ONR-Lizenzbedingungen 22 (Änderungen und Kontrolle von Experimenten) und 28 (Prüfung, Inspektion, Wartung und Test) an allen in Großbritannien lizenzierten Nuklearanlagen unterstützen.
Anwendungsszenarien über die Grenzen von Kernkraftwerken hinweg
Der Bedarf an ölfreier Druckluft in Kernkraftwerken beschränkt sich nicht auf ein einzelnes System oder Gebäude – er durchdringt alle Ebenen der Sicherheits- und Betriebsarchitektur der Anlage. Das Sicherheitsinstrumentierungssystem überwacht kontinuierlich Parameter wie die Kühlmitteltemperatur im Primärkreislauf, den Neutronenfluss und den Differenzdruck im Containment und nutzt pneumatisch betätigte Ventile, um die Auslösesignale des Schutzsystems in entsprechende Aktionen umzusetzen. Jede Verzögerung, jedes Zögern oder jeder Ausfall dieser pneumatischen Aktuatoren während der Auslösung eines Reaktorschutzsystems – verursacht durch Ölverschmutzung, die eine Pilotdüse verengt oder die Bruchschwelle der Membran erhöht – kann die rechtzeitige Absperrung des Primärkreislaufs verhindern oder das Schließen der Containment-Absperrventile verzögern. In der Unfallanalyse werden diese Vorgänge in Sekundenbruchteilen gemessen, und wo Sekunden entscheidend sind, bietet nur ein ölfreier Schraubenkompressor die notwendige Zuverlässigkeit für eine fundierte Sicherheitsanalyse.
Neben den Kernschutzsystemen versorgen ölfreie Schraubenkompressoren die Ventilantriebe des Notkühlkreislaufs, die nach einem Kühlmittelverluststörfall auf ein Sicherheitssignal hin zuverlässig öffnen müssen. Sie versorgen die Hauptdampf-Absperrventile, die die Dampferzeuger in Druckwasserreaktoren (PWR) während bestimmter Störfallsequenzen abdichten, und speisen die Turbinenabschalt- und Bypass-Systeme zur Druckentlastung des Sekundärkreislaufs. In den Kühlbecken für abgebrannte Brennelemente – deren Konstruktion nach dem Unfall von Fukushima Daiichi 2011 und den darauf folgenden Aktualisierungen der IAEA-Sicherheitsstandards verstärkt Beachtung fand – ist eine zuverlässige Instrumentenluftversorgung für die Überwachungs- und Nachfüllventilsteuerungen heute eine Grundvoraussetzung für alle neuen Kernkraftwerksbauten. Die Überwachungsinstrumente nach einem Störfall, die Steuerungssysteme für Wasserstoffrekombinatoren und die Ansteuerung passiver autokatalytischer Rekombinatoren nutzen die Instrumentenluft als sauberes und zuverlässiges Betriebsmedium, dessen Qualität während der gesamten Betriebsdauer des Kraftwerks überprüft und dokumentiert werden kann.
Sicherheitsinstrumentierungssystem (SIS)
Pneumatische Stellantriebe für Abschaltventile von Schutzsystemen, die eine kontinuierliche Instrumentenluftversorgung der Klasse 0 ohne zulässige Unterbrechung unter den Auslegungsbedingungen erfordern.
Absperrventile für Sicherheitsbehälter
Großlumige, pneumatisch betätigte Absperrklappen und Schieberventile zur Abdichtung der radiologischen Grenze des Sicherheitsbehälters unter Unfallbedingungen mit Anforderungen an die kurze Hubzeit.
Notfall-SCRAM-Systeme
Schnellwirkende Abschaltstangen-Entriegelungsmechanismen und Aktuatoren für sekundäre Abschaltsysteme in AGR- und PWR-Konstruktionen, die eine ausfallsichere Luftversorgung erfordern.
Kühlungssteuerung für Abklingbecken
Ventilsteuerungs- und Überwachungssysteme zur Aufrechterhaltung des Kühlwasserflusses zu den Treibstofflagerbecken, auch bei Stromausfällen im Kraftwerk, wenn die essentielle Stromversorgung eingeschränkt ist.
Überwachung nach einem Unfall
Instrumentenluftversorgung für Strahlungsmessgeräte und Wasserstoffkonzentrationsmesssysteme, die unter Auslegungsstörfallbedingungen betrieben werden.
Hauptdampfabsperrung und Turbinenbypass
Zuverlässige Betätigung der MSIVs und der Turbinen-Bypassventile zur Unterstützung einer sicheren und schnellen Druckentlastung des Sekundärkreislaufs bei Reaktorabschaltungen und -transienten.
Unterstützung der britischen Atomindustrie – von der Laufzeitverlängerung bis zum Neubau
Das Vereinigte Königreich nimmt in der globalen Nuklearindustrie eine Sonderstellung ein – es beherbergt gleichzeitig eine der ältesten in Betrieb befindlichen Nuklearanlagenflotten der Welt und eines der ambitioniertesten Neubauprogramme. EDF Energy betreibt mehrere AGR-Kraftwerke in England und Schottland, darunter Heysham 1, Heysham 2, Hartlepool, Dungeness B und Torness. Alle diese Kraftwerke benötigen im Rahmen ihrer Programme zur Verlängerung der Lebensdauer kontinuierliche Modernisierungen und den Austausch ihrer Instrumentenluftsysteme. Jeder dieser Standorte stellt aufgrund jahrzehntelanger Betriebsgeschichte einzigartige technische Anforderungen. Daher ist die Anpassungsfähigkeit eines Lieferanten von ölfreien Schraubenkompressoren für die Nukleartechnik ebenso wichtig wie die Leistungsmerkmale der Maschine selbst. Das EPR-Bauprojekt Hinkley Point C in Somerset – das erste neue Kernkraftwerk, das seit über drei Jahrzehnten im Vereinigten Königreich gebaut wird – umfasst ein spezielles Instrumentenluftsystem in Nuklearqualität, das den höchsten europäischen Standards für Versorgungsunternehmen entspricht. Die Qualitätsanforderungen an die Beschaffung stellen selbst etablierte Unternehmen der Nuklearzulieferkette vor die Herausforderung, die vollständige Einhaltung dieser Standards nachzuweisen.
Im weiteren Verlauf der Projektpipeline benötigen das Sizewell-C-Projekt in Suffolk (ebenfalls ein EPR-Projekt) und das Rolls-Royce-SMR-Programm mit mehreren potenziellen Standorten, darunter Wylfa in Anglesey und weitere Standorte in England und Wales, ölfreie Druckluftinfrastruktur in Nuklearqualität für ihre Sicherheits- und Betriebsinstrumentierungssysteme. Unsere ölfreien Schraubenkompressoren werden von einem in Großbritannien registrierten Unternehmen geliefert, das die Qualitätssicherungsstandards der britischen Nuklearlieferkette vollständig erfüllt. Dies umfasst die Registrierung im Lieferkettenportal der Nuclear Decommissioning Authority (NDA) und die technische Konformität mit den Anforderungen der Qualitätsnormengruppe der Nuclear Industry Association (NIA). Für die Beschaffungsingenieure von EDF Energy, die Hauptlieferanten von Hinkley Point C oder die Entwickler neuer SMR-Projekte können wir innerhalb von zehn Werktagen Präqualifizierungsunterlagen, Listen zugelassener Lieferanten und detaillierte Qualitätspläne bereitstellen – und so die anspruchsvollen Beschaffungspläne unterstützen, die für Nuklearprojekte in England, Schottland und Wales typisch sind.
Kundenerfolg: Bewährte Leistung auf drei Kontinenten
Von langjährig im Einsatz befindlichen Druckwasserreaktoren in Europa bis hin zu CANDU-Anlagen in Nordamerika haben sich unsere ölfreien Schraubenkompressoren das Vertrauen von Nuklearingenieuren in den anspruchsvollsten regulatorischen Umgebungen der Welt erworben.
Philippe Marchetti – Leitender Instrumentierungsingenieur
Kernkraftwerk Civaux (1.500 MW Druckwasserreaktor), EdF, Vienne, Frankreich
„Wir haben 2021 unser veraltetes, ölgeschmiertes Instrumentenluftsystem in Block 2 durch ein ölfreies Duplex-Schraubenkompressorsystem von Ever Power ersetzt. Die Umstellung wurde durch eine detaillierte technische Dokumentation begleitet, die unsere nuklearen Sicherheitsgutachter bei ASN auf Anhieb akzeptierten – etwas, das wir bei früheren Ausrüstungslieferanten nicht erlebt hatten. Achtzehn Monate nach der Inbetriebnahme liefen beide Blöcke ohne ungeplante Stillstände, und die Luftqualität der Klasse 0 wurde kontinuierlich durch unser Inline-Taupunktüberwachungssystem überprüft. Allein die Reduzierung der Kosten für Verbrauchsmaterialien und des Aufwands für die Entsorgung radioaktiver Abfälle hat die Entscheidung wirtschaftlich mehr als gerechtfertigt, und das Wartungsteam hat die deutliche Sauberkeit des Kompressorraums ohne Ölnebelbelastung hervorgehoben.“
James R. Holloway – Leiter der I&C-Beschaffung
Großes Kernkraftwerk-Neubauprojekt, Südwestengland, Vereinigtes Königreich
„Die Beschaffung von Druckluftanlagen in Nuklearqualität, die unseren Qualitätsanforderungen entsprechen und innerhalb des Zeitplans eines Kernkraftwerk-Neubauprojekts geliefert werden können, ist stets eine Herausforderung. Das Team von Ever Power verstand bereits im ersten technischen Gespräch, dass wir mehr als nur ein Produkt benötigten – wir brauchten ein vollständiges Dokumentationspaket, das die Rückverfolgbarkeit der Materialien, die Aufzeichnungen zur Qualitätssicherung in der Fertigung, die Ergebnisse der Abnahmeprüfungen und die Berichte über die seismische Qualifizierung nach anerkannter Norm umfasste. Sie lieferten alles innerhalb des vereinbarten Zeitrahmens, und die ölfreien Schraubenkompressoren bestanden unsere Vorabnahmeprüfung ohne einen einzigen Beanstandungsbericht. In fünfzehn Jahren Erfahrung in der Beschaffung von Nuklearanlagen ist eine derart einwandfreie Erstmusterprüfung äußerst selten und spiegelt die hohe Fertigungsqualität der Anlagen wider.“
Dr. Catherine Osei – Anlagensystemingenieurin
Kernkraftwerk Bruce (CANDU 6), Ontario, Kanada
„Unsere CANDU-Anlagen arbeiten aufgrund der Unabhängigkeit von Moderator und Kühlmittelkreislauf mit einer etwas anderen Instrumentenluftphilosophie. Die grundlegende Anforderung an einen ölfreien Schraubenkompressor für die Pneumatik des Abschaltsystems ist jedoch aus regulatorischer Sicht der CNSC unabdingbar. Wir entschieden uns für Ever Power-Anlagen nach einem strengen, vierzehnmonatigen Lieferantenqualifizierungsprozess, der mehrere Anlagenbegehungen, die Prüfung von Konstruktionsunterlagen und die Abnahme von Drucktests im Werk umfasste. Die von ihnen für unseren Kompressorraum – der deutlich weniger Raumhöhe als eine herkömmliche Kernanlage aufweist – entwickelte, kundenspezifische Skid-Anordnung demonstrierte genau die Art von anwendungsspezifischer Problemlösung, die einen echten, langfristigen Industriepartner von einem Kataloglieferanten unterscheidet. Zwei Jahre Betrieb ohne einen einzigen Ausfall.“
Fertigungskapazitäten & Kundenspezifische Nukleartechnik
Unsere Produktionsstätte arbeitet nach einem Qualitätsmanagementsystem, das nach ISO 9001:2015 mit Ergänzungen für den Nuklearbereich zertifiziert ist. Unsere Druckluftprodukte durchlaufen ein mehrstufiges Prüf- und Testprogramm, das an jedem wichtigen Prüf- und Kontrollpunkt für den Kunden vollständig transparent ist. Für nukleare Anwendungen erstellen wir routinemäßig kundenspezifische Materialprüfberichte nach EN 10204 Typ 3.1 und 3.2, Schweißverfahrensprüfungsberichte nach EN ISO 15614, Prüfberichte für zerstörungsfreie Prüfungen nach EN ISO 9712 Level 2 (Personenqualifizierung) sowie vollständige Berechnungsunterlagen für Druckbehälter nach PD 5500 oder ASME Section VIII Division 1 – je nachdem, welcher Code für das jeweilige Nuklearprojekt gilt. Unsere ölfreie Schraube Luftkompressor Die Skids können an kundenspezifische Platzbeschränkungen angepasst werden: zur Berücksichtigung von Kompressorräumen mit geringer Deckenhöhe, der Anforderungen der ATEX Zone 2, wo Wasserstoff in der Umgebung vorhanden sein kann, der seismischen Kategorie I Montage- und Verankerungskonstruktion für Erdbeben, die über die Auslegungsgrundlage hinausgehen, und der Kompatibilität mit der Notstromversorgung für Testprogramme zur Überlebensfähigkeit bei Stromausfällen des Kraftwerks.
Unsere Produktanpassungsfähigkeit erstreckt sich auf das gesamte Instrumentenluftsystem, nicht nur auf die Kompressoreinheit. Wir entwickeln und liefern komplette Instrumentenluftanlagen für Kernkraftwerke, inklusive Druckluftbehälter mit vollständiger Konstruktionsdokumentation, regenerative oder Kompressions-Trockner mit Drucktaupunkten von −70 °C, automatische Vor- und Nachfilter mit Differenzdrucküberwachung, Systemdruckregelung und Sicherheitsventile mit Kalibrierungsdokumentation sowie SPS-basierte Schaltschränke mit der für die Beschaffung von Instrumenten und Steuerungen der nuklearen Sicherheitskategorie erforderlichen SIL-Bewertungsdokumentation. Jedes Element einer kundenspezifischen Instrumentenluftanlage wird nach grundlegenden ingenieurtechnischen Prinzipien unter Berücksichtigung der spezifischen Prozessanforderungen, räumlichen Gegebenheiten und der nuklearen Sicherheitsklassifizierung des Kunden entwickelt – bei Projekten für Kernkraftwerke gibt es keine Kompromisse bei Standardlösungen, und jede Abweichung vom Standardprodukt erfordert eine dokumentierte technische Begründung, bevor die Fertigung beginnt.
Häufig gestellte Fragen
Antworten auf die Fragen, die uns Ingenieure für die Beschaffung von Kernkraftwerken, I&C-Designer und Anlagenleiter am häufigsten zu ölfreien Schraubenkompressoren für den Einsatz in Kernkraftwerken stellen.
Worin besteht der Unterschied zwischen einem ölfreien Schraubenkompressor und einem ölgeschmierten Kompressor für Instrumentenluftanwendungen in Kernkraftwerken in Großbritannien?
Ein ölfreier Schraubenkompressor erreicht Kompression ohne Öleinspritzung in die Rotorkammer. Stattdessen verhindern präzisionsgefertigte Rotorprofile, spezielle Polymerbeschichtungen und Labyrinthdichtungen, dass Öl in den Druckluftstrom gelangt. Ein ölgeschmierter Kompressor spritzt Öl direkt in die Verdichtungsstufe zur Abdichtung und Kühlung ein und benötigt daher eine nachgeschaltete Koaleszenzfiltration, um Ölreste aus dem Luftstrom zu entfernen. In der Instrumentenluftversorgung von Kernkraftwerken, die der Aufsicht des britischen Amtes für nukleare Regulierung (ONR) unterliegt, wird die ölfreie Bauweise deutlich bevorzugt. Sie eliminiert die Gefahr von Kohlenwasserstoffverunreinigungen direkt an der Quelle – kein nachgeschalteter Filter kann zum einzigen Schwachpunkt der Instrumentenluftqualität werden, und keine mangelnde Überwachung des Filterwechselplans kann eine latente Sicherheitslücke schaffen. Dieser grundlegende Konstruktionsunterschied untermauert die gesamte Sicherheitsargumentation für ölfreie Technologie in der nuklearen Instrumentenluftversorgung.
Welche ISO- oder IAEA-Norm regelt die für nukleare Sicherheitsinstrumentierungssysteme erforderliche Druckluftqualität, und wie erfüllt ein ölfreier Schraubenkompressor diese?
ISO 8573-1:2010 definiert Druckluftqualitätsklassen, wobei Klasse 0 den höchsten Reinheitsstandard hinsichtlich Ölgehalt (unter 0,01 mg/m³), Partikelgröße und Feuchtigkeitsgehalt darstellt. Der IAEA-Sicherheitsleitfaden NS-G-1.12, der für die Sicherheit in Kernkraftwerken wichtige Instrumentierungs- und Steuerungssysteme abdeckt, fordert, dass die Druckluft für sicherheitsrelevante Systeme in Kernkraftwerken die Auslegungsanforderungen an Luftqualität, Durchfluss und Druckzuverlässigkeit unter allen Auslegungsbedingungen, einschließlich Stromausfall und Erdbeben, erfüllt. Ein ölfreier Schraubenkompressor, kombiniert mit validierter Trockenmitteltrocknung und verifizierter Endfiltration, liefert einen Druckluftstrom, der die Anforderungen der ISO 8573-1 Klasse 0 in allen drei Qualitätsdimensionen erfüllt oder übertrifft und somit beide Normen ohne den Einsatz von verbrauchbaren Koaleszenzfiltern als primärem Ölentfernungsmechanismus erfüllt.
Wie viel kostet ein ölfreies Schraubenkompressorpaket in Nuklearqualität typischerweise für ein Beschaffungsteam eines britischen Kernkraftwerks, und welche Faktoren beeinflussen den Preis?
Die Preise für ölfreie Schraubenkompressoren in Nuklearqualität variieren erheblich je nach benötigter Druckluftmenge (typischerweise 2–50 m³/min für Instrumentenluft), Redundanzkonfiguration (Simplex, Duplex oder Triplex), Umfang der Qualifizierungsdokumentation (seismische Prüfung, elektrische Versorgung der Klasse 1E, Qualitätssicherungsstufe) und Integrationsgrad des Systems (Trockner, Behälter, Schaltschränke, Rohrleitungsanlage). Ein Duplex-Instrumentenluftkompressor, geeignet für ein System der Sicherheitskategorie einer britischen Kernanlage, kostet in der Regel zwischen 180.000 GBP und 650.000 GBP ab Werk. Lieferung innerhalb Großbritanniens, Installationsüberwachung, Unterstützung bei der Inbetriebnahme und Dokumentationspakete sind nicht im Preis enthalten. Wir empfehlen Ihnen dringend, sich direkt an unser britisches Team für Nuklearanwendungen zu wenden, um eine standortspezifische Kostenschätzung zu erhalten, da die Anforderungen je nach Standort und Sicherheitsklasse innerhalb derselben Anlage stark variieren.
Wo in Großbritannien finde ich einen zuverlässigen Lieferanten von ölfreien Schraubenkompressoren, die für den Einsatz in nuklearen Sicherheitsbereichen qualifiziert sind, und welche Dokumentation sollte ich anfordern?
Beschaffungsteams britischer Kernkraftwerke, die ölfreie Schraubenkompressoren für den nuklearen Einsatz beschaffen, sollten im Vorqualifizierungsstadium von potenziellen Anbietern folgende Dokumente anfordern: ISO 9001:2015-Zertifizierung mit klar definiertem Anwendungsbereich für den Nuklearsektor; ein Produktqualitätsplan mit Angabe der relevanten nuklearen Sicherheitskategorie; Materialrückverfolgbarkeitsnachweise gemäß EN 10204 Typ 3.1 oder 3.2; ein Bericht zur seismischen Qualifizierung gemäß IEEE 344 oder IEC 60980; und ein unabhängiger, bezeugter Bericht über Ölverschleppungstests gemäß ISO 8573-2. Anbieter, die im Portal der Nuclear Decommissioning Authority (NDA) registriert oder als Mitglieder der NIA-Lieferkette gelistet sind, bieten zusätzliche Sicherheit. Unser Unternehmen verfügt über alle oben genannten Qualifikationen und kann die Unterlagen für die Vorqualifizierung innerhalb von zehn Werktagen nach der ersten Kontaktaufnahme bereitstellen.
Wie konfiguriert man einen ölfreien Schraubenkompressor in einer N+1-redundanten Anordnung für ein nukleares Sicherheitsinstrumentierungssystem, und wie funktioniert die Lead/Standby-Sequenzierung?
Eine N+1 redundante, ölfreie Schraubenkompressorkonfiguration für die Instrumentenluftversorgung in Kernkraftwerken besteht typischerweise aus zwei vollwertigen Kompressorsträngen. Jeder dieser Stränge kann den gesamten Instrumentenluftbedarf unabhängig decken. Einer der Kompressoren fungiert als Hauptkompressor, der zweite als Standby-Kompressor mit geöffnetem Einlassventil und startbereitem Motor. Falls der Hauptkompressor den Sollwert des Systemverteilerdrucks nicht einhält (erkannt durch zwei Druckmessumformer mit Zwei-von-Zwei-Abstimmung), startet der Standby-Kompressor innerhalb von etwa fünf Sekunden automatisch. Das Steuerungssystem regelt den periodischen Wechsel zwischen Haupt- und Standby-Kompressor nach einem konfigurierbaren Zeitplan, um die Betriebsstunden auszugleichen und die Bereitschaft des Standby-Kompressors sicherzustellen. Für höchste nukleare Sicherheitsklassen dient ein dritter, vom Notstromaggregat gespeister Kompressor als passives Backup, das allein mit der Notstromversorgung starten kann und so die Instrumentenluftversorgung des Kraftwerks bei Stromausfall gewährleistet.
Kann ein ölfreier Schraubenkompressor seismisch für den Einsatz in nuklearen Sicherheitskategorien qualifiziert werden, und welche Prüfnorm gilt für Anlagen in England und Schottland?
Ja – ölfreie Schraubenkompressoren für den Einsatz in nuklearen Anlagen werden durch eine Kombination aus Strukturanalyse und Rütteltischversuchen erdbebensicher qualifiziert. Die anwendbaren Normen sind IEEE 344 (Empfohlene Vorgehensweise für die seismische Qualifizierung von Geräten der Klasse 1E für Kernkraftwerke) und IEC 60980. Beide werden in den technischen Bewertungsleitfäden der ONR (Office of Nuclear Regulator) für britische, in England und Schottland zugelassene Kernkraftwerke referenziert. Die Qualifizierung umfasst typischerweise eine Antwortspektrumanalyse des Fußbodens am vorgesehenen Montageort im jeweiligen Anlagengebäude, gefolgt von mehrachsigen Rütteltischversuchen in einem anerkannten, akkreditierten Prüflabor. Die Funktionsfähigkeit und die strukturelle Integrität werden anhand der erforderlichen Nullperioden-Beschleunigungswerte für die seismische Gefährdungskategorie des Standorts nachgewiesen. Unsere Dokumentation zur seismischen Qualifizierung wurde bereits für Projekte in Großbritannien, Frankreich und Kanada anerkannt.
Welches typische Wartungsintervall ist für einen ölfreien Schraubenkompressor im nuklearen Mess- und Regeltechnikbereich erforderlich, und wie verhält sich dies im Vergleich zur Wartung einer geschmierten Maschine?
Ölfreie Schraubenkompressoren in der Druckluftversorgung von Kernkraftwerken benötigen typischerweise nach 40.000 bis 60.000 Betriebsstunden eine Generalüberholung des Verdichterelements. Diese umfasst die Prüfung der Rotorbeschichtung, den Austausch der Lager und die Erneuerung der Dichtungen. Die genaue Dauer hängt von Betriebsdauer, Umgebungsbedingungen und Ansaugluftqualität ab. Zwischenwartungen alle 4.000 bis 8.000 Stunden beinhalten das Nachfüllen des Lagerschmieröls (nur im isolierten Lagerkreislauf, nicht im Luftstrom), die Prüfung der Antriebskupplung und die Überprüfung des Einlassventilsitzes. Im Gegensatz dazu erfordert ein ölgeschmierter Kompressor alle 2.000 Stunden einen Ölwechsel, alle 4.000 Stunden einen Wechsel des Koaleszenzfilterelements und den Austausch des Öl-Wasser-Abscheidermediums. Diese Verbrauchsmaterialien verursachen zusätzliche Kosten und bergen ein erhöhtes Risiko radioaktiver Kontamination, insbesondere in kerntechnisch kontrollierten Bereichen, wo alle Abfallströme klassifiziert und ordnungsgemäß entsorgt werden müssen.
Wie unterstützt ein ölfreier Schraubenkompressor die Auslegung des Instrumentenluftsystems von Hinkley Point C in Somerset, und welche Qualitätsstandards gelten für die Lieferkette im Nuklearbereich?
Das Instrumentenluftsystem von Hinkley Point C – gemäß den europäischen Anforderungen für nukleare Anlagen (Band 2) als sicherheitsrelevantes System eingestuft – erfordert ölfreie Druckluftquellen mit vollständiger Qualitätssicherungsdokumentation nach RCC-M (den französischen Normen für die Konstruktion und den Bau von nuklearen Anlagen) und, für Komponenten der britischen Lieferkette, die Konformität mit ASME NQA-1 oder ISO 19443. Die für dieses Projekt gelieferten ölfreien Schraubenkompressoren müssen über einen Fertigungsdatenbericht verfügen, der gemäß dem Projektqualitätsplan erstellt wurde. Jeder Prüf- und Abnahmepunkt muss unabhängig vom Qualitätssicherungsbeauftragten des Kunden und der zuständigen benannten Stelle abgezeichnet sein. Unser Team verfügt über umfassende Erfahrung in der Unterstützung der Dokumentationsanforderungen für Qualitätspläne bei Neubauten von Kernkraftwerken und kann Ihnen auf Anfrage detailliert Auskunft über die Erwartungen an die Lieferkette von Hinkley Point C geben.
Wie erhält man am schnellsten ein genaues Angebot für einen ölfreien Schraubenkompressor für den Einsatz in Kernkraftwerken von einem Lieferanten mit Erfahrung in der Beschaffung für die britische Nuklearindustrie?
Am schnellsten erhalten Sie ein genaues Angebot, indem Sie sich direkt an unser Team für nukleare Anwendungen wenden. [email protected]Wir benötigen folgende wichtige Datenpunkte: erforderliche Liefermenge an freier Luft in m³/min, Betriebsdruck in bar(g), nukleare Sicherheitskategorie bzw. Klassifizierungscode, Standort und relevante Erdbebenzone, erforderliche Redundanzkonfiguration sowie Art und Umfang der für Ihr Beschaffungspaket benötigten QS-Dokumentation. Mit diesen Informationen erstellen wir Ihnen in der Regel innerhalb von 48 Stunden eine Kostenschätzung und innerhalb von 10 Werktagen ein verbindliches Angebot. Bei komplexen, mehrsträngigen Druckluftsystemen für nukleare Instrumente steht Ihnen unser Ingenieurteam für ein unverbindliches technisches Beratungsgespräch mit Ihrem I&C-Planungsteam zur Verfügung, bevor wir Ihnen ein Angebot unterbreiten. So stellen wir sicher, dass der Projektumfang vollständig verstanden wird und das Angebot die tatsächlichen Projektanforderungen widerspiegelt und nicht nur eine konservative Worst-Case-Schätzung.
Sind Sie bereit, einen ölfreien Kompressor in Nuklearqualität zu spezifizieren?
Das Nuklearanwendungsteam von Ever Power unterstützt die Planung von Instrumentenluftsystemen von der Machbarkeitsstudie bis zur Inbetriebnahme der Anlage. Ob es um die Spezifikation für ein britisches AGR-Lebensdauerverlängerungsprogramm, ein neues EPR-Projekt oder die Entwicklung eines SMR geht – wir verfügen über die technische Expertise und die Fähigkeit zur Erstellung hochwertiger Dokumentationen, die Ihr Beschaffungsprogramm erfordert.
Angebot anfordern — Kontaktieren Sie unser Nuklearteam
📧 [email protected] · Wir bedienen Standorte wie Hinkley Point C, Sizewell C, NDA-Standorte und SMR-Projekte in ganz England, Schottland und Wales