Pumpe als Systemlösung

Dipl.-Ing. Klaus Schröder

Bei der Pumpenauswahl muss der Betreiber die gesamten Lebenszykluskosten ins Kalkül ziehen. Life-cycle-Kosten umfassen nicht allein die Investitionskosten, sondern darüber hinaus den gesamten Energie- und Instandhaltungsaufwand einschließlich der Stillstandskosten über die volle Lebenszeit einer Pumpe. Zudem ist die Pumpe nicht mehr isoliert zu betrachten, sondern als Teil eines Systems, das beispielsweise nahtlos mit übergeordneten Leitsystemen kommuniziert.

Ein Trend in der Wasseraufbereitung ist, dass die erforderlichen Förderleistungen stark anwachsen. Zum einen wird die Rohwasserqualität vielfach schlechter, infolgedessen sind größere Mengen Wasser aufzubereiten. Hinzu kommt, dass die Industrie in einigen Branchen, zum Beispiel in der Pharmaproduktion, kontinuierlich die Anforderungen an die Wasserqualität erhöht und viele Betreiber die immer aufwendigere und damit teurere Wasseraufbereitung zentralisieren wollen. Zwar könnten diese Forderungen auch durch parallel geschaltete Aggregate erfüllt werden, doch ist der Wirkungsgrad einer großen Pumpe stets besser als der einer Pumpe kleiner Leistung. Hinzu käme bei einer Parallelschaltung der erhöhte Installations- und Verrohrungsaufwand.

Revers-Osmose und andere Verfahren zur Aufbereitung von Trink-, Prozess-, Reinst- und Abwasser benötigen Pumpen, die hohe Drücke erzeugen können. Entsprechende Anforderungen an die Pumpen stellen auch die Kesselspeisung und die Hochdruckreinigung. Hohe Drücke und Temperaturen werden auch bei industriellen Wasch-, Teilereinigungs- und Entfettungsanlagen sowie Reinigungsprozessen in der Lebensmittel-, Getränke- und Pharmaindustrie gebraucht. Hier sind Pumpen oft integraler Bestandteil von CIP-Anlagen, die in regelmäßigen Zeitabständen komplette Produktions- und Abfüllanlagen reinigen, spülen und desinfizieren.

Als Antwort auf die genannten Trends und Anforderungen in der Wasseraufbereitung wurden die vertikalen, mehrstufigen CR-Hochdruckkreiselpumpen technisch grundlegend überarbeitet und um die Baugrößen CR45 und CR90 ergänzt. Die Aggregate bieten ein Leistungsspektrum mit Förderströmen bis zu 120 m³/h, einer Motorleistung bis 45 kW und einem Temperaturbereich von -30 bis 150°C. Darüber hinaus wurde besonderes Augenmerk auf die Lager gelegt. Für die Zwischenlager kommt als Werkstoff Graflon zum Einsatz, das Bodenlager besteht aus sehr verschleißfestem Hartmetall gegen Hartmetall. CR-Pumpen überstehen deshalb die hohen Belastungen im Dauerbetrieb als Netzpumpen in der Wasserversorgung ebenso wie häufige Start-Stopp-Intervalle in Druckerhöhungsanlagen. Die hohen Wirkungsgrade von bis zu 81% helfen Betriebskosten niedrig zu halten. Die überarbeitete CR-Baureihe bietet eine Wirkungsgradverbesserung um rund 10%, die erforderliche Zulaufhöhe konnte durch den niedrigen NPSH-Wert reduziert werden. Erreicht wird diese Steigerung zum Beispiel durch oben und unten durchgängig lasergeschweißte Laufräder. Alle wasserberührten Teile sind aus Edelstahl gefertigt und entsprechen damit den Bestimmungen für die Trinkwasserversorgung.

Die gesamte Baureihe CR aus acht Grundmodellen gibt es in 130 Baugrößen. Als Werkstoffe stehen GG-20, druckfester Sphäroguß GGG-50 und Chromnickelstahl zur Verfügung. Zusammen mit den Anschlußvarianten PJE- oder Clamp-Kupplungen, Schweiß-, Gewinde- oder Verschraubungsanschlüssen und den DIN-Flanschen ergibt sich ein Baukasten mit mehreren Tausend Kombinationsmöglichkeiten, der für jede Aufgabenstellung die geeignete Pumpe bietet.

In praktisch allen technisch komplexen Installationen wird die Möglichkeit der sensorgestützten Überwachung der Aggregate oder auch die Anbindung an ein zentrales Leitsystem gefordert. Im Kopf- und Fußstück der CR-Pumpen sind deshalb ab der Baugröße CR 32 entsprechende Vorbereitungen für den Einsatz von Sensoren getroffen worden. Im Kopfstück sind Bohrungen für Messwertaufnehmer zur Kontrolle von Temperatur oder Druck vorgesehen, auch das Fußstück enthält beidseitig zwei Bohrungen zum Erfassen und Regeln des Differenzdrucks. Das Sortiment drehzahlregelbarer Motoren mit integriertem PID-Regler ist für alle üblichen Regelparameter geeignet und lässt sich auch in übergeordnete Leittechniken integrieren.

Durch die verbesserte Entlüftung ist eine schnelle Inbetriebnahme der Pumpen möglich. Die Flanschen sind nicht fest mit dem Fußstück verbunden, der Lochkreis selbst ist drehbar. Das Anpassen der Pumpe an die lokalen Gegebenheiten ist nun einfach, alle Standardteile werden ohne Spezialwerkzeug montiert. Damit auch Pumpen der größten Leistungsstufe noch problemlos durch herkömmliche Türen passen, ist die Geometrie auf maximal zwei Meter begrenzt. Aggregate über einer Leistung von 7,5 kW besitzen eine Ausbaukupplung.

Analysiert man Service- und Instandhaltungsberichte, ist die Pumpendichtung nach wie vor die Hauptschadensursache. Stopfbuchspackungen führen immer wieder zu Problemen, aber auch die technisch viel aufwendigere Gleitringdichtung ist die Schwachstelle konventioneller Pumpen. Erst dann folgen als weitere wichtige Ausfallursache die Lager. Die bei den CR-Aggregaten standardmäßig eingebaute Cartridge-Wellenabdichtung lässt sich sehr viel schneller austauschen und bietet dem Betreiber somit einen Zeit- und Kostenvorteil. Als Hybrid-Dichtung akzeptiert diese Dichtung in der Startphase sogar über einen Zeitraum von drei bis fünf Minuten mangelhafte Schmierung der Gleitflächen.

E cav 203

Um die bislang gute Position am Weltmarkt behaupten zu können, muss sich die europäische Pumpenindustrie früher als der internationale Wettbewerb auf die Anforderungsprofile der Anwender einstellen. Aus Sicht der Anwender gibt es Defizite im Bereich Diagnosefähigkeit und Störungsfrüherkennung sowie Handlungsbedarf bezüglich der Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Pumpen. Der Wirkungsgrad von Pumpen, speziell im Bereich kleiner Leistungen, sollte verbessert werden. Zudem sollen sich die Hersteller auch über einen erweiterten Fördermengenbereich und eine preiswerte Drehzahlregelung Gedanken machen. Die Hersteller reagieren darauf mit eigenen Entwicklungen und auch mit Gemeinschaftsprojekten. Das Projekt Störungsfrüherkennung beispielsweise hat als Zielsetzung, die Kosten für die Sensorik zu senken. Zwei Universitäts-Institute arbeiten im Auftrag des VDMA daran, mit möglichst wenigen, einfachen Sensoren ein Maximum an Frühdiagnose zu ermöglichen. Ein Resultat ist das Erkennen von Fehlzuständen einer Pumpe am Stromsignal.