7 Irrtümer über Zentrifugal-Pumpen,….

Christian Wallrodt

Christian Wallrodt

… die Sie endlich über Bord werfen sollten!

Dipl.-Ing. Christian Wallrodt, seit 1999 Leiter für Technik und Verkauf bei Wernert-Pumpen GmbH, hat hier – wie er sagt – „einige Pumpenpraxis-Themen, die mir seit einiger Zeit auf der Seele brennen“, zusammengefasst.

Irrtum 1: Ist doch nur ’ne Pumpe…
Natürlich wird jeder damit berufsmäßig Beschäftigte „sein“ Produkt wichtiger nehmen, als es wirklich ist. Aber bei Pumpen hat man doch teils den Eindruck, dass sie nicht so ganz ernst genommen werden. Das mag am Preis liegen. Kostet ein Gaskompressor im Vergleich schnell einige Millionen € und ist bespickt mit Sensoren, die jeden Husten diagnostizieren, so ist die Pumpe meist im Bereich € 10.000,- angesiedelt – und damit ziemlich uninteressant. Die Pumpe lässt man „verrecken“. Daher zieht ein stetiger Strom an Reparatur-Pumpen durchs Land und in Summe kommen dann auch Millionen-Beträge zusammen. Die beiden häufigsten Praxis-Fehler sind schnell zu benennen:

  • Die Pumpe wird ohne Flüssigkeitsaustausch betrieben und heizt sich auf.
  • Oder sie wird gar ganz ohne Flüssigkeit betrieben und reibt sich heiß, wie ein Motor ohne Öl.

In beiden Fällen werden durch unzulässig hohe Temperaturen Schäden erzeugt, die nicht selten einen wirtschaftlichen Totalschaden bedingen. Oft fehlt auch in den höheren Etagen die Ingenieur-Kompetenz und so gehen Gleichgültigkeit und Unwissen eine unheilige Allianz ein.

Irrtum 2: Bessere Pumpen-Wirkungsgrade sparen richtig viel Energie (… der EU-Irrtum).
Eine Pumpe sollte in erster Linie einen guten Job machen. Dazu gehören Laufruhe, Korrosions- und Verschleißfestigkeit und natürlich die Dichtigkeit. Zusammen genommen ist das die Zuverlässigkeit – bestimmt gibt’s dafür auch einen englischen Ausdruck. Gerne kann man sich dann auch einmal den Wirkungsgrad der Pumpe ansehen. Wer allerdings richtig viel Energie einsparen will, sollte sich mit seiner Anlage beschäftigen! Die hier auftretenden Druckverluste sind die wahren Energiefresser:

  • angedrosselte Ventile,
  • enge Rohrleitungen,
  • verstopfte Filter,
  • ungünstige Leitungsführung,
  • veraltete Regelprinzipien.

Ein simples Bespiel: 150 m³/h Wasser sollen 500 m weit gefördert werden. Bisher wird eine Rohrleitung mit Innendurchmesser 125 mm genutzt. Und eine Pumpe, die dazu 22,8 kW anfordert. Eine um 5 Wirkungsgrad-Punkte bessere Pumpe benötigt nur 21,2 kW, spart also 1,6 kW ein. Nice!
Ein Rohrleitungstausch auf Innendurchmesser 150 mm dagegen spart satte 13,6 kW. Unglaublich? – aber wahr!

Irrtum 3: Der Förderstrom der Pumpe steht auf dem Typenschild.
Dort steht nur, wofür die Pumpe eigentlich gedacht ist. Der tatsächliche Förderstrom der Pumpe stellt sich allerdings immer im Zusammenspiel mit der Anlage ein, in der die Pumpe ihren Dienst verrichtet. Und der kann mitunter katastrophal von der ursprünglichen Planung abweichen, weil z. B. die Anlagenkennlinie falsch berechnet wurde. Oder die Anlage sich im Laufe der Zeit zugesetzt hat. Oder ganze Düsenstöcke im Wäscher verschwunden sind und damit auch der Gegendruck für die Pumpe. Viele Anwender setzen Pumpen auch auf völlig andere Plätze, die so nie vorgesehen waren und wundern sich dann über das Resultat: Vibrationen, Geräusche, zu viel oder zu wenig
Förderstrom, Schäden.
Also: Niemals nur die Angaben auf der Pumpe berücksichtigen – immer auch die Anlage, in die die Pumpe eingebaut werden soll.

Irrtum 4: Der Betriebspunkt lässt sich über das Druckmanometer bestimmen
Wenn dann das Kind in den Brunnen gefallen ist (Irrtum 3) heißt es als erstes: Ja, wo läuft denn jetzt die Pumpe? Mit etwas Glück sitzt dann 2 m über der Pumpe hinter Ventil und Rückschlagklappe ein Druckmanometer und nun wird daraus eine Förderhöhe bestimmt und in die Pumpenkennlinie geschaut, um über die Förderhöhe Rückschlüsse auf den Förderstrom zu ziehen. Das ist ein eher grobes und ungenaues Verfahren: Meist fehlt das saugseitige Manometer, um dann die wirkliche Druckdifferenz bestimmen zu können und der Schnitt mit der Pumpenkennlinie ist oft nur flach und damit ungenau. Mal abgesehen von den Armaturen, die vor dem Manometer den Druck noch
mindern und dem Fehler, den die Höhen der Manometer über der Pumpe verursachen können.

Die beste Methode, um den tatsächlichen Betriebspunkt zu bestimmen, ist – bei fehlenden professionellen Messgeräten – die Bestimmung der Stromaufnahme des antreibenden Elektromotors mit einer Stromzange. Daraus kann der Pumpenhersteller in guter Näherung den „Aufenthaltsbereich“ seines Produktes bestimmen. Hier wird dann von der Leistungsaufnahme der Pumpe (in Kenntnis der aktuellen Fluiddichte) auf den Förderstrom und dann erst auf die Förderhöhe geschlossen. Dabei ist der Schnitt mit der Leistungskurve scharf und führt zu guter Genauigkeit.

Irrtum 5: Der NPSH-Wert (Net Pressure Suction Head) der Anlage, das ist die Zulaufhöhe.
Aus der Praxis bekannter häufiger Fehler. Hier soll allerdings nicht erklärt werden, was der NPSHWert wirklich ist, das würde den Rahmen sprengen. Nur so viel: Der NPSH-Wert hat auch etwas mit dem Dampfdruck der zu pumpenden Flüssigkeit zu tun und spielt somit in die physikalische Chemie hinein. Für kaltes Wasser kann eine ziemlich vereinfachte Formel angegeben werden:

  • NPSH, Anlage = 10 m plus Zulaufhöhe (Ansaughöhen sind dann als negative Zulaufhöhen einzusetzen).

Beispiel: Kaltes Wasser muss aus 3 m Tiefe angesaugt werden. Der NPSH, Anlage ist also 7 m und die Pumpe sollte im Betriebspunkt auf keinen Fall über diesen Wert kommen, also immer NPSH, Pumpe kleiner NPSH, Anlage. (Diese Hilfsformel setzt übrigens voraus, dass in der Anlage keine Druckverluste auftreten, was ja – wie in Irrtum 2 ersichtlich – nicht immer zutreffen muss.)

Irrtum 6: Den Förderstrom zu verdoppeln gelingt mit Parallelbetrieb.
Tja, das scheint einleuchtend, ist aber in Wirklichkeit völlig falsch. In der Regel kann man eine Förderstromsteigerung von lediglich 10 bis 20% erwarten, wenn man die zweite Pumpe zusätzlich in Betrieb nimmt. Genaueres nur auf dem Rechenwege mit konkreter Pumpenkennlinie und der konkreten Anlagenkennlinie.

Eine wirksame Förderstromsteigerung erreicht man in der Regel nur über starke Druckerhöhung. Diese aber aus einer Zentrifugal-Pumpe heraus zu kitzeln, gelingt nur im Betrieb links vom Auslegungspunkt, also z.B. bei 60% des Nennförderstroms. Und 2 x 60% sind lediglich 120%.

Irrtum 7: Das Märchen von der instabilen Kennlinie
Pumpenkennlinien, die im oberen linken Bereich abfallen und nicht stetig nach links hochklettern, sind böse – da „instabil“. Gut, man könnte dieser Diskussion mit vorzugsweise asiatischen Kollegen ausweichen, in dem man die Pumpenkennlinien entsprechend kürzt und den abfallenden Bereich erst gar nicht darstellt. Denn dieser abfallende Bereich liegt in jedem Fall in der Teillast, und da sollten die Pumpen eh nicht betrieben werden.

Dieses Kürzen würde aber dem Fachmann nicht erlauben, die Situation vollständig zu erfassen. Er weiß nämlich, dass erst der doppelte Schnitt mit der Anlagenkennlinie (der in 99,9% der Anwendungsfälle nicht auftritt) zu einer Instabilität führen könnte. Instabil ist dann nämlich nur der linke der beiden Schnittpunkte, er wird alsbald verlassen und die Pumpe pendelt sich im rechten der beiden Schnittpunkte stabil ein.

Fazit: Dass Kennlinien nach links hin abfallen, ist durch die Theorie der Zentrifugal-Pumpen völlig einleuchtend – also kein Mangel – und für einen stabilen Betrieb kein Hindernis.

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Eine Antwort zu “7 Irrtümer über Zentrifugal-Pumpen,….”

  1. Leuchtenberger Sagt:

    Sehr guter Artikel! Entspricht absolut meinen Erfahrungen.

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