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Industriepumpen – Tipps für die richtige Gerätewahl

| Autor/ Redakteur: Dirk Schmitz / Dipl.-Medienwirt (FH) Matthias Back

Eine defekte Pumpe sorgt schnell für hohe Kosten. Trotzdem legen viele Betreiber ihre Geräte nicht richtig für Ihren Anwendungsfall aus. Es gibt einige Empfehlungen, die Kosten und Ärger ersparen.

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Bei der Auslegung ihrer Pumpensysteme machen Anwender heute noch oft Fehler. Gerade dort lassen sich aber enorme Kosten sparen.
Bei der Auslegung ihrer Pumpensysteme machen Anwender heute noch oft Fehler. Gerade dort lassen sich aber enorme Kosten sparen.
(Bild: Grundfos)

Der Ausfall einer einzigen Pumpe in der Fertigungsstraße kann schnell den Stopp der ganzen Anlage bedeuten. Schuld ist allerdings nur in den seltensten Fällen die Pumpe selbst. In aller Regel sind die Planer und Betreiber für die Probleme verantwortlich. „Geräte, die vorzeitig ausfallen, sind meist nicht richtig ausgewählt, repariert oder montiert oder werden nicht bestimmungsgemäß betrieben“, sagt Friedrich-Wilhelm Hennecke, Berater und Dozent in Sachen Pumpen. Was also läuft falsch bei der Wahl des richtigen Geräts?

Ein häufiger Fehler ist die Überdimensionierung der Pumpe. Dahinter steckt der Wunsch, keinen Ärger zu bekommen, weil sich eine Pumpe als unterdimensioniert erweist. Größer zu planen, erscheint deshalb oft als die bessere Variante. Das Problem, abgesehen von der Energieverschwendung: Im Teillastbetrieb werden viele Komponenten stärker belastet, beispielsweise durch intensivere Schwingungen.

Pumpenversagen durch aggressive Medien vermeiden

In aller Regel ist vor der Anschaffung des Geräts klar, welches Medium gepumpt werden soll – beispielsweise Wasser oder aber eine aggressive Säure. Entsprechend reicht als Werkstoff ein einfaches Gussmaterial aus oder es ist ein beständiger Edelstahl zu wählen. Die meisten Ausfälle während des Betriebes gibt es aber durch Veränderungen des Fördermediums. Ist das einmal nötig, sollten Anwender sich genau informieren: Sind Anbackungen und Verstopfungen für den Stoff typisch? Welche Vorkehrungen können sie dagegen treffen? Sind Änderungen der Fördermedien absehbar, sollte prophylaktisch der beständigere Werkstoff gewählt werden. Wichtig ist auch, etwaige Reinigungsprozeduren mit Säuren und Laugen einzuplanen. Noch immer kommt es dabei zu Ausfällen.

Und welche Pumpenbauart kommt in Frage? Neben den typischen Kreiselpumpen eignen sich für spezielle Anwendungsfälle auch Verdrängerpumpen. Bei diesen unterscheidet man generell oszillierende und rotierende Geräte. Oszillierend ist zum Beispiel eine Membranpumpe, rotierend Zahnradpumpen und Drehkolbenpumpen. Ein wichtiger Vorteil der Verdränger- gegenüber Kreiselpumpen ist, dass sie zwar abhängig von der Motordrehzahl, aber nahezu unabhängig vom Druck ein definiertes Volumen fördert. So sind sie dort optimal, wo es auf den schonenden Transport einer festgelegten Produktmenge ankommt – beispielsweise in der Food-Industrie und der Pharmazie.

In aller Regel aber ist die Kreiselpumpe das Arbeitspferd der Industrie. Ihr Marktanteil liegt bei etwa 75 %. Zum Einsatz kommt sie nicht allein in den Produktionsabläufen mit direktem Kontakt zum Produkt oder zu den Reaktionspartnern, sie dominiert auch in den Sekundärprozessen (Kühlung, Temperierung, Wasseraufbereitung, Abwasserentsorgung).

Die passende Normpumpe auswählen und installieren

Wann sollte sich der Betreiber für eine Normpumpe, wann für eine Blockpumpe entscheiden? Die Hydraulik beider Pumpen ist gleich. In der Leistungsfähigkeit unterscheiden sie sich also nicht. Der Hauptunterschied ist, dass die Blockpumpe wegen der fehlenden Kupplung kompakter gebaut ist. Dafür ist die Normpumpe einfacher zu warten und zu reparieren, insbesondere wenn sie mit einer Ausbaukupplung ausgerüstet ist. Generell ist eine Blockpumpe außerdem leichter. Auch die Investitionskosten sind deutlich niedriger als bei einer Normpumpe. Das liegt daran, dass diese aus mehr Bauteilen besteht.

Vielfach kommen Blockpumpen mit Schalenkupplungen zum Einsatz, die jedoch über eine geringe Wellensteifigkeit verfügen. Grundfos verwendet daher Hülsenkupplungen, bei denen die Motorwelle direkt in die Pumpenwelle eingesteckt wird. Das gemeinsame Auswuchten von Welle und Laufrad ermöglicht eine hohe Laufruhe und Lebensdauer. Bei Normpumpen müssen Motor- und Pumpenwelle getrennt ausgewuchtet werden. Es empfiehlt sich, Konstruktionen mit einer Ausbaukupplung zu nutzen.

Der Vorteil: Bei einer notwendigen Wartung oder Reparatur an der Pumpe beziehungsweise an der Dichtung bleibt der Motor auf der Motorhalterung montiert. Ein erneutes Ausrichten von Pumpenwelle und Antrieb ist dadurch unnötig. Das reduziert die Kosten für Stillstandszeiten.

Energie sparen – aber an der richtigen Stelle

Keine Frage, dass die Energieeffizienz von Pumpen ein wichtiges Thema ist. Die Bedeutung relativiert sich jedoch branchen- und einsatzspezifisch. Bei einer Brunnenpumpe zum Fördern von Grundwasser im Dauereinsatz erreichen die Energiekosten durchaus 90 % der Lebenszykluskosten. Anders sieht es bei einer Pumpe in einem industriellen Prozess mit hoher mechanischer Belastung aus: Viele Geräte arbeiten nur im Kurzzeitbetrieb. Hier betragen die Wartungs- und Instandhaltungskosten etwa 40 bis 65 % – und übersteigen damit die Aufwände für den Energieverbrauch.

Auch dies ist zu bedenken: Hocheffizienzmotoren bieten gegenüber Standardmotoren je nach Nennleistung zwar zwei bis sieben Prozentpunkte höhere Wirkungsgrade. Mit einer guten Pumpenauslegung (Arbeitspunkt nahe dem optimalen Betriebspunkt der Pumpe, hydraulisch korrekte Dimensionierung der Rohrleitungen) und einem vernünftigen Systemansatz inklusive Drehzahlanpassung kann man aber 30 bis 70 % Energie einsparen – ganz andere Dimensionen also.

Für die Standzeit einer Pumpe ist von Bedeutung, dass sie möglichst im Bereich des besten Betriebspunkts und des optimalen Wirkungsgrads arbeitet. Das ist auch der Bereich, wo die Technik insgesamt am wenigsten belastet wird, zum Beispiel durch Pulsation am Lager oder der Gleitringdichtung. Und egal ob im Primär- oder im Sekundärprozess: Der Ausfall einer einzigen Pumpe kann den Stillstand der gesamten Anlage zur Folge haben. Die dadurch entstehenden Kosten übersteigen schnell den Wert der Pumpe. Die gute Nachricht: Smarte Monitoring-Tools sind heute in vielen Fällen bereits Standard oder können mit einem vergleichsweise geringen finanziellen Aufwand nachgerüstet werden.

Die Konnektivität, das Einbinden der Pumpe in die zentrale Leittechnik oder die Kommunikation mit anderen Feldgeräten sind wichtige Kriterien für die Wahl einer Pumpe. Betreiber profitieren von der vertieften Transparenz und damit der höheren Verfügbarkeit der Anlage.
Die Konnektivität, das Einbinden der Pumpe in die zentrale Leittechnik oder die Kommunikation mit anderen Feldgeräten sind wichtige Kriterien für die Wahl einer Pumpe. Betreiber profitieren von der vertieften Transparenz und damit der höheren Verfügbarkeit der Anlage.
(Bild: Grundfos)

Wichtig ist deshalb auch die Frage der Konnektivität, das Einbinden der Pumpe in die zentrale Leittechnik oder die Kommunikation mit anderen Feldgeräten. Die höhere Transparenz und damit Verfügbarkeit der Anlage (verbunden mit einer verbesserten Produktivität) sind klare Vorteile für den Betreiber. Auch Sicherheits- und Umweltschutzaspekte spielen eine Rolle.

Die Zulässigkeit von Leckagen abklären

Ein kritischer Punkt bei konventionellen Kreiselpumpen ist die Abdichtung der Wellendurchführung am Pumpengehäuse. An ihr entweicht systembedingt immer etwas Medium – zumeist nicht sichtbar. Sicherheit bieten hierbei hermetisch dichte Pumpen wie Spaltrohrmotorpumpen und Magnetkupplungspumpen. Sie verzichten auf eine Wellenabdichtung. Im Rahmen des Variantenkonzepts für die Hochdruckpumpen-Baureihe CR offeriert Grundfos mit der Permanentmagnet-Kupplung Magdrive für CRN-Pumpen eine solche wellendichtungslose Ausführung.

Aufgrund der besonderen Motorbauform sind Spaltrohrmotorpumpen meist kostspieliger als Magnetkupplungspumpen. Muss ein kritisches Produkt verpumpt werden, stellt sich allerdings weniger die Frage nach der günstigsten Lösung. Hier geht es um die sicherste Variante. Deshalb ist eine Spaltrohrmotorpumpe die Technik der Wahl.

Zum Zeitpunkt der Bestellung einer Pumpe liegen nie ausreichend präzise Daten für ihre korrekte Auslegung vor – an diesem Faktum ist wohl kaum zu rütteln. Der Termindruck sitzt den Planern im Nacken und lässt keine Verzögerungen zu. Da auch die Pumpenhersteller nicht beliebig mit der Drehschraube „Lieferzeit“ regulierend eingreifen können, gibt es im Grunde nur einen Ausweg: Wer als Betreiber nicht mit einer überdimensionierten Pumpe leben mag, kommt um eine drehzahlregelbare Pumpe nicht herum. Um zulässige Fördermengen weder über- noch unterzuschreiten, kann man einen induktiven Mengenregler (IDM) installieren. Ansonsten sollte der Planer anbieten, nach einem Jahr Betriebszeit zu überprüfen, ob der ursprüngliche Plan in Ordnung war oder angepasst werden sollte. Eine Datengrundlage für diese Entscheidung bietet zum Beispiel der Condition Monitor von Grundfos.

* Dirk Schmitz ist Leiter Kommunikation und PR DACH bei Grundfos in 40699 Erkrath, Tel. (02 11) 9 29 69-0, infoservice@grundfos.com, www.grundfos.de

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