An den richtigen Stellschrauben drehen

Der Autor: Dr. Thomas Herbers Technischer Leiter, Klaus Union

Betrachtet man das gesamte Pumpenaggregat vom Antriebsmotor über die elastische Kupplung bis zur Pumpe, ergeben sich unterschiedliche Energieeinsparpotenziale. Die mindestens zu erreichenden Wirkungsgrade von Asynchronmotoren sind nach den Energieeffizienzklassen IE1 bis IE3 nach IEC 60034-30 festgelegt und liegen bei Nennlast je nach Baugröße zwischen 70 und 96 %. Im Lastbetrieb unterhalb von 50 % der Nennlast verschlechtert sich der Wirkungsgrad deutlich. Bei der Auswahl der Antriebsmotoren sollte man also auf die Energieeffizienzklasse achten und den Motor so auswählen, dass er möglichst nicht im Teillastbereich kleiner 50 % der Nennlast betrieben wird.

Ein großes Energieeinsparpotenzial bei Magnetkupplungspumpen liegt im Magnetantrieb. Bisher hat diese Pumpenbauart einen Nachteil gegenüber Aggregaten mit Gleitringdichtung oder Stopfbuchspackung: In metallischen Spalttöpfen von Magnetkupplungen entstehen im Betrieb Energieverluste in Form von Wirbelströmen. Durch den Einsatz von nichtmetallischen Spalttöpfen werden die Wirbelstromverluste vermieden und somit der Wirkungsrad von Magnetkupplungspumpen signifikant erhöht. Das Einsparpotenzial verdeutlicht folgendes Beispiel: Die Wirkungsgrade herkömmlicher Magnetkupplungen liegen zwischen 90 und 97 %. Für eine in der chemischen Industrie häufig eingesetzte Pumpengröße mit der Pumpenleistung von 10 kW bei 2900 min-1 kann man für die Magnetkupplung mit einem Wirkungsgrad von 90 % rechnen, d. h. etwa 1 kW geht in der Magnetkupplung verloren. Nimmt man für diese Pumpen einen 24-h-Betrieb an, so ergibt sich ein Einsparpotenzial von ca. 8800 kWh pro Jahr.

Nichtmetallische Spalttöpfe, vor allem solche aus Technischer Keramik und Kunststoff, werden schon seit vielen Jahren von Klaus Union für die verschiedensten Anwendungen eingesetzt. Die Grenzen der Standardlösungen mit keramischen Spalttöpfen befinden sich heute bei 25 bar Systemdruck und +250 °C und einer Übertragungsleistung der Magnetkupplung von etwa 140 kW bei 2900 min-1. Pumpen mit Kunststoffspalttöpfen werden zurzeit bis 16 bar bei +120 °C eingesetzt, die maximale Übertragungsleistung liegt bei etwa 300 kW.

Neben der Auswahl von energieeffizienten Pumpen und Antrieben spielen bei der Energieeinsparung aber auch die Spezifizierung und der Betrieb der Pumpenaggregate eine große Rolle. Häufig werden bei der Festlegung der Betriebspunkte in der Planungsphase zu große Sicherheiten zugrunde gelegt, mit der Folge, dass die Pumpenaggregate in Teillast bei schlechtem Wirkungsgrad betrieben werden. Die Pumpen müssen im Betrieb auf ihren Betriebspunkt heruntergeregelt werden. Die in der Praxis am häufigsten angewendete Methode hierfür ist die Drosselregelung des Förderstroms. Diese Methode ist zunächst einmal mit niedrigen Investitionskosten behaftet und einfach zu handhaben. Im Vergleich mit anderen Regelungsmöglichkeiten, insbesondere der Drehzahlregelung, zeigt sich allerdings, dass eine Drosselregelung erhebliche Mehrkosten im laufenden Betrieb verursacht. Das Energieeinsparpotenzial der Drehzahlregelung gegenüber der Drosselregelung hängt natürlich stark von den individuellen Bedingungen am Pumpenplatz ab und muss für jeden Einzelfall gesondert betrachtet werden, aber Beispielrechnungen aus der Praxis ergeben durchaus ein Einsparpotenzial von 50 % und mehr.

Weiterhin bietet eine energieoptimierte Mindestmengenregelung der Pumpen großes Energieeinsparpotential. Kreiselpumpen dürfen nicht gegen einen geschlossenen, druckseitigen Schieber betrieben werden. Um mechanische Schäden oder Überhitzung der Pumpe zu vermeiden, sollte die Mindestfördermenge einer Kreiselpumpe etwa 10 bis 30 % der Fördermenge bei bestem Wirkungsgrad betragen. Aus diesem Grunde werden anlagenseitig häufig ständig durchströmte Bypassleitungen installiert. Der ständige Bypassstrom verursacht nicht unerhebliche Energiekosten. Eine Alternative wäre hier zum Beispiel die Anordnung von Mindestmengenventilen auf der Pumpendruckseite. Mindestmengenventile öffnen oder schließen abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Fördermenge die Bypassleitung selbsttätig ohne Hilfsenergie.

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Besonders in der chemischen und petrochemischen Industrie, wo Pumpen unter höchsten Sicherheitsbedingungen aggressive, toxische und explosive Fluide fördern, sind die Anforderungen in den letzten Jahren höher, vielfältiger und individueller geworden. Genau für diesen Einsatzbereich hat Klaus Union die Pumpenbaureihe SLM NV nach DIN EN ISO 2858 entwickelt, die sehr viel mehr als nur eine Standardpumpe ist. Es ist die aktuelle Weiterentwicklung der bewährten Serie der wellendichtungslosen Kreiselpumpen. Mit der SLM NV hat Klaus Union ein Pumpenkonzept entwickelt, um modernsten Anforderungen zu entsprechen und um neue wirtschaftliche und bedarfsorientierte Lösungen zu bieten.

Bei dem Pumpentyp SLM NV steht das „V“ für variabel durch Modulbauweise und bietet folgende entscheidende Vorteile:

Die Baureihe SLM NV deckt den kompletten Leistungsbereich einstufiger Kreiselpumpen ab. Als Sonderausführung sind Pumpen in Hochdruckbauweise lieferbar.