Kolbenmembranpumpe Kolbenmembranpumpe für die Gastrocknung

Für Romgaz, Rumäniens größter Lieferant für Erdgas, hat der deutsche Anlagenbauer E.M.S zwölf Gastrocknungsanlagen gebaut. Aufgrund der schwierigen betrieblichen Anforderungen musste das Unternehmen neue Pumpenlösungen finden. Konzipiert wurde eine neue Kolbenmembranpumpe.

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VERDER Deutschland GmbH & Co. KG

Pfeiffer Vacuum GmbH

JESSBERGER GmbH

Wanner International Ltd.

EMS mit Sitz in Cloppenburg ist Teil der Bilfinger Industrial Services (B.I.S) Gruppe und kann auf eine lange Vergangenheit im Gas-Anlagenbau zurückblicken, wobei die Gastrocknung dabei rund 60 Prozent ausmacht. Doch dieses 24-Millionen-Euro-Projekt stellte selbst das erfahrene Unternehmen vor neue Herausforderungen.

Es war das erste Mal, dass E.M.S schlüsselfertige Anlagen übergeben sollte. Als Hauptlieferant oblag dem Anlagenbauer die vollständige Verantwortung für die Konstruktion, Beschaffung, Produktion und Aufbau, Projektmanagement und Bauleitung.

Vier Anlagen sind direkt an Gasentnahmeleitungen aus unterirdischen Depots angeschlossen, die restlichen acht Anlagen bedienen verschiedene Lagereinrichtungen. Um Kondensationsprobleme während der harten rumänischen Winter zu vermeiden, müssen die Anlagen das Erdgas mit einem Taupunkt von -15 °C bei 40 bar liefern.

Die Technik der Absorptionstrocknung ist bereits etabliert und wird häufig eingesetzt: In einem Absorber, der nach dem Gegenstrom-Prinzip arbeitet, nimmt Tri-ethylenglykol (TEG) den Wasserdampf im Erdgas auf. Das mit Wasser angereicherte TEG wird am Boden des Absorbers ausgeschleust und anschließend regeneriert.

Das TEG wird mithilfe einer Pumpe nach oben in den Absorber gefördert. Diese ist somit ein sehr wichtiger Bestandteil der Anlage, da die Trocknung nur dann effizient gewährleistet werden kann, wenn das Glykol zuverlässig und präzise gepumpt wird. Aus diesem Grunde ist in jeder Anlage eine zweite Pumpe im Standby-Betrieb für etwaige Reparaturen oder Ausfälle installiert.

Schwächen der Kolbenpumpen

Die Fördermenge des Glykols entspricht der Menge des Gasstroms, die in den einzelnen Gastrocknungsanlagen zwischen 200 und 4000 l/h variiert. Der Gasdruck liegt zwischen 10 und 30 bar. Diese Anforderungen sind deutlich komplexer als man es von deutschen Anlagen kennt, die in das westeuropäische Versorgungsnetz eingespannt sind und so punktgenau ausgelegt werden können.

Gasmenge, Temperatur und Druck sind dabei konstant. In diesem Falle hätte E.M.S normalerweise auf Kolbenpumpen von etablierten Herstellern zurückgegriffen, die in Design und Konstruktion alle grundsätzlich sehr ähnlich sind. Sie alle sind robust und groß konstruiert und arbeiten mit mechanischer Hubverstellung.

Doch der Pumpentyp hat einen entscheidenden Nachteil: Er kann nur bedingt an verschiedene Fördermengen angepasst werden. Hierfür wären größere Umbauten in der Pumpe selbst nötig und damit verbunden auch höhere Kosten. Für das Projekt Romgaz hätte das bedeutet, dass einige der Pumpen die benötigten Fördermengen und Drücke nicht hätten realisieren können.

Ein weiteres Problem war die Geräuschemission und die Vibrationen konventioneller Kolbenpumpen. Bei diesem Projekt, wie auch bei vielen anderen, war E.M.S gehalten, die Geräuschemission von 85 auf 65 Dezibel zu senken. Die einzige Möglichkeit, dies bei Kolbenpumpen zu erreichen, wären umfangreiche Schallschutzmaßnahmen, was zusätzliche Kosten und eine noch größere Stellfläche der ohnehin schon großen Pumpen bedeutet hätte.

Kleiner und ruhiger

Während der Vorbereitungszeit wurde E.M.S vom Verdrängerpumpen-Spezialisten Verder eine Alternative zu den Kolbenpumpen vorgestellt: die hydraulisch ausbalancierte Kolbenmembranpumpe Hydracell von Wanner Engineering. Sie bietet flexible Fördermengen, kompakte Bauweise, geringere Geräuschemission und niedrige Lebenszykluskosten zusammen mit einer hohen Präzision und Zuverlässigkeit.

Aufgrund ihrer breiten Fördermengenbereiche mussten in den zwölf Gastrocknungsanlagen nur drei verschiedene Standardbaugrößen eingebaut werden, um die verschiedenen Ansprüche zu bedienen. Diese Pumpen, die G03, G10 und G25, wurden jeweils für Drücke bis 70 bar ausgelegt und konnten so zuverlässig geregelt werden, dass sie je nach Anspruch zwischen zehn und 100 Prozent ihrer Nennfördermenge realisierten.

Während konventionelle Kolbenpumpen samt Motor eine Stellfläche von etwa 2 x 2 Metern bei 1,5 Metern Höhe haben, benötigt die größte Hydracell-Pumpeneinheit inklusive Motor eine Stellfläche von 1 x 0,3 Metern bei 0,3 Metern Höhe. Die Platzersparnis konnte durch drei Faktoren realisiert werden: die einfache Konstruktion, die Energieeffizienz, da die Pumpe mit einem entsprechend kleinerem Motor auskommt und das Pumpenkopf-Design, das es ermöglicht, drei Membranen in einen Pumpenkopf zu integrieren. Diese Konstruktion führt dazu, dass sich die einzelnen Hübe überlagern und so ein praktisch pulsationsfreier Förderstrom entsteht.

Ein weiterer Vorteil gegenüber konventionellen Kolbenpumpen ist das dichtungs- und packungslose Design. Dynamische Dichtungen sind Verschleiß unterworfen und müssen entsprechend regelmäßig ersetzt und gewartet werden. Dies bedeutet erhöhte Reparaturkosten und kürzere Wartungsintervalle. Die Hydracell dagegen ist dichtungslos und sehr wartungsarm. Sie ist trockenlauffähig und kann auch dann noch zuverlässig fördern, wenn das Medium heiß und nicht schmierend ist.

Die wichtigen Einzelteile der Gastrocknungsanlage wurden bei E.M.S getestet, bevor sie nach Rumänien verschifft wurden. Vor Ort wurde der Bau der Anlagen von Vertragspartnern überwacht. Alle zwölf Anlagen wurden wie geplant pünktlich in Betrieb genommen. Von den Routine-Wartungsintervallen und wenigen kleineren Anpassungen der Anlagen nach der Inbetriebnahme abgesehen, laufen die Gastrocknungsanlagen seitdem zuverlässig.

Der erfolgreiche Abschluss des Projekts hat bei EMS zu weiteren Folgeaufträgen in Rumänien und auch in anderen Gebieten geführt. Die Hydracell-Pumpen wurden auch für diese Projekte eingeplant. Auch bei Projekten, die vorher andere Pumpentypen spezifiziert hatten, wurde die Kolbenmembranpumpe eingesetzt. Bei bestehenden Anlagen, bei denen nur eine sehr begrenzte Stellfläche zur Verfügung stand, wurde die Hydracell nachgerüstet.?

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