Automatik-Siebkorbfilter für bis zu 80 bar Krafttraining für Siebkorbfilter: Wasserkraft setzt Filter unter Druck

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Eaton Technologies GmbH Hydraulics Group Filtration Division

Speziell angepasster Automatik-Siebkorbfilter für Drücke bis zu 80 bar – In einem Schweizer Wasserkraftwerk stellt der durch Gletscherschliff und Schwebstoffe verursachten Verschleiß an den hydraulischen Steuerungsventilen übliche Filterlösungen vor eine schwierige Aufgabe. Durch den enormen Druck kommen nur ganz besondere Abscheide­lösungen in Frage...

Mit dem im Grimselsee auf 1909 Meter über dem Meer gestauten Wasser kann die Schweizer Kraftwerke Oberhasli, kurz KWO, quasi auf Abruf Energie erzeugen. Allerdings bringt die Verwendung des Gletscher- und Regenwassers ein Problem mit sich: Schwebstoffe. Der Gletscher fräst kontinuierlich feinste Steinpartikel aus dem Gebirge. Dieser Schliff wird vom Schmelzwasser in den Stausee transportiert und sammelt sich dort mit vom Niederschlag eingetragenen Schwebstoffen. Diese 25 bis 200 Mikrometer kleinen Partikel sind für die gewaltigen Turbinen der Wasserkraftwerke ein Problem und führen zu Verschleiß in den Gleitschieberventilen. Aufgrund der Fallhöhe von 670 Metern treten dabei sehr hohe Drücke auf.

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Daher sind Absetzgefäße vorgeschaltet, um den Eintrag grober Partikel zu verhindern. Mit mäßigem Erfolg: „Die Ventile mussten alle drei bis vier Monate gereinigt und repariert werden“, erklärt Franz Christen, Geschäftsleiter für Verkauf und Technik bei BT-Hydraulik, die von der KWO beauftragt wurde, eine Lösung des Problems zu finden. „Größere Absetzgefäße waren keine Alternative“, so Christen weiter. „Bei Wasserdrücken von 60, 80 oder mehr als 100 bar wären sehr große und aufwändige Gefäße erforderlich.“ Die KWO entschied sich daher, direkt vor den Steuerungsventilen Filtersysteme einzusetzen.

Die Experten des Berner Unternehmens rieten der KWO, einen Automatik-Siebkorbfilter einzusetzen. „Herkömmliche Filter verstopfen im Laufe der Zeit und müssen regelmäßig gewartet und ausgetauscht werden“, erklärt Franz Christen. „Ein sich automatisch selbstreinigender Filter ist da wirtschaftlicher.“

Das Problem: Standard-Rückspülfilter sind nicht für die hohen Drücke im Wasserkraftwerk ausgelegt. Gemeinsam mit Eaton entwickelte BT-Hydraulik den Siebkorbfilter 2596 weiter. Dieser motorgetriebene Filter ermöglicht ein kontinuierliches Entfernen von Feststoffen – allerdings standardmäßig nur in einem Druckbereich von maximal 16 bar. Doch Eaton entwickelte für die KWO eine individuelle Anpassung des Filters für Drücke von bis zu 80 bar.

Stark, stärker, Siebkorbfilter?

Dazu waren verschiedene Maßnahmen nötig: Zunächst einmal passte Eaton das Gehäuse an, indem die Wandstärke erhöht und die Deckelverschraubung wesentlich massiver ausgeführt wurde. Zusätzlich wurde die Antriebswelle mit einer Vierfach-Gleitringdichtung abgedichtet. „Eine besondere Herausforderung war es, ein Filterelement zu finden, das eine möglichst hohe Filterfeinheit bietet, den hohen Drücken widersteht und rückspülbar ist“, so Christen.

Filtration/Reducing Iron Particles

Reducing Iron Fragment Contamination: Discover the Filtration Solution That Takes the Heat

Eine verstärkte Variante der Durawedge-Filterelemente bot die Lösung: Gefertigt aus V-förmigen Edelstahldrahtprofilen sind sie schon in der Standard-Version anspruchsvollen Anwendungen gewachsen. Noch einmal verstärkt, halten sie jetzt auch den hohen Drücken im Wasserkraftwerk stand. „Allerdings musste das System noch zusätzlich angepasst werden, damit die Siebkörbe in der Rückspülphase nicht verformt werden“, erklärt Franz Christen weiter. „Denn ein Druckabbau von 60 bar zum Umgebungsdruck wäre trotz der Verstärkung problematisch gewesen.“

Dem Druck gewachsen

Die im Wasserkraftwerk eingesetzten Hochdruck-Siebkorbfilter – bisher sind es vier – wurden an die dortigen Betriebsparameter angepasst: Die Anschlussgröße beträgt bei zwei Filtern zwei, bei zwei weiteren drei Zoll, die Durchflussrate liegt zwischen 200 und 400 Litern pro Minute. Die Rückspülung wird von einer Eaton-Steuerung ausgelöst, wenn der Differenzdruck 0,8 bar erreicht. Alternativ wäre auch eine Steuerung über vorgegebene Zeitintervalle oder eine permanente Rückspülung realisierbar.

Auch wenn die Testphase des Filters auf mehrere Jahre angesetzt ist, lässt sich bereits heute feststellen: „Das Ergebnis ist sehr gut“, so KWO. „Wir hatten bisher keine Ausfälle und bezüglich der Wartung und Reinigung der Siebkörbe erfüllt das System perfekt unsere Anforderungen.“

* Der Autor ist Vertriebsingenieur bei Eaton, Nettersheim.

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