Die Lebenszykluskosten entscheiden

Rolf Pohlé*

Schon während des Basic-Engineerings des Projektes arbeitet heute ein Team aus Planer, Betreiber und Pumpenfachleuten zusammen. Auf Grundlage der Verfahrensdaten und der RI-Fließbilder werden die Anforderungen an den Vakuumerzeuger ermittelt. Sie setzen sich aus dem Vakuum, das während des Prozesses erreicht werden muss, der dabei anfallenden Gasmenge und aus der chemischen Beanspruchung der Maschine durch die geförderten Gase zusammen. Die frühe Projektphase bietet noch viele Möglichkeiten, den Prozess zu optimieren. Größe und Temperaturniveau von saugseitigen Kondensatoren haben beispielsweise einen wesentlichen Einfluß auf die Größe und somit die Anschaffungs- und Betriebskosten des Vakuumerzeugers. Durch Simulation kann der optimale Prozessdruck errechnet werden und die Auslegung der Anlagekomponenten im Hinblick auf ein gesamtwirtschaftliches Optimum geprüft werden.

Sind diese Schritte durchgeführt, werden die Anforderungen an den Vakuumerzeuger spezifiziert. Anhand von Vor- und Nachteilen der einzelnen Pumpentypen werden mögliche Anbieter ermittelt und Angebote eingeholt.

Im Folgenden gilt es zunächst, die Life-Cycle-Costs (LCC) zu untersuchen. Die wichtigsten Kostenblöcke dabei sind:

• Anschaffungskosten des gesamten Pumpstandes

• Installationskosten des Pumpstandes inklusive MSR

• Kosten der Antriebsenergien, der Betriebsmittel und Kühlmedien

• Reinigungs- und Rüstzeiten sowie der Bedienaufwand

• Entsorgungskosten der Betriebsmittel

• Instandhaltungskosten für geplante Instandhaltung sowie für ungeplante Reparaturen und deren Häufigkeit

• Schulung des Bedienpersonals

• Entsorgungskosten des Pumpstandes

Für die Berechnung der Lebenszykluskosten für den individuellen Anwendungsfall wurde ein Rechenprogramm erstellt. Dieses ermittelt die LCC für festgelegte trockenlaufende Pumpen, Drehschieber- und Flüssigkeitsringvakuumpumpen.

Bei einer Analyse der ermittelten Lebenszykluskosten können sich die Anschaffungskosten für die verschiedenen Pumpentypen um das 10fache unterscheiden. Die in der Anschaffung günstigste Variante ist die Flüssigkeitsringvakuumpumpe im Frischwasserbetrieb. Sie setzt sich nur aus Pumpe, Motor, Grundplatte, Kupplung und einem Abscheidebehälter zusammen. Es folgt die Drehschiebervakuumpumpe. Die teuerste Pumpe ist der trockenlaufende Pumpstand, der sich aus Pumpe, Flammsicherungen, Kondensatoren sowie einem Schaltschrank mit Frequenzumformer und entsprechender Steuerung zusammensetzt.

Untersucht man die Antriebsenergien und die Betriebsmittel genauer, sieht man hier sehr deutlich, wie schnell der Betriebsmittelverbrauch zu Buche schlägt. In den Betriebskosten ist die frischwasserbetriebene Flüssigkeitsringvakuumpumpe durch die Entsorgungskosten des kontaminierten Betriebsmittels einsamer Spitzenreiter. Die Betriebskosten für diesen Pumpentyp lassen sich jedoch deutlich durch eine Umrüstung auf den kombinierten Betrieb reduzieren. Hierbei wird ein einfacher Temperaturregler nachgerüstet. Dieser führt nur frische Betriebsflüssigkeit nach, wenn die Betriebsflüssigkeittemperatur der Pumpe die eingestellte Temperatur überschreitet. Diese Maßnahme schlägt sich kaum in den Investitionskosten nieder, senkt aber die LCC deutlich.

Zu beachten ist weiterhin, dass ein wesentlicher Einflußfaktor dieser Berechnung die Betriebsdauer ist. Wenn eine Pumpe nur sporadisch zum Einsatz kommt, ist die Flüssigkeitsringvakuumpumpe im kombinierten Betrieb die wirtschaftlichste Anwendung. Erwartet man einen Dauerbetrieb von 365 Tagen rund um die Uhr, so führt kaum ein Weg an einem Trockenläufer vorbei.

Als grobe Richtschnur für sogenannte Dauerläufer gilt heute: Trockenläufer oder Flüssigkeitsringvakuumpumpen im geschlossenen Kreislauf bzw. mit einer Zweitnutzung der Betriebsflüssigkeit einplanen.

Die projektbezogene Auswahl des Vaku-umerzeugers erfolgt anhand der berechneten LCC, allerdings ist unumgänglich, dass die technischen Forderungen erfüllt sind. Abwägungen hinsichtlich der LCC dürfen auf keinen Fall zu Lasten der Anlagenverfügbarkeit und der Verfahrenssicherheit gehen – die in den oben beschriebenen Ansatz der LCC nicht eingehen. Ebenso müssen zwingend die Sicherheitsbestimmungen eingehalten werden.

Parallel zu planerischen Aktivitäten finden regelmäßig Schulungen für Planer, Betriebsingenieure und Betriebsmeister statt. Die Betriebsmitarbeiter werden ebenfalls geschult, um Bedienfehler zu vermeiden.

Durch den sehr engen Kontakt zwischen Werkstatt, Fachstelle, Betreiber und Pumpenhersteller werden immer wieder Schwachstellen aufgedeckt und der Einsatz der Vakuumpumpen weiter optimiert.

E cav 279

* Kurzfassung eines Vortrags auf dem Internationalen Pumpenanwenderforum vom 10.-12. Oktober 2000 in Karlsruhe