Sicher und emissionsfrei fördern

Für das erste Halbjahr 2002 wiesen die deutschen Hersteller von Kreiselpumpen eine positive Veränderung aus: hier wurden 3,3% mehr exportiert als im entsprechenden Vorjahreshalbjahr. Etwas schlechter sieht es bei den Herstellern von Verdrängerpumpen aus (oszillierende Verdrängerpumpen -1,2%, rotierende Verdrängerpumpen -3,8%). Diese Zahlen untermauern, dass der Kreiselpumpenmarkt nach der Stagnation der letzten Jahre wieder auf leichtem Wachstumskurs ist – jedenfalls erwartet eine Studie von Frost & Sullivan für Europa einen Umsatzanstieg von 2,87 Milliarden US$ im Jahr 2000 auf 3,34 Milliarden US$ im Jahr 2006. Das entspricht einer durchschnittlichen jährlichen Gesamtwachstumsrate von 2,5%.

Angesichts wachsender Anforderungen beim Einsatz von Kreiselpumpen gibt es eine starke Nachfrage nach technisch anspruchsvollen, innovativen Produkten. Dies wirkt sich auch generell positiv auf die Qualitätsstandards aus. Keine Überraschung ist, dass bei dichtungslosen Pumpen die höchsten Steigerungsraten erwartet werden: Angesichts der teilweise enormen Drücke und Temperaturen der verfahrenstechnischen Prozesse sowie der Toxizität und Explosivität der Fördermedien besitzen hermetisch dichte Antriebe wie Spaltrohrmotoren und Magnetkupplungen in der chemischen Verfahrenstechnik schon heute eine herausragende Bedeutung. Der Einsatz leckagefreier Aggregate wird in Zukunft voraussichtlich weiter zunehmen, wie Betreiber versichern. Das Potenzial von Spaltrohrmotoren und Magnetantrieben – bis hin zu eventuell denkbaren Kombinationen und Weiterentwicklungen aus beiden Konzepten – sei bei weitem noch nicht ausgeschöpft. Vor allem wegen verschärfter Umweltvorschriften (Stichwort: neue TA Luft!) und erweiterter Einsatzgebiete erwarten Fachleute bei dichtungslosen Pumpen die höchsten Steigerungsraten.

Die Gleitlager von hermetisch gekapselten Kreiselpumpen werden durch das Fördermedium geschmiert und gekühlt – das kann in der Praxis problematisch sein (Trockenlauf, verdampfendes Medium). Eine Problemlösung zumindest für Nischenanwendungen verspricht die magnetische Lagerung des Rotors: Mit einem lagerlosen Scheibenmotor verspricht ein Hersteller den Bau einer sehr einfachen Kreiselpumpe mit einem magnetisch frei-schwebenden Pumpenrad. Eine einzelne Motor/Lagereinheit stelle gleichzeitig sowohl die Antriebs- als auch die magnetischen Lagerfunktionen sicher und sei fähig, die räumlichen Freiheitsgrade des Pumpenrads magnetisch und ohne direkten Kontakt durch die Wände des Pumpengehäuses zu stabilisieren. Solche Pumpen fördern Medien in der Biotechnologie, ultra-reine Chemikalien und CMP-Slurries in der Halbleiterindustrie; ihre Leistungsfähigkeit ist allerdings noch beschränkt auf kleine Antriebsleistungen unter 1 kW.

Das Bewusstsein wächst, dass eine zustandsbezogene Wartung und Reparatur die MTBF (mean time between failure) deutlich steigern, die Betriebsausfälle reduzieren und den finanziellen Aufwand herabsetzen können. Vor allem sollte der Betreiber auch nach der Pumpeninstallation von Zeit zu Zeit prüfen, ob die Auslegungsparameter noch korrekt sind. Im Mittelpunkt steht dann eine genaue Analyse der Schadensausfälle – das reicht vom nicht angepassten Werkstoff über den nicht optimalen Betriebspunkt bis hin zur ungeeigneten Gleitringdichtung.

Auch das wird mittlerweile als Servicepaket angeboten: Im Rahmen des Total Pumping Concept deckt ein Hersteller von Abwasserpumpen alle Betriebsleistungen von Pumpstationen und deren vollständige Überwachung im 24-Stunden-Service ab: Betriebssicherung, Reparatur, Wartung, Instandhaltung, Reinigung, Sanierung und Betriebsdokumentation – und das über Zeiträume von 10 bis 20 Jahren. Durch gestaffelte Leistungsvarianten kann der Betreiber das Angebot auf seine Situation bedarfsgerecht zuschneiden. Neben langfristig sicher kalkulierbaren Beträgen liegt ein weiterer Kundennutzen in der ständigen Überwachung der Anlagen und einer permanenten Optimierung des Betriebs.

Der Trend, Intelligenz in Form von elektronischen Einheiten direkt in die Pumpe zu integrieren, ist ungebrochen. Sensoren überwachen die Pumpe dann rund um die Uhr und alarmieren rechtzeitig bei einer sich anbahnenden Störung. Diese Alarmierung erfolgt zum einen konventionell über Meldekontakte zur übergeordneten Leittechnik; Vorteile verspricht der Einsatz eines digitalen Feldbus, weil dann erheblich mehr und aussagekräftigere Informationen übertragbar sind. Ist der Antrieb drehzahlveränderlich, kann sogar auf bevorstehende Störungen reagiert und so ein Fehlbetrieb vermieden werden. In diesem Zusammenhang gewinnen Konzepte zur Fernüberwachung und Ferndiagnose von Aggregaten – auch über das Internet – an Bedeutung.

Je teurer eine Pumpe ist und je komplexer der Anlagenkreislauf, in dem sie arbeitet, um so wichtiger ist es, den Zustand der Pumpe ständig zu erfassen und zu überwachen. Da Pumpen auf Veränderungen in einer Anlage reagieren, sind sie auch ein Indikator für nicht geplante Anlagenzustände – beispielsweise sind beschädigte Gleitlager oft die Folge von Gaseintrag im Fördermedium. Um die Verfügbarkeit von Anlagen zu erhöhen, ist die Kenntnis der Zusammenhänge zwischen Anlagenverhältnissen und entsprechender Reaktion der Pumpe ein wichtiger Ansatz. Dies war die Ausgangsbasis für eine intelligente Zustandserfassung von Kreiselpumpen, die mit einem Minimum an Sensorik auskommt. Ergebnis einer Analyse von Ausfallstatistiken war, dass zwei bis drei Sensoren ausreichen, um eine Pumpe in hinreichendem Umfang zu überwachen und darüber hinaus in einigem Umfang zu diagnostizieren. Die Sensoren werden eingesetzt zur Trockenlauferkennung, zur Messung der Lagertemperatur und vor allem zur Schwingungserfassung.

Denn das Frequenzspektrum, das den Klang der Pumpe beschreibt, enthält eine Fülle von Informationen. Mit diesen Diagnose-Systemen wird das Personal von der Routine der regelmäßigen Pumpenkontrolle entlastet und kann sich auf den Betrieb und die Wartung der Anlage konzentrieren. Erste Feldtests haben das Potenzial und die Funktionsfähigkeit moderner Diagnoseverfahren bestätigt.