für den Weltmarkt 2015

Transcrição

VDMA
VDMA
Pumpen + Systeme
Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik
Lyoner Straße 18
60528 Frankfurt am Main
Telefon +49 69 6603-1296
Fax
+49 69 6603-2296
E-Mail [email protected]
Internet pu.vdma.org
kdv.vdma.org
Pumpen + Systeme
Pumpen und Kompressoren
Pumpen und Kompressoren für den Weltmarkt 2015
pu.vdma.org
kdv.vdma.org
vf 800315-d
mit Druckluft- und Vakuumtechnik
Inserentenverzeichnis
VAKUUMLÖSUNGEN
Für höchste Ansprüche – aus einer Hand
Vakuum ist nicht gleich Vakuum, auf die spezifischen Anforderungen kommt es an. Gemeinsam mit unseren
Kunden erarbeiten wir jede Vakuumlösung individuell und nach ihren Bedürfnissen. Dieser Prozess umfasst alle
Schritte zur Schaffung von perfekten Vakuumbedingungen. Dabei bieten wir nicht nur hochqualifizierte Produkte,
sondern auch passendes Zubehör, Anwenderschulungen und weltweiten Service.
Firmen
InternetadressePlatzierung
ALMiG Kompressoren GmbH
www.almig.de
Seite 83
Apollo Gößnitz GmbH
www.apollo-goessnitz.de
Seite 49
Gebr. Becker GmbH
www.becker-international.com
Seite 95
BEKO TECHNOLOGIES GmbH
www.beko-technologies.de
Seite 91
ITT Bornemann GmbH
www.bornemann.com
Seite 27
BORSIG ZM Compression GmbH
www.borsig.de/zm
Seite 105
K.H. Brinkmann GmbH & Co. KG
www.brinkmannpumps.de
Seite 65
Paul Bungartz GmbH & Co. KG
www.bungartz.de
Seite 59
CP Pumpen AG
www.cp-pumps.com
Seite 31
DECHEMA Ausstellungs-GmbH
www.achema.de
Seite 15
DEKRA Automobil GmbH www.dekra.de
Seite 43
FELUWA Pumpen GmbH
www.feluwa.com
Seite 25
CompAir – Gardner Denver Deutschland GmbH
www.gardnerdenver.com
Seite 87
GEA Tuchenhagen GmbH
www.gea.com
Seite 53
GRUNDFOS GMBH
www.grundfos.de
Seite 33
HAUG Kompressoren AG
www.haug.ch
Seite 101
HERMETIC-Pumpen GmbH
www.hermetic-pumpen.com
Seite 35
Kistler Instrumente AG
www.kistler.com
Seite 17
KLAUS UNION GmbH & Co. KG
www.klaus-union.de
Seite 67
KSB Aktiengesellschaft
www.ksb.de
Seite 7
KTR Kupplungstechnik GmbH
www.ktr.com
Seite 13
Leistritz Pumpen GmbH
www.leistritz.com
Seite 58
LEWA GmbH
www.lewa.com
Seite 3
Mehrer Compression GmbH
www.mehrer.de
Seite 99
MUNSCH Chemie-Pumpen GmbH
www.munsch.de
Seite 63
NEUMAN & ESSER GmbH & Co. KG
www.neuman-esser.de
Seite 85
Oerlikon Leybold Vacuum GmbH
www.oerlikon.com/leyboldvacuum
Seite 93
Pfeiffer Vacuum GmbH
www.pfeiffer-vacuum.de
U2, Seite 115
ProMinent GmbH
www.prominent.com
Seite 9
RUHRPUMPEN GmbH
www.ruhrpumpen.com
Seite 45
Überzeugen Sie sich selbst! Entdecken Sie unsere Lösungen und Applikationen unter:
Schmalenberger GmbH + Co. KG
www.schmalenberger.de
Seite 37
www.pfeiffer-vacuum-solutions.de
Sterling SIHI GmbH
www.sterlingsihi.com
Seite 19
Sulzer Pumpen (Deutschland) GmbH
www.sulzer.com
Seite 11
URACA GmbH & Co. KG
www.uraca.de
Seite 51
Pumpenfabrik Wangen GmbH
www.wangen.com
Seite 57
WILO SE
www.wilo.de
Seite 21
WITTE PUMPS & TECHNOLOGY GmbH
www.witte-pumps.de
Seite 64
Pumpen + Systeme
2
PUMPEN & SYSTEME / KOMPRESSOREN, DRUCKLUFT- & VAKUUMTECHNIK
Inhalt
Inhalt
4 Editorial: Technische Innovationen mobil abrufbar
6
Deutsche Pumpen- und Kompressorenhersteller im Jahr 2015:
Moderates Wachstum
12
Ökodesign: der VDMA als zuverlässiger
Mitgestalter von Gesetzgebungsverfahren
17 Dritte Rotating Equipment Conference in 2016
18
Industrie 4.0 – der deutsche Maschinen- und
Anlagenbau als Schlüsselindustrie
21
Zwischen Globalisierung und regionaler Differenzierung:
Chemieanlagenbau im Aufwind
23
Teil I: Pumpen & Systeme
23 Das Ende des Asynchronmotors als Pumpenantrieb?
29 E
insatz von Kreiselpumpen bei
kavitationskritischen Förderprozessen
Asynchron-Normmotoren haben an
Lüftern, Kompressoren, Pumpen und
anderem sogenannten „Rotating
Equipment“ eine über 90%ige
Marktdurchdringung erreicht. Aber
haben alternative Motorkonzepte
wirklich keine Chancen, nennenswerte Marktanteile zu gewinnen?
Seite 23
40
Thermische Simulation optimiert
die Konstruktion von Kesselspeisepumpen
47
Dosierpumpen in Labor und Industrie:
standardisiert und doch flexibel
55
Genau dosiert die Umwelt schonen
61
Internationale Großaufträge: Deutscher Mittelstand
überzeugt mit intelligenten Lösungen
70 Pumpen & Systeme:
Produkte & Anwendungen
74
Pumpen & Systeme:
Unternehmen & Anwenderbranchen
82
Teil II: Kompressoren, Druckluft-
& Vakuumtechnik
82 Neue Wege in der Flüssigkeitsringtechnik
89 Leckagefreie Bioerdgaseinspeisung in der Bioraffinerie
97 D
ifferenzdruck im Fokus:
Neue Entwicklungen in der Druckluftfiltration
Der Schadstoffausstoß durch
freies Abfackeln nicht genutzter
Erdölbegleitgase hat weitreichende
ökologische und ökonomische
Konsequenzen. Flüssigkeitsring
kompressoren helfen, Emissionen zu
vermeiden und erfüllen die globalen
Forderungen nach Energieeffizienz.
Seite 82
103
Drucklufttrocknung: Neue Technik spart Geld und Platz
110
Dünne Rohrleitungen effizient auf Dichtheit prüfen
118
xplosionsschutz für mechanische
E
Vakuumpumpsysteme in Stahlentgasungsverfahren
127Kompressoren, Druckluft- & Vakuumtechnik:
Produkte & Anwendungen
130Kompressoren, Druckluft- & Vakuumtechnik:
Unternehmen & Anwenderbranchen
138
Marken- & Messeverzeichnis
142
Impressum
143Inserentenverzeichnis
Pumpen und Kompressoren für den Weltmarkt mit Druckluft- und Vakuumtechnik 2015
Weltklasse.
LEWA ecoflow ® – das wegweisende Dosierpumpenprogramm.
Ob Chemie-, Pharma- oder Energiebranche, ob Vakuum, Hochdruck oder eine andere Anwendung: Jeder
Einsatzzweck verlangt die optimale Dosierpumpenlösung. Deshalb kombiniert das LEWA ecoflow ®-Programm
für Membran- und Kolbenpumpen verschiedene Triebwerksgrößen mit unterschiedlichen Pumpenköpfen.
Dazu kommt das Prozess-Know-how der LEWA-Experten: Unser Antrieb ist die maßgeschneiderte Lösung
vor Ort und die kontinuierliche Weiterentwicklung.
Mehr unter www.lewa.de/ecoflow
4
EDITORIAL
Pumpen- und Kompressorenhersteller:
Technische Innovationen mobil abrufbar
Liebe Kunden, liebe Leser,
Dr. Sönke Brodersen
vielfältig sind die Einsatzmöglichkeiten für Pumpen und Kompressoren.
Dosierpumpen für den umweltschonenden Einsatz in der Industrie, die
schnelle und effiziente Lecksuche an Gasversorgungsleitungen durch
Ansprühen mit Helium sowie der Einsatz von leckagefreien und hochverfügbaren Kompressoren für die Bioerdgaseinspeisung in der Bioraffinerie
sind nur drei Anwendungen, die wir in der nunmehr siebten Ausgabe
unseres Fachheftes vorstellen. Neben unserem traditionellen Printheft
„Pumpen und Kompressoren für den Weltmarkt“ gehen wir mit unserem
E-Magazine mit der Zeit. Gegenüber 2014 haben wir dieses „sprechende
Buch“ mit zusätzlichen Informationen, Video-Statements und Image
filmen weiterentwickelt. Es ist nun auch – entsprechend den Lese
gewohnheiten unserer Leser – auf mobilen Endgeräten abspielbar.
Kompetente und engagierte Autoren aus unserem Mitgliederkreis
prägen dieses Heft. Sie informieren über technische Lösungen und neue
Einsatzmöglichkeiten aus den Bereichen Pumpen + Systeme sowie
Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik. Darüber hinaus gibt es
Übersichtsartikel zu wichtigen Themen für den Maschinenbau, wie zum
Beispiel Normung und Energie. Die im Heft genannten Autoren und
Ansprechpartner stehen Ihnen für Rückfragen zu den im Magazin
beschriebenen Neuheiten und technischen Innovationen zur Verfügung.
Alexander Peters
Unsere Kompetenzmatrix, die wir in bewährter Weise neben den
Fachartikeln im Magazin veröffentlichen, ist nach Abnehmerbranchen
geordnet. So wird ein zielsicheres, schnelles Auffinden eines bestimmten
Herstellers ermöglicht. Die Leser erhalten auf diese Weise einen übersichtlichen ersten Eindruck der im VDMA E-Market unter
www.vdma-e-market.com hinterlegten umfangreichen Informationen.
Nutzern ermöglicht diese sehr erfolgreiche Online-Plattform mit über
250.000 abrufbaren Produkten, effizient und aktuell nach Herstellern zu
suchen: über Produkte und/oder Anwendungen bzw. Einsatzgebiete.
Indem Sie dem Link auf die Hersteller-Website folgen oder Ihre Anfrage
per E-Mail senden, können Sie direkt Kontakt mit dem Anbieter aufnehmen.
Auch 2015 sind der Maschinenbau und die Fachverbände Pumpen +
Systeme sowie Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik sowohl im
In- als auch im Ausland auf Messen mit eigenen Ständen vertreten.
Messehighlights im Inland sind die ComVac, Weltleitmesse für Druckluftund Vakuumtechnik, die ACHEMA, internationale Leitmesse der Prozess
industrie, und die ISH, Weltleitmesse für Bad, Gebäude-, Energie- und
5
Fotos: ClipDealer / Fotolia
EDITORIAL
Weltweit genießen die deutschen Pumpen- und
Kompressorenhersteller wegen ihrer Leistungsfähigkeit
und Problemlösungsqualität ein sehr hohes Ansehen.
Klimatechnik sowie erneuerbare Energien. Im Ausland organisiert der
VDMA mehr als ein Dutzend Gemeinschaftsstände („German Pavilion“)
mit dem Fokus auf Wasser, Abwasser, Chemie, Petrochemie sowie Öl &
Gas. Dieses Auslandsengagement ist unser aktiver Beitrag dafür, dass
unsere Mitglieder global und rechtzeitig neue Marktpotenziale erschließen können und so wettbewerbsfähig bleiben.
Auch für 2015 sind wir zuversichtlich, langjährige Partnerschaften zum
Wohle der Unternehmen weiter optimieren zu können!
Dr. Sönke Brodersen
Global Executive Officer Technology
KSB AG
Vorsitzender des VDMA-Fachverbands
Pumpen + Systeme
Alexander Peters
Geschäftsführender Gesellschafter
NEUMAN & ESSER GROUP
Vorsitzender des VDMA-Fachverbands
6
KONJUNKTUR
Moderates Wachstum
Deutsche Pumpen- und Kompressorenhersteller im Jahr 2015
Dipl.-Wirt.-Ing. Christoph Singrün und Dipl.-Volksw. Ulrike Mätje
In 2014 lagen die Hersteller von Flüssigkeitspumpen leicht unter dem
Umsatzniveau des Vorjahres. Die Hersteller von Kompressoren, Druckluftund Vakuumtechnik lagen 1 % über dem Umsatzniveau von 2013.
Für 2015 rechnen die Pumpenhersteller wieder mit 1 %, die Hersteller von
Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik mit 2 % Umsatzzuwachs.
Preisbereinigter Auftragseingang Pumpen + Systeme
Gleitender Dreimonatsdurchschnitt, preisbereinigt, Basis Umsatz 2010 = 100
Ausland
Gesamt
Inland
130
120
110
100
90
80
70
2009
2010
2011
2012
2013
2014
Abb. 1 Quelle: VDMA
Pumpen + Systeme 2013
Wichtigste Exportnationen, prozentuale Anteile
Insgesamt: 31,3 Mrd. Euro
(ohne Hydropumpen)
Deutschland 16,4 %
Flüssigkeitspumpen:
Produktion 2014 auf Vorjahresniveau
Nach Angaben des Statistischen Bundesamts
betrug in 2013 die Produktion von Flüssigkeitspumpen (ohne Hydropumpen) 4,7 Mrd. €, was
einem leichten Zuwachs (+3,3 %) gegenüber
dem Vorjahr entspricht. Das größte Stück vom
Kuchen, mehr als 40 %, ist dabei für die Kreiselpumpenhersteller bestimmt. Der Anteil der Hersteller oszillierender bzw. rotierender Verdrängerpumpen lag bei je 10 %. In den ersten drei
Quartalen 2014 belief sich die Produktion auf
3,5 Mrd. €. Dies ist ein Zuwachs von 1 % gegenüber dem vergleichbaren Vorjahreszeitraum. Für
das Gesamtjahr 2014 wird das Volumen wieder
auf 4,7 Mrd. € geschätzt.
Die unter den Mitgliedern des VDMA erhobene
Auftragseingangsstatistik für Flüssigkeitspumpen spiegelt die konjunkturelle Situation der
deutschen Pumpenhersteller wider (Abb. 1). Im
Gesamtjahr 2014 lag die Nachfrage mit einem
Minus von 3 % leicht unter dem Vorjahresniveau, wobei die Auslandsnachfrage etwas rückläufiger (–4 %) als die Inlandsnachfrage (–1 %)
war. Die Kapazitätsauslastung, ein Indikator für
die Auftragspolster, lag im Januar 2015 mit
88,8 % im „mittleren“ Bereich. Die realisierten
Umsätze lagen in 2014 mit einem Minus von
4 % ebenfalls unter Vorjahresniveau.
Sonstige 28,0 %
China 12,6 %
Mexiko 2,4 %
Dänemark 2,5 %
Niederlande 2,9 %
USA 11,8 %
Großbritannien 4,6 %
Frankreich 4,9 %
Abb. 2
Japan 5,8 %
Italien 8,3 %
Quelle: Stat. Bundesamt / VDMA
Deutschland weiterhin Exportweltmeister
In 2013 wurden nach Angaben des Statistischen
Bundesamts Flüssigkeitspumpen im Wert von
5,1 Mrd. € ausgeführt. Dieser Wert weist einen
guten Zuwachs (+6 %) gegenüber dem Vorjahr
auf. In 2014 hat Deutschland 0,8 % mehr Flüssigkeitspumpen (ohne Hydropumpen) ins Ausland geliefert als im Jahr zuvor, was einem Exportvolumen von 5,2 Mrd. € entspricht. Deutsch-
Pumpen
Armaturen
Service
ein Ziel
Technik, die Zeichen setzt
Zwei Symbole – drei Buchstaben: Die technischen Zeichen für „Pumpe“ und „Armatur“
sind eng mit „KSB“ verbunden. Wo Flüssigkeiten zu transportieren, zu regeln oder abzusperren sind, nutzen Kunden weltweit unsere Expertise. Auch Sie können auf unsere
Produkte vertrauen. Die Marke KSB steht für kompetente Beratung, exzellente Qualität
und höchste Sicherheit. Zugleich ist sie Garant für einen zuverlässigen und weltweit
verfügbaren Service. www.unseretechnik.ihrerfolg.ksb.de
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Pumpen Armaturen Service
■
■
8
KONJUNKTUR
nen Jahren stetig zurückgingen, 2013 erstmals
wieder einen Zuwachs von 25 % erreichen.
Wichtigste Abnehmerländer 2013 aus deutscher Sicht waren China, USA, Tschechien, Russland und Frankreich (Abb. 3).
Pumpen + Systeme 2013
Deutschlands wichtigste Absatzmärkte, prozentuale Anteile
(ohne Hydropumpen)
China 8,3 %
USA 8,0 %
Tschechien 8,0 %
Sonstige 44,9 %
Russland 6,8 %
Frankreich 6,8 %
Niederlande 3,8 %
Italien 3,7 %
Österreich 3,3 %
Polen 2,7 %
Abb. 3
Preisbereinigter Auftragseingang KDV
Gleitender Dreimonatsdurchschnitt, preisbereinigt, Basis Umsatz 2010 = 100
Ausland
Gesamt
Inland
180
160
140
120
100
80
60
2009
Abb. 4 2010
2011
2012
2013
2014
Quelle: VDMA
land bleibt unangefochtener Exportweltmeister:
Bei einem Welthandelsvolumen von rund 31
Mrd. € (2013) beträgt der Anteil der deutschen
Hersteller gut 16 %, mit deutlichem Abstand vor
China (ca. 13 %) und USA (ca. 12 %) (Abb. 2).
Mit insgesamt 60 % der Ausfuhren bleibt Europa
wichtigster Absatzmarkt für deutsche Flüssigkeitspumpen. Nach Europa ist der zweitgrößte
Absatzmarkt Asien, mit einer allerdings in den
vergangenen beiden Jahren stagnierenden Entwicklung. Insbesondere der Handel mit dem
mittlerweile größten Abnehmerland China, in
das fast die Hälfte aller asiatischen Exporte
geht, meldet bereits seit zwei Jahren keine wesentlichen Veränderungen. Dagegen konnten
die Ausfuhren nach Afrika, die in den vergange-
Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik:
Produktion 2014 erreicht Vorjahreswert
In 2013 wurden nach Angaben des Statistischen
Bundesamts Kompressoren, Vakuumpumpen,
Druckluftgeräte und -werkzeuge im Wert von
5,3 Mrd. € produziert. Dies entspricht einem guten Zuwachs (+8,7 %) gegenüber dem Vorjahr.
Bedeutende Anteile an der Produktion haben
Turbokompressoren mit fast 40 %, rotierende
Verdrängerkompressoren mit 17 %, Vakuumpumpen mit 15 % und Teile für Vakuumpumpen
und Kompressoren mit 11 %. In den ersten drei
Quartalen 2014 belief sich die Produktion auf
4,0 Mrd. €. Dies ist ein Zuwachs von 1 % gegenüber dem vergleichbaren Vorjahreszeitraum. Für
das Gesamtjahr 2014 wird das Volumen wieder
auf 5,3 Mrd. € geschätzt.
Bei der unter den Mitgliedern des VDMA er
hobenen Auftragseingangsstatistik lag im Gesamtjahr 2014 die Nachfrage mit einem Plus
von 3 % über dem Vorjahresniveau, wofür insbesondere die gute Auslandsnachfrage sorgte, die
die relativ schlechte Inlandsnachfrage kompensierte (Abb. 4). Die realisierten Umsätze im Gesamtjahr 2014 lagen mit 1 % nur leicht über
dem Vorjahresniveau.
Deutschland bei Exporten weiterhin auf Platz 1
Nach Angaben des Statistischen Bundesamts
exportierten die deutschen Hersteller von Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik 2013
Waren im Wert von 5,3 Mrd. €. Das entspricht
einem leichten Wachstum (+2,3 %) gegenüber
dem Vorjahr. In 2014 hat Deutschland Waren im
Wert von 5,8 Mrd. € geliefert und damit 8,8 %
mehr gegenüber dem Vorjahreszeitraum.
Der Welthandelsanteil Deutschlands liegt bei
fast 16 %, das gesamte Welthandelsvolumen
betrug 2013 insgesamt 33,8 Mrd. €. Gefolgt
wird Deutschland – wie schon im Vorjahr – von
den USA (ca. 11 %), China (ca. 9 %) und Italien
(ca. 8 %) (Abb. 5).
Europa bleibt wichtigster Abnehmer deutscher
Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik.
53 % der Exporte bleiben auf dem alten Kontinent, 80 % davon gehen in die EU. Zweitgrößte
Abnehmerregion ist Asien. Hier steht und fällt
DOSIEREN
MESSEN & REGELN
AUFBEREITEN
DESINFIZIEREN
REALISIEREN
Die weiß, was los ist.
Bevor was los ist.
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Druck zu hoch oder Luft im Dosierkopf?
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X Kavitationserkennung
X Entlüftungsautomatik
10
KONJUNKTUR
Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik 2013
Wichtigste Exportnationen, prozentuale Anteile
Deutschland 15,7 %
Sonstige 29,4 %
USA 10,9 %
China 8,9 %
Niederlande 3,3 %
Schweiz 3,8 %
Frankreich 4,5 %
Italien 7,6 %
Belgien 6,2 %
Abb. 5
Japan 6,5 %
Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik 2013
Deutschlands wichtigste Absatzmärkte, prozentuale Anteile
China 13,3 %
USA 8,1 %
Sonstige 44,5 %
Frankreich 5,9 %
Russland 4,5 %
Niederlande 2,7 %
Abb. 6
Österreich 4,3 %
Italien 3,9 %
Spanien 3,9 %
Rep. Korea 3,4 %
Die deutsche Pumpen- und Kompressorenindustrie
bleibt unangefochtener Exportweltmeister.
die Entwicklung mit der Wirtschaft Chinas, das
in 2013 über die Hälfte der Exporte in diese Region aufnahm. Die 2012 erstarkte Nachfrage
nach Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik aus Deutschland hat sowohl in Nord- als
auch in Mittelamerika in 2013 wieder spürbar
nachgelassen. Insbesondere der Rückgang der
Ausfuhren in die USA und nach Mexiko, die seit
2009 stetig gewachsen sind, wirkt sich negativ
auf die Statistik aus. Afrika hat sich auf deutlich
niedrigerem Niveau als noch 2011 stabilisiert.
Im Norden zeigen insbesondere Libyen und Marokko leichte Verbesserungen, im Süden lief das
Geschäft mit Südafrika (+7,2 %) besonders gut.
Hauptabnehmerland bleibt China mit 13 % und
lässt – wie schon in den Vorjahren – Länder wie
USA und Frankreich hinter sich (Abb. 6).
Made in Germany –
Pumpen und Kompressoren bleiben gefragt
Auch 2015 will die deutsche Pumpen- und Kompressorenindustrie ihre führende Stellung auf
dem Weltmarkt verteidigen bzw. weiter ausbauen. Der VDMA unterstützt die Unternehmen
bei ihren kontinuierlichen Anstrengungen. Mit
der in 2016 stattfindenden „3rd International
Rotating Equipment Conference – Pumps, Compressors and Vacuum Technology“ bietet der
Verband einen verstärkten Austausch mit Pumpen- und Kompressorenanwendern.
Außerdem koordiniert der VDMA die gemein
same Grundlagenforschung und beteiligt sich
regelmäßig an den „German Pavilions“, die im
Rahmen der deutschen Export
förderung auf
aussichtsreichen Auslandsmärkten vertreten
sind.
Themen, die immer mehr in den Fokus rücken,
sind nachhaltige Produktion bzw. nachhaltige
Produkte. Dies führt dazu, dass Produkte ständig weiterentwickelt werden und global konkurrenzfähig bleiben. Auch Ansätze von Industrie 4.0
gibt es bei den Herstellern der Kompressoren,
Druckluft- und Vakuumtechnik bereits.
Autoren:
Dipl.-Wirt.-Ing. Christoph Singrün
Dipl.-Volksw. Ulrike Mätje
VDMA-Fachverbände Pumpen + Systeme sowie
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12
ÖKODESIGN
Ökodesign: der VDMA als zuverlässiger
Mitgestalter von Gesetzgebungsverfahren
Dr. Andreas Foerster und Dr. Andreas Brand
Der Gesetzgebungsprozess um die EU-Ökodesign-Richtlinien hat
sich 2012 mit der Studie zu „Los 31 Kompressoren“ konkret der
Energieeffizienz von Kompressoren zugewandt. Schon seit 2004
begleitet der VDMA-Fachverband Kompressoren, Druckluft- und
Vakuumtechnik seine Mitglieder aktiv bei diesem Prozess.
Oberstes Ziel hierbei ist die aktuelle Berichterstattung zu geplanten
Umsetzungsmaßnahmen an VDMA-Mitgliedsunternehmen.
Seit 2004 und sehr intensiv seit 2012 begleitet
der VDMA-Fachverband Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik seine Mitgliedsfirmen
aktiv bei dem Gesetzgebungsprozess der Ökodesign-Richtlinie für Kompressoren. Eine übergeordnete Arbeitsgruppe im europäischen Sektorkomitee Pneurop, geleitet vom Chairman Dr.
Andreas Foerster, KAESER Kompressoren SE, und
dem Sekretariat, repräsentiert durch Dr. Andreas
Brand, VDMA, betreut den Gesetzgebungs
prozess. Ziel ist es, eine technisch fundierte Verordnung für die im Fokus liegenden Maschinen
mitzugestalten.
Deshalb haben die Kompressorenhersteller die
Vorstudie
• ENER Lot 31: Products in motor systems
outside the scope of the Lot 30 and the
Regulation 640/2009 on electric motors,
in particular compressors, including small
compressors, and their possible drives
intensiv begleitet. Sie befinden sich im offenen
Dialog mit dem Studienschreiber, den Vertretern des Direktorats Energie der Europäischen
Kommission, in deren Verantwortung diese Studie liegt, und den Vertretern der Regierungen
der nationalen Mitgliedsstaaten.
Ablauf der Vorstudie
1.
Milestone:
publication of
task 0 –
inception
report
Kick-off
meeting
lot 31
2.
Milestone:
First
stakeholder
meeting
3.
Milestone:
Second
stakeholder
meeting
Factory
tour
ACHEMA
round
tour
4.
Milestone:
horizontal
Consultation
Forum
5.
Milestone:
Consultation
Forum
(focus lot 31)
Publication
final report
tasks 1- 8
Efficiency +
sales
survey and
assessment
06.03.2012
2013
2014
14.03.2013
20.06.2012
21.08.2012
27.06.2013
27.02.2014
06.06.2014
05.05.2014
Abb. 1
23.10.2014
Quelle: VDMA
ÖKODESIGN
Ablauf des Gesetzgebungsverfahrens
Das Gesetzgebungsverfahren in „Los 31 Kompressoren“ läuft – wie für alle unter der Öko
design-Richtlinie behandelten Produktgruppen
– in zwei Phasen ab. In der ersten Phase erstellt
der Studienschreiber die Vorstudie, auf deren
Ergebnissen die zweite, politischere Phase aufbaut. Während es am Anfang noch große Einflussmöglichkeiten gab, z. B. durch Vermittlung
technischer Hintergründe und Zusammenhänge, so werden diese in der zweiten Phase
immer geringer. Inzwischen hat die Europäische
Kommission bereits einen Entwurf für eine
Umsetzungsmaßnahme erstellt, der zwar seitens der Industrie z. B. im Konsultationsforum
kommentiert werden konnte, die letztliche Entscheidung wird hier aber vor allem von der Meinung der Mitgliedsstaaten beeinflusst.
Ablauf der Vorstudie
Als Erstes erfolgte im Gesetzgebungsverfahren
eine 24-monatige Vorstudie. Während dieser
Studie hat die Pneurop-Arbeitsgruppe den Stu-
Robust und
hochflexibel
13
dienschreiber bei Erstellung der Berichte in großem Umfang durch Bereitstellung von technischem Know-how unterstützt. Beteiligt waren
zeitweise auch die Vakuumpumpen- und Prozesskompressoren-Hersteller. Den Ablauf der
Vorstudie zeigt Abb. 1.
Der VDMA Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik
begleitet seine Mitgliedsfirmen aktiv bei dem Gesetz
gebungsprozess der Ökodesign-Richtlinie für Kompressoren.
Zunächst untersuchte der Studienschreiber eine
große Bandbreite an Kompressorentypen auf
mögliche Energieeinsparpotenziale hin. Eine
erste, umfassende Bestandsaufnahme ergab,
dass Kältekompressoren (wegen ihrer Integration in Kühlgeräte, die bereits von mehreren
Ökodesign-Verordnungen erfasst werden) und
Vakuumpumpen (wegen ihres geringen Energieverbrauchs und hoher Produktvielfalt) von vornherein nicht näher betrachtet werden sollten.
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in Kompaktbauweise.
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14
ÖKODESIGN
Geschätzte installierte Energieverbräuche für verschiedene
Kompressoren
Energy installed, base 2010 (TWh/year), total is 174 TWh electric
0.025
Standard air: 24 %
Low-pressure air: 24 %
Oil-free/non-lubricated air: 20 %
32.9
Process/air, inert,noble gases: 13 %
42.4
Process/other gases: 19 %
Hobby air: 0 %
22
42.4
35.0
14 March 2013
Abb. 2
Lot 31 Electric Compressors
First stakeholder meeting
Quelle: VHK, presentation of the first stakeholder meeting
Später engte der Studienschreiber den Fokus
weiter ein, so dass Hobbykompressoren wegen
der geringen Nutzungszeiten und folglich
niedrigeren Energieverbrauchs nur in geringem
Maße untersucht wurden. Gleiches gilt für
Prozessgaskompressoren für Prozessluft, inerte
oder gefährliche bzw. toxische Gase wegen
deren extrem hoher Produktvarianz und der
bereits hohen Effizienz bei hohem Energieverbrauch durch 24-h-Betrieb (siehe Abb. 2).
Abb. 3: Regressionskurve und Mindesteffizienzgrenzwert-Kurven am Beispiel der
Schraubenkompressoren mit fester Drehzahl mit eBAT als „estimated Best Available
Technology“ und eWAT als „estimated Worst Available Technology“
Quelle: VHK, final report of tasks 6, 7, 8, Seite 82
Im Laufe der Vorstudie wurden dann aufgrund
unterschiedlicher Anforderungen und Leistungs
parameter die Anwendungsbereiche „standard
air“, „low-pressure air“und „oil-free air“ gebildet,
wobei „standard air“ am detailliertesten untersucht wurde. Dabei ist der geschätzte Energieverbrauch bei allen drei Bereichen ähnlich hoch
(siehe Abb. 2).
Im Anschluss beriet der Studienschreiber für
weitere sechs Monate die Kommission beim
Schreiben eines Verordnungsentwurfs, der sich
auf Kompressoren für den Anwendungsbereich
„standard air“ konzentriert.
Studienergebnisse
Ein wesentliches Teilergebnis der Studie war
eine Abschätzung des jährlichen Energieverbrauchs für alle in der EU-27 installierten Kompressoren in den genannten Anwendungsbereichen von ca. 174 TWh. Dies entspricht ca. 6 %
des gesamten Energieverbrauchs aller mit elek
trischem Motor angetriebenen Maschinen, der
ca. 2.780 TWh beträgt.
Aufgrund der zahlreichen unterschiedlichen
Nutzungsszenarien und der daraus resultierenden hohen Produktvarianz von Kompressoren
hat sich der Studienschreiber frühzeitig auf den
vergleichsweise übersichtlichen Anwendungsbereich „standard air“ konzentriert, in dem fast
ausschließlich öleingespritzte Schrauben- und
Vielzellenverdichter sowie (industrielle) ölgeschmierte Kolbenkompressoren vertreten sind.
Zur Unterstützung des Studienschreibers hat
die Pneurop-Arbeitsgruppe eine anonymisierte
Datenerhebung unter Beteiligung zahlreicher
wesentlicher Hersteller von öleingespritzten
Schrauben- und Vielzellenverdichtern sowie
ölgeschmierten Kolbenkompressoren durchgeführt. Dabei wurden für das Jahr 2011 und den
EU-27-Markt die verkauften Stückzahlen in vordefinierten (kombinierten) Wirkungsgrad- und
Volumenstromklassen ermittelt. Auch hier
unterstützte Pneurop den Studienschreiber bei
Auswertung der Umfrageergebnisse und der
darauf basierenden Modellentwicklung.
Basis aller weiteren Einsparungsrechnungen ist
eine auf der Datenerhebung basierende „Datenwolke“, die die Verteilung der isentropen Wirkungsgrade in Abhängigkeit der Volumenströme
bzw. Volumenstromklassen zeigt. Auf dieser
Basis wurden Regressionskurven ermittelt, aus
denen mit einem Verschiebungsfaktor unterschiedlich strenge Mindestwirkungsgradkurven
(d. h. vom Verschiebungsfaktor abhängige Min-
Frankfurt am Main · 15 – 19 June 2015
destwirkungsgrade als Funktion des Volumenstroms) abgeleitet werden können. Am Beispiel
von „Fixed speed screw standard air compressors“ sind unterschiedliche Szenarien von Mindesteffizienzwerten zu sehen, die sich auf eine
Datenwolke von Effizienzwerten verschiedener
Kompressoren beziehen (siehe Abb. 3).
Weitere Untersuchungen auf Basis der Datenerhebung zeigten, dass im Anwendungsbereich
„standard air“ generell nur geringe jährliche Einsparpotenziale bis 2030 existieren:
•
•
•
ca. 1–2 TWh/a ohne eine Verordnung, alleine
auf Basis des sogenannten BAU-(BusinessAs-Usual-)Szenarios, das der marktgetrie
benen Effizienzverbesserung durch die
Hersteller unter Einsatz erheblicher Entwicklungsressourcen entspricht
weitere ca. 1–2 TWh/a durch eine Verordnung mit „mittelschweren“ Mindest
wirkungsgraden. Dieses „mittelschwere“
Szenario entspricht einem Verbot von ca.
40 bis 50 % der 2011 in der EU-27 verkauften
Stückzahlen von Kompressoren im Anwendungsbereich „standard air“
insgesamt ca. 5 TWh/a in einem fiktiven
Szenario, in dem nur noch die Kompressoren
mit den jeweils besten 2011er-Wirkungs
graden (BAT – Best Available Technology)
zulässig wären (Verbot von ca. 90 % der in
2011 in der EU-27 verkauften Stückzahlen
von Kompressoren im Anwendungsbereich
„standard air“)
Insgesamt hat der Studienschreiber sechs unterschiedliche Szenarien analysiert, die von BAU bis
BAT reichen.
Auf dem Weg zu einer
möglichen Umsetzungsmaßnahme
Die Phase der Vorstudienerstellung ist mit Veröffentlichung der Final Reports am 6. Juni 2014
beendet worden. Seitdem befindet sich das
Thema in einer stärker politisch geprägten Phase.
In der Vergangenheit war leider festzustellen,
dass die Politik auch für Produktgruppen mit
geringen prognostizierten Einsparpotenzialen
relativ strenge Mindesteffizienzanforderungen
festgelegt hat. Diese Befürchtungen gibt es auch
für die von Los 31 betroffenen Kompressoren.
Ein entscheidungsvorbereitendes Konsultations
forum nur zu „standard air“-Kompressoren und
Mindesteffizienzgrenzwerten fand Ende Oktober 2014 statt. Beteiligt waren nicht nur die
➢ World Forum and Leading Show
for the Process Industries
➢ 3,800 Exhibitors from 50 Countries
➢ 170,000 Attendees from 100 Countries
Be informed.
Be inspired.
Be there.
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16
ÖKODESIGN
Kommission und Industrievertreter, sondern
auch Vertreter der Mitgliedsstaaten und „green“
NGOs. Pneurop ging mit dem Ziel in diese Sitzung, das Szenario BAU (Business As Usual) zu
vertreten, das eher als „Progress As Usual“
bezeichnet werden sollte, da der Wettbewerb
um immer niedrigere Lebenszykluskosten in der
Vergangenheit deutliche Effizienzverbesserungen bewirkt hat und auch weiterhin bewirken
wird.
Die Kommission stellte einen ersten Verordnungsentwurf zur Diskussion. Die darin genannten Mindesteffizienzgrenzwerte entsprechen –
bezogen auf die Produkte und die in der EU-27
verkauften Stückzahlen des Bezugsjahres 2011
der oben genannten Datenerhebung – einem
Verbot von 40 bis 50 % der verkauften Stückzahlen.
Neben der zu erwartenden Forderung der
„green“ NGOs nach hohen Grenzwerten waren
die Vertreter der Mitgliedsstaaten eher geteilter
Meinung. Das Argument, dass die EU ein „dumping ground“ für wenig effiziente Kompressoren
werden könnte, wurde von den Mitgliedsstaaten weitestgehend geteilt. Zudem wurden Forderungen aus dem Lager der „green“ NGOs und
von kleineren EU-Ländern laut, „oil-free air“ und
„low-pressure air“ mit in der Verordnung zu
regeln. Pneurop hat daher in einem weiteren
Positionspapier gefordert, wegen der technischen Varianz umfassende, gründliche Studien
zu „oil-free air“ und „low-pressure air“ durchzuführen, bevor eine Regulierung möglich ist.
Pneurop betrachtet zwar weiterhin BAU als
beste Option, adressiert jedoch die vorgenannten Diskussionen und Positionen durch den Vorschlag einer angepassten Verordnung mit
relativ niedrigen Mindesteffizienzgrenzwerten.
Obwohl diese deutlich unterhalb der Grenzwerte des aktuellen Entwurfs liegen sollten,
würden sie trotzdem einen oben genannten
möglichen „dumping ground“-Effekt vermeiden. Weiterhin würden die Hersteller gemäß der
angepassten Verordnung standardisierte und
somit vergleichbare Produktinformationen
bereitstellen, was einen Sogeffekt in Richtung
Effizienzsteigerung der Kompressoren auslösen
sollte.
Dieses Vorgehen erscheint angesichts der geringen Energieeinsparpotenziale des aktuellen
Verordnungsentwurfs und im Verhältnis zum
hohen Arbeitsaufwand und zu den hohen Investitionskosten für die Hersteller angemessen. Im
Falle von ambitionierten Grenzwerten müsste
zusätzlich eine wirksame Marktüber
wachung
installiert werden, um die Einhaltung der Effizienzstandards zu gewährleisten.
Zur Drucklegung konnten noch keine Aussagen
gemacht werden, wie die Kommission reagieren
wird und wie die Verordnung aussehen wird.
Konkrete Informationen hierzu sind frühestens
im März/April 2015 zu erwarten. In der Zwischenzeit arbeitet Pneurop an der technischen
Klärung und Präzisierung von Sachverhalten in
dem Verordnungsentwurf.
Wie geht es weiter?
Auf dem Arbeitsplan stehen nun im Weiteren
ein Impact Assessment (bis März/April 2015),
der Regulierungsausschuss (ohne direkte Industriebeteiligung) und der Gesetzesentwurf, dessen Veröffentlichung für Ende 2015 zu erwarten
ist. Im Entwurf von Oktober 2014 treten sich
verschärfende Grenzwerte am 1.1.2018 und am
1.1.2020 in Kraft. Ein Review der Verordnung ist
im Entwurf bis in maximal fünf Jahren eingeplant.
Es sieht so aus, als ob sich nach „standard air“
Studien zu „oil-free air“- und „low-pressure air“Kompressoren bald, eventuell noch in 2015,
anschließen könnten. Synergien aus der bisherigen Studie lassen sich sicherlich ziehen. Dass
diese Studien nicht einfacher werden, ist wegen
der breiten Palette verschiedenster Technologien dieser Kompressoren zu erwarten.
Auch in Zukunft hat das Thema Ökodesign für die
Kompressorenindustrie eine hohe Bedeutung.
Firmen, die diesen Prozess bisher aus der Ferne
betrachtet haben, sollten sich auf eine Beteiligung in diesem schwierigen, aber auf lange Sicht
hoffentlich lohnenden Prozess einstellen.
Autoren:
Dr. Andreas Foerster
KAESER Kompressoren SE
Chairman Pneurop
Dr. Andreas Brand
VDMA Kompressoren, Druckluftund Vakuumtechnik
Sekretariat Pneurop
INTERNATIONAL ROTATING EQUIPMENT CONFERENCE
17
Dritte Rotating Equipment Conference in 2016
Im Herbst 2016 gibt es wieder die International Rotating Equipment
Conference – Pumps, Compressors and Vacuum Technology: Zum
dritten Male werden die VDMA-Fachverbände Pumpen + Systeme und
Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik sowie der EFRC (European
Forum for Reciprocating Compressors) ihre drei Foren – das Internationale Pumpenanwenderforum, das Internationale KompressorenAnwenderforum sowie die EFRC-Konferenz – unter einem Dach v ereinen.
„2016 soll unsere Veranstaltung noch anwendungsorientierter und internationaler als im
Jahr 2012 werden“, erläutert Christoph Singrün,
Geschäftsführer Pumpen + Systeme sowie Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik, das
Konzept der englischsprachigen Veranstaltung.
Zuletzt verzeichnete die International Rotating
Equipment Conference rund 850 Teilnehmer aus
über 40 Ländern.
Der bisher schon erfolgreich praktizierte Mix
wird weiter optimiert: Neben vielen Fachbei
trägen zu aktuellen Themen rund um Pumpen,
Kompressoren sowie Druckluft- und Gassysteme wird auch wieder die Vakuumtechnik vertreten sein. In Podiumsdiskussionen werden
Experten aktuelle Fragestellungen diskutieren.
Mit potenziellen späteren Arbeitgebern in
zwanglosen Kontakt treten können Univer
sitätsabsolventen.
Begleitend zum zweitägigen Forum wird es
erneut eine technische Fachausstellung geben.
In 2012 hatten auf rund 700 Quadratmetern
mehr als 70 Firmen das gesamte Spektrum der
Pumpen-, Kompressoren-, Druckluft- und Vakuumtechnologie ausgestellt. Beibehalten wird
auch das Konzept der „Meeting Points“ innerhalb der Ausstellungsflächen. Diese hatten es
den Teilnehmern erlaubt, die Fachbeiträge weiter zu diskutieren oder Informationen über
Produktinnovationen einzuholen.
Interessenten finden unter www.introequipcon.
com weiter gehende Informationen zu der am
14. und 15. September 2016 in Düsseldorf stattfindenden Veranstaltung.
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18
INDUSTRIE 4.0
Quelle: iStockphoto / alengo
Industrie 4.0 – der deutsche Maschinenund Anlagenbau als Schlüsselindustrie
Dr. Beate Stahl
Der Erfolg von Industrie 4.0 hängt unmittelbar von der Umsetzungs
dynamik in der Industrie ab. Dafür sind forcierte Forschungsanstren
gungen, einheitliche Normen und Standards, effektiver Produkt- und
Know-how-Schutz sowie Kooperationen in der Industrie essenziell. Mit
dem Forum Industrie 4.0 bündelt der VDMA die in Branche und Verband
vorhandenen Kompetenzen, sammelt die Anforderungen des Maschinenund Anlagebaus im Kontext Industrie 4.0 und schafft Plattformen für
Zusammenarbeit und Informationsaustausch. So unterstützt das Forum
sowohl die Anwender als auch die Anbieter unter den VDMA-Mitglieds
unternehmen, den Wandel hin zur Fabrik der Zukunft aktiv zu gestalten.
Der deutsche Maschinen- und Anlagenbau
steht im Mittelpunkt von Innovations- und Technologienetzwerken. Er integriert neueste Technologien in Produkte und Prozesse und behauptet so seine technologische Führungsposition.
In den vergangenen Jahren hat hier insbesondere die Integration von IT und Software eine
wachsende Bedeutung erfahren. Bereits heute
entfallen etwa 30 Prozent der Herstellkosten für
ein Maschinenbauprodukt auf IT- und Automatisierungstechnik – Tendenz steigend.
Mit Industrie 4.0 werden die IT- und Internettechnologien noch stärker in die Produkte und in
die Fabriken eindringen. Eine Verschmelzung der
virtuellen Welt der IT mit der realen Welt der
Produktion wird stattfinden. Menschen, Maschi-
INDUSTRIE 4.0
nen, Produktionsmittel und Produkte werden in
Zukunft direkt und eindeutig identifizierbar
miteinander kommunizieren.
Aktuell befindet sich Industrie 4.0 noch in einer
Orientierungs- und Erprobungsphase. Deutsche
Maschinen- und Anlagenbauer zeigen anhand
von ersten Prototypen und Demonstratoren, die
vielfach aus dem Forschungsbereich kommen,
erste bereits realisierte Produkte und Lösungen.
Dabei reicht das Spektrum von offenen und
intelligenten Automatisierungskomponenten
über Internettechnologien in der Produktion bis
hin zu Industrie-4.0-orientierten Maschinenund Produktionsanlagen.
Die Realisierung von Industrie 4.0 wird nicht
kurzfristig, sondern in einem schrittweisen, evolutionären Prozess stattfinden. Dabei bietet
Industrie 4.0 die Chance, neue Potenziale in der
industriellen Produktion zu erschließen, die für
den Erfolg im globalen Wettbewerb von entscheidender Bedeutung sein werden. Stich-
19
worte hierbei sind Energie- und Ressourceneffizienz, Flexibilität und Individualisierung sowie
Optimierung von Kosten und Geschwindigkeit.
Gerade für das Thema Losgröße 1 ist das wichtig.
In Forschung und Entwicklung investieren
Forschung entscheidet maßgeblich darüber, ob
sich die deutsche Industrie im internationalen
Wettbewerb als Leitanbieter von Industrie-4.0Lösungen etablieren kann. Hier ist der deutsche
Maschinen- und Anlagenbau gut aufgestellt:
In der vorwettbewerblichen Gemeinschafts
forschung kooperieren deutsche Unternehmen
mit über 200 nationalen und europäischen
Forschungsinstituten. Zahlreiche Plattformen

ermöglichen den Wissenstransfer aus der Verbundforschung heraus und vermitteln Einblicke
in die Innovationsstätten deutscher Hochschulen zum Thema Industrie-4.0-Forschung. So wird
der Transfer von der Forschung und Entwicklung
auf den betrieblichen shop floor gelingen.
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verhindert Schäden
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20
INDUSTRIE 4.0
Standards sind der Schlüssel
Industrie 4.0 bedeutet Kommunikation auf der
Grundlage einheitlicher Daten. Dabei geht es
um die Vernetzung von Unternehmen, Anlagen
und Komponenten von Herstellern und Kunden.
Ein gemeinsamer Kommunikationsstandard ist
für die erfolgreiche Umsetzung von Industrie
4.0 zwingend. Deutsche Normen und Standards
öffnen die Märkte. Sie werden von fachkundigen Vertretern des deutschen Maschinen- und
Anlagenbaus maßgeblich mitgestaltet. So werden Produkt- und Herstellungsinformationen
von Unternehmen, Anlagen und Komponenten
weltweit verstanden.
Industrie 4.0, dieser Begriff steht für die vierte
industrielle Revolution. Nach Mechanisierung,
Elektrifizierung und Einzug von Software und
Automatisierungstechnik in die Produktion soll
bei Industrie 4.0 eine Verknüpfung von IT,
Internet- und Produktionstechnologie erfolgen.
Security als Erfolgsfaktor
Der Schutz von Daten und Know-how unter
nehmensübergreifender Fertigungsprozesse ist
essenziell. Ohne „Security“ ist Industrie 4.0
undenkbar. Es gilt daher, den automatisierten
Datenaustausch vernetzter P
roduktionssysteme
sicher und zuverlässig zu gestalten, die eindeutige Identifizierung der Prozessakteure zu kon
trollieren und das Know-how von Produkten,
Verfahren, Maschinen und Anlagen zu schützen.
Eine VDMA-Umfrage bei Produktionsverantwortlichen hat deutlich gemacht, dass die Risiken heute eher beim Faktor Mensch liegen. Die
Sensibilisierung und Ausbildung der Mitarbeiter
in Bezug auf Security ist deshalb eine wichtige
Maßnahme.
http://industrie40.vdma.org
Der Mensch im Mittelpunkt
Aber nicht nur für die Security ist der Mensch
von entscheidender Bedeutung. Wie kaum eine
andere Industrie steht der deutsche Maschinenund Anlagenbau für die Fähigkeit, technisches
Wissen und Können in hochanspruchsvolle Produkte umzusetzen. Damit ist er ein Synonym für
deutsche Ingenieurskunst – und das zu Recht,
denn mit einem Anteil von 17 Prozent ist der
Maschinenbau der größte Ingenieurarbeitgeber
in Deutschland.
Auf dem Weg von der automatisierten zur autonomen Produktion werden sich die Aufgaben
der Mitarbeiter im Produktionsprozess nachhaltig verändern. Neue intelligente Bedienungsund Assistenzsysteme, die die tägliche Arbeit
unterstützen, benötigen neue Kompetenzen.
Deutsche Ingenieure und Facharbeiter verfügen
hier über optimale Voraussetzungen, diesen
Anforderungen gerecht zu werden.
VDMA unterstützt seine Mitglieder
Der VDMA war von Beginn an an der Diskussion
um Industrie 4.0 maßgeblich beteiligt und hat
gemeinsam mit dem ZVEI und BITKOM die
„Plattform Industrie 4.0“ ins Leben gerufen. Ziel
dieser Plattform war es, die wirtschaftliche
Umsetzung von Industrie 4.0 voranzutreiben
und den Produktionsstandort Deutschland zu
stärken.
Industrie 4.0 ist aber nicht nur ein Thema der
Großindustrie, sondern muss auch für kleine
und mittelständische Unternehmen wirtschaftlich und nutzbringend umsetzbar sein. Um die
potenziellen Anwender, den überwiegend mittelständisch geprägten Maschinen- und Anlagenbauer in Deutschland, stärker einzubinden
und zu unterstützen, hat der Verband das
„VDMA-Forum Industrie 4.0“ ins Leben gerufen.
Das Forum besteht aus einem interdisziplinären
Team von VDMA-Experten, die sich als Berater
und Dienstleister verstehen. Sie unterstützen
die VDMA-Mitglieder in den für Industrie 4.0
maßgeblichen Handlungsfeldern Forschung,
Standardisierung, IT-Sicherheit, Produktions
organisation, rechtliche Rahmenbedingungen
und Qualifizierung der Mitarbeiter.
Autor:
Dr. Beate Stahl
VDMA-Forum Industrie 4.0
Frankfurt am Main
CHEMIEANLAGENBAU
21
Zwischen Globalisierung und regionaler Differenzierung:
Chemieanlagenbau im Aufwind
Dr. Thomas Scheuring
Der Chemieanlagenbau boomt. Dabei bewegt er sich im Spannungsfeld zwischen
Investitionen für Jahrzehnte und kurzfristigen Entwicklungen an den Rohstoffmärkten,
die teils geradezu revolutionäre Auswirkungen haben.
Schiefergas, Zucker oder doch lieber Kohle? Wer
derzeit eine Chemieanlage bauen will, hat die
Qual der Wahl. Denn die jüngste Rohstoffrevolution kommt nicht global daher wie einst der
Übergang von Holz zu Kohle zu Öl. Vielmehr differenzieren sich regionale Märkte aus, auch
getrieben durch politische Vorgaben: Während
in China die Kohlechemie eine Renaissance
erlebt und die US-Wirtschaft geradezu euphorisch auf den Schiefergas-Boom reagiert, suchen
Brasilien und Südostasien nach Einsatzmöglich-
keiten für ihre nachwachsenden Rohstoffe.
Europa hingegen schwankt zwischen Bioökonomie, Energiewende und fossilen Rohstoffen.
Globale Chemieunternehmen reagieren darauf
mit einer Diversifikation ihrer Technologien und
ihrer Investments. Nicht „entweder – oder“, sondern „sowohl als auch“ heißt die Devise, und so
wird am einen Standort in riesige Crackerkapazitäten investiert, während am anderen ein
Joint Venture für die Verarbeitung nachwachsender Rohstoffe ins Leben gerufen wird.
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22
CHEMIEANLAGENBAU
Den Anlagenbau kann es freuen, denn nach wie
vor gilt: In der Chemie wird nicht gekleckert,
sondern geklotzt. Ob Ludwigshafen oder Dormagen, Al Jubail oder Freeport – weltweit haben
Chemiekonzerne wie BASF, Bayer oder Dow riesige Projekte angeschoben. Allein der Branchenprimus BASF hat sich vorgenommen, den
Umsatz von derzeit rund 74 Milliarden Euro auf
110 Milliarden Euro im Jahr 2020 zu steigern.
Um diese Zahl Realität werden zu lassen, investiert das Chemieunternehmen jährlich rund vier
Milliarden Euro in neue Anlagen. Beim Rivalen
Dow sind ähnliche Entwicklungen im Gange:
Derzeit hat das US-Chemieunternehmen gleich
mehrere Mega-Projekte im Bau. Am saudischen
Industriestandort Al Jubail stampft der Chemiemulti gemeinsam mit dem Ölkonzern Saudi
Aramco für rund 10 Milliarden Euro den Petrochemiekomplex Sadara aus dem Wüstenboden.
Gleichzeitig hat Dow im Juni im texanischen
Freeport mit dem Bau eines 1,3 Milliarden Euro
teuren Ethancrackers begonnen, der ab 2017
jährlich 1,5 Millionen Tonnen Kunststoff- und
Elastomerprodukte liefern soll.
Doch die positive Entwicklung bringt sowohl für
die Investoren aus der Chemie als auch für die
Auftragnehmer im Anlagenbau zahlreiche Herausforderungen mit sich. Die einzelnen Projekte
werden immer größer; das bedeutet für die
Anbieter neben den Herausforderungen, die
entsprechenden Abwicklungskapazitäten bereitzuhalten, auch, dass sie erhebliche finanzielle
Risiken schultern müssen. Das hat mit dazu beigetragen, dass sich die extrem aggressiv agierenden Wettbewerber aus Südkorea und China
in den vergangenen Jahren einen erheblichen
Teil der Großprojekte im Mittleren Osten sichern
konnten. Allerdings hat manches Unternehmen
dafür mittlerweile einen hohen Preis bezahlt:
Beim südkoreanischen Anbieter Daelim brach
2013 das Betriebsergebnis gegenüber dem Vorjahr um mehr als 90 Prozent ein. Samsung
Engineering musste sogar einen Verlust in Höhe
von über 220 Millionen Euro verbuchen. Der
EPC-Anbieter wurde am 1. Dezember 2014 mit
der Schiffbausparte Heavy Industries verschmolzen werden. Chinesische Unternehmen
sind dagegen nach wie vor nicht nur mit hoher
Risikobereitschaft, sondern auch mit attraktiven
Finanzierungskonzepten im Markt unterwegs.
Anlagenbau-Anbieter aus den westlichen Industrienationen setzen neue Technologien dagegen,
die gleichzeitig die Produktivität steigern können.
Standardisierung und Modularisierung gehören
zu den Stichworten, die auf Fachtagungen seit
längerem diskutiert werden und zunehmend Einzug in die Praxis halten. Nach einer Studie des
VDMA und des Beratungsunternehmens Maexpartners lassen sich durch eine konsequente
Modularisierung beim Engineering von Anlagen
im Durchschnitt Einsparungen von 15 % erzielen.
Die Fehlleistungs- und Gewährleistungskosten
können sogar um 23 % reduziert werden.
Und der Trend birgt noch mehr Potenzial als
„nur“ die Kostenersparnis. Angesichts der Differenzierung der Rohstoffbasis gehen immer
mehr Studien davon aus, dass die Zukunft den
flexiblen Anlagen gehört, die sich schnell
umrüsten lassen und mit Schwankungen
sowohl in der Energieversorgung als auch beim
Rohstoffangebot umgehen können. Modularisierte Anlagen könnten genau das bieten, indem sie je nach Ausgangslage unterschiedliche
Verfahren für die Produktion mit unterschiedlichen Ausgangsmaterialien einsetzen.
Was heute noch wie Zukunftsmusik klingt, ist
für die strategischen Entwickler in den Unternehmen gar nicht mehr so weit weg. „Es wird
zukünftig nicht mehr ideal sein, eine Anlage
mehr als 8.000 Stunden Strich zu fahren“, sagt
dazu Prof. Dr.-Ing. Martin Strohrmann, Vorsitzender von ProcessNet, der deutschen Plattform für
Verfahrenstechnik von DECHEMA und VDI-GVC.
Stattdessen müssen neue Konzepte schwankende Energiepreise und Rohstoffqualitäten
berücksichtigen – mit Auswirkungen bis hin in
den Bereich Wasser- und Abwassermanagement, wo Zusammensetzungen dank Prozess
analytik in Echtzeit erfasst werden und die Behandlung entsprechend gesteuert werden muss.
Für die Chemieindustrie und den Anlagenbau
mit ihren langen Investitionszyklen stellen die
aktuellen kurzfristigen Veränderungen eine Herausforderung dar. Wohin die Reise geht, scheint
nicht bis ins Letzte vorgezeichnet. Gefragt sind
umso mehr Innovationskraft und Flexibilität im
Denken, um die Herausforderungen anzunehmen und die Chancen zu nutzen.
Ausführlichere Informationen zu den aktuellen
Entwicklungen im Anlagenbau liefert unter
anderem der ACHEMA-Trendbericht „Anlagenbau“, der unter www.achema.de zur Verfügung
steht.
Autor:
Dr. Thomas Scheuring
Geschäftsführer
DECHEMA Ausstellungs-GmbH, Frankfurt a. M.
Der seit 100 Jahren bekannte Stator eines Asynchronmotors ist auch aus heutiger Sicht noch eine perfekte Konstruktion.
Foto: KSB
Das Ende des Asynchronmotors als Pumpenantrieb?
Dipl.-Ing. Daniel Gontermann und Dr.-Ing. Manfred Oesterle
Asynchron-Normmotoren haben an Lüftern, Kompressoren,
Pumpen und anderem sogenannten „Rotating Equipment“ eine
über 90%ige Marktdurchdringung erreicht.[1] Erst die wachsende
edeutung des Themas Energieeffizienz nagt etwas an dieser
B
dominanten Stellung. In Robustheit und Preis bleibt der
Drehstrom-Käfigläufer allerdings noch unschlagbar. Aber
haben a
lternative Motorkonzepte als Universalantrieb wirklich
keine Chancen, nennenswerte Marktanteile zu gewinnen?
INNOVATIONEN & TRENDS
Quelle: KSB
24
Quelle: KSB
Abb. 1: Der Wirkungsgrad eines IE3-Asynchronmotors erreicht am Nennpunkt
(hier 1.500 1/min / 7,5 kW) hohe Wirkungsgrade.
Messung: Prof. Edgar Stein, FH Kaiserslautern, 2011
Abb. 2: Der Wirkungsgrad eines Synchron-Reluktanzmotors erreicht auch bei
Teillast sehr gute Werte (Bsp.: 1.500 1/min / 7,5 kW).
Messung: Prof. Edgar Stein, FH Kaiserslautern, 2011
Historie
Seit Einführung der ersten serienmäßig her
gestellten Asynchronmotoren im Jahr 1889
durch die erst zwei Jahre zuvor gegründete
Allgemeine Electricitäts-Gesellschaft (AEG) mit
ihrem damaligen Chefkonstrukteur Michail
Doliwo-Dobrowolski beherrscht der dreiphasige
Drehstrom-Induktionsmotor mit Käfigläufer
nahezu alle antriebstechnischen Einsatzgebiete. Ausnahmen bilden lediglich die Servotechnik und integrierte Motoren, die keiner Normung unterliegen. Die bis heute ungebrochene
Dominanz ist sicherlich zu einem Gutteil darauf
zurückzuführen, dass zum Anlauf an einem
Drehstromnetz keine technischen Hilfsmittel
erforderlich sind. In Analogie zur Erfindung von
Mobiltelefonen und dem damit einhergehenden Ausbau der Mobilfunknetze wurden seit ca.
1890 in vielen Ländern die auf die Pionierleistung von Galileo Ferraris und Nikola Tesla be
ruhenden Drehstromnetze ausgebaut und die
zentralen Dampfmaschinen mehr und mehr
durch den dezentralen robusten und netzanlauffähigen Asynchronmotor verdrängt. Durch
Wettbewerbskräfte und die Faszination für die
neue Technologie motivierte Entwicklungsbemühungen führten zu einer massiven Erhöhung
der Nennleistung, zu einer Optimierung von
Rundlaufeigenschaften, einer Reduzierung von
Geräuschen und zu einer Erhöhung des Wirkungsgrades bis in Regionen von über 90 %. Im
Zuge der Gründung und des Aufbaus von Normenausschüssen seit etwa 1920 erfuhr der
Asynchronmotor eine insbesondere seine äußeren Maße betreffende Normierung, um Austauschbarkeit zu gewährleisten. Gleichstrommaschinen, die sich aufgrund ihrer einfacheren
Regelbarkeit trotz höheren Wartungsaufwandes in bestimmten Anwendungen mit hoher
erforderlicher Regelgüte hielten, wurden im
Zuge des Aufkommens der hochdynamischen
Vektorregelung spätestens in den 1980er-Jahren vom Asynchronmotor mit Frequenzumrichter verdrängt. So bildete sich schließlich ein
Standardantrieb aus, der aufgrund von Wettbewerbsdruck heute auf dem Weltmarkt nur
etwas mehr als seine Selbstkosten erlöst.
Die Effizienz rückt in den Fokus
Erst im Jahr 1998 – gut 100 Jahre nach seiner
Erfindung – wurde, auf europäischer Ebene
durch die CEMEP getrieben, erstmals eine für
Hersteller von Asynchronmotoren freiwillige
Verpflichtung zu deren Mindestwirkungsgraden
PUMPEN & SYSTEME
verabschiedet. Die als „Eff-Klassen“ seither
bekannten Gütesiegel sollten dem Verbraucher
den Unterschied zu ineffizienten Billiglösungen
deutlich machen, die zugunsten noch geringerer Preise weniger sogenannte „aktive Materialien“ (d. h. Kupfer als Leiter für den elektrischen
Strom bzw. Eisen als Leiter für den magnetischen Fluss) verwendeten. Seit Einführung dieses freiwilligen Standards haben Motoren der
niedrigsten Effizienzklasse (Eff3) nahezu keinen
Absatz mehr finden können. Als wirtschaftlicher
Marktstandard hat sich auf diese Weise bis
2009 mit einem Anteil von über 80 % [2] die Effizienzklasse 2 etabliert. Hier schien also das
„natürliche Gleichgewicht“ zwischen Materialeinsatz und Effizienz zu liegen. Der sogenannte
Eff1-Motor konnte durch die Initiative der CEMEP
bis 2009 nur 17 % Marktanteil gewinnen.
Klimaschutz für alle
Etwa zehn Jahre später trieb die International
Electrotechnical Commission, kurz IEC, die Erar-
25
beitung eines international einheitlichen Systems zur Kennzeichnung der Effizienz von Asynchron-Normmotoren voran und verabschiedete
Ende 2008 die Norm IEC 60034-30 mit 4 sogenannten„IE-Klassen“ und einem zugehörigen
vorher festgelegten Teststandard zu deren
Seit seiner Einführung im Jahr 1889 beherrscht
der dreiphasige Drehstrom-Induktionsmotor
fast alle antriebstechnischen Einsatzgebiete.
Nachweis. Parallel zu dieser Entwicklung geriet
der Drehstrommotor in den Fokus der EU-Gesetzgebung. Umfangreiche Studien der Europäischen Kommission hatten gezeigt, dass Elektromotoren in der Industrie mit einem Anteil von
49 % die größte Gruppe von Verbrauchern elek
trischer Energie sind.[3] Die Klimaschutz-Ziele
verfolgend, lag so der Schluss nahe, dass Einspa-
MULTISAFE Doppel-Schlauchmembranpumpen
für abrasive, aggressive und toxische Medien
Menge bis 1.000 m3/h
Druck bis 500 bar
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Filterpressen und Kohlevergasungsanlagen
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| Entsorgung von Flug- und Bodenasche
| Pipeline Transport
| Nassoxidation
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Quelle: REEL S.r.l., Ponte di Nanto
26
Abb. 3: Patentierter Schnitt des Rotorblechs eines
Synchron-Reluktanzmotors nach Prof. A. Vagati
Quelle: KSB
rungen bei dieser Gruppe von Verbrauchern
einen großen Hebel darstellen würden. Auf
Basis der IEC 60034-30 wurde so zur Durch
führung der sogenannten Ökodesign- oder
ErP-Richtlinie 2009/125/EG die EU-Verordnung
Nr. 640/2009 (seit Januar 2014 in Verbindung
mit Nr. 4/2014) erlassen, die zunächst eine verbindliche Einführung von IE2-Motoren vorsah
und seit 1. Januar 2015 einen Mindestwirkungsgrad für ungeregelte Motoren von 7,5 bis 375
kW auf IE3-Niveau vorschreibt, was nur mit
Abb. 4: „Der Synchron-Reluktanzmotor
erlebt als IE4-Antrieb seine Renaissance“
(hier im IEC-Normgehäuse nach EN 50347)
deutlich höherem Materialeinsatz erreicht werden kann. Als Alternative ist ein drehzahlgeregelter Betrieb von IE2-Motoren zulässig. Für
2017 ist eine Ausweitung auf den Bereich 0,75
bis 5,5 kW geplant. Über die Wirtschaftlichkeit
des Einsatzes von IE3-Motoren gibt es immer
wieder lebhafte Diskussionen.
Aufgrund der Tatsache, dass bei der Erarbeitung
der Verordnung durch den Einbezug von Fachleuten nicht zu vernachlässigen war, dass das
größte Einsparpotenzial nicht in den Motoren
selbst, sondern in einer bedarfsgerechten Fahrweise im Hinblick auf die von den Motoren
angetriebenen Maschinen und Prozesse liegt,
wird als Alternative zum IE3-Niveau ein Frequenzumrichter am IE2-Motor zulässig sein, mit
Hilfe dessen eine Drehzahlregelung ermöglicht
werden kann.
Sind wir auf Erfolgskurs?
Aus Analysen im Anlagenbestand ist bekannt,
dass viele Motoren nicht an ihrem Bemessungspunkt, sondern zum einen weit unterhalb ihres
Nennleistungsvermögens und zum anderen in
veränderlichen Arbeitspunkten betrieben werden. So liegt in Europa die mittlere Auslastung
der Motoren bei gerade einmal 60 % der Nennlast.[4] Viele Organisationen, die sich fachlich mit
Energieeffizienz von Anlagen auseinandersetzen, wie z. B. die Deutsche Energie-Agentur (dena)
weisen auf dieses Problem der Überdimensionierung hin und raten stets zur Systemoptimierung.[5] Die EG 640/2009 auf Basis der IEC 6003430 betrachtet allerdings allein den Bemessungspunkt und macht keine Unterschiede für
Anwendungen mit geringer jährlicher Betriebsstundenzahl (z. B. Antrieb für eine Feuerlöschpumpe). Zwar ist davon auszugehen, dass ein
IE3-Motor auch bei Teillastbetrieb eine höhere
Effizienz als ein IE2-Motor aufweist, der dauerhafte Betrieb abseits des Nennpunkts stellt aber
per se ein Optimierungspotenzial dar (Abb. 1).
Die Komplexität der angetriebenen Prozesse
lässt es naturgemäß leider nicht zu, mittels
einer kompakten Richtlinie einen generell effizienten Betrieb von Motoren sicherzustellen.
Wichtiger für die Erreichung der Klimaschutz-Ziele ist daher also, dass die Planer und
Betreiber die weit umfangreicheren Ratgeber
zum effizienten Design von Anlagen beherzigen
und sich kritisch mit den Vor- und Nachteilen
unterschiedlicher Antriebskonzepte auseinandersetzen.
PUMPEN & SYSTEME
Welche Alternativen gibt es?
Seit Jahren kommen in Anwendungen mit bis zu
etwa 10 kW Nennleistung auch Synchronmotoren zum Einsatz, die deutlich höhere Teillastwirkungsgrade haben. Nachteile dieser Antriebe
sind jedoch die fehlende Netzanlauffähigkeit
und die Tatsache, dass in der Regel Magnete mit
hoher Leistungsdichte im Rotor benötigt werden, wie z. B. Permanentmagnete aus Neodym-Eisen-Bor. Obwohl die Magnetwerkstoffe
zum Teil nur geringe Mengen sogenannter Seltener Erden als Zusatzstoff enthalten, werden
Motoren ab 10 kW aufgrund des benötigten
Materialvolumens verglichen mit der einfachen
Asynchronmotorkonstruktion unwirtschaftlich.
Hinzu kommt, dass die Skaleneffekte bei der
Herstellung deutlich geringer sind und die Seltenen Erden, die heute unter nicht gerade umweltfreundlichen Bedingungen zu 95 % in China
abgebaut werden, gerade in den letzten Monaten alles andere als preisstabil waren.[6] Die
Problematik der bei Synchronmotoren notwendigen Anlaufhilfe (z. B. Sanft-Starter oder Fre-
27
quenzumrichter) wurde inzwischen vielfach
durch Hybridformen von Asynchron- und Synchronprinzip ausgeglichen. Durch Einbringung
eines Anlaufkäfigs in den Permanentmagnetrotor kann ein asynchroner Hochlauf mit anschließendem In-Tritt-Fallen realisiert werden.
Zukünftig könnte durch den ohnehin zunehmenden Anteil geregelter Antriebe die Synchronmaschine auch ohne diese Hybridform die
dominante Position des Asynchronmotors im
Markt schwächen. Wo immer ein Umrichter aus
Anwendungssicht Sinn macht, ist die Netzanlauffähigkeit des Käfigläufers überflüssig. Aufgrund des bei Teillastbetrieb deutlich höheren
Wirkungsgrades (Abb. 2) würde eine verpflich
tende Einführung von Synchronmotoren auf
jeden Fall nachweislich höhere CO2-Einsparungen mit sich bringen als die Einführung von
IE3-Asynchronmotoren.
Wenn nur die Magnete nicht wären?!
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28
ren ein Patent für einen Rotor erteilt, der sich
nur über die entlang räumlicher Achsen unterschiedliche magnetische Leitfähigkeit im Ständerfeld ausrichten kann. Lange blieb dieses
Motorkonzept ungenutzt, obwohl es konstruktiv bestechend einfach ist. Erst die Verfügbarkeit
günstiger Frequenzumrichter zur stabilen Regelung solcher Motoren, die höhere Bedeutung
weniger Prozentpunkte im Wirkungsgrad und
die Einstufung der Seltenen Erden als „Kritischer
Rohstoff“ (zuletzt im November 2011 durch
eine Studie der KfW-Bank[7]) verhelfen dieser
Technologie zu einer Renaissance.
Die Funktionsweise des
Synchron-Reluktanzmotors[8]
Während das Wirkprinzip von Asynchronmotoren und Permanentmagnet-Synchronmotoren
weithin bekannt ist, wird der Synchron-Reluk
tanzmotor (SynRM) häufig mit dem weniger
effizienten und zumeist nicht ruckfrei laufenden
„Switched Reluctance-Motor“ (SR) verwechselt.
Ein Synchron-Reluktanzmotor besteht aus
einem Stator (Ständer) mit dem gleichen Aufbau wie der eines handelsüblichen 4-poligen
Asynchronmotors mit verteilten Wicklungen.
Der Rotor (Läufer) ist zur Vermeidung von Wirbelströmen ein Blechpaket aus Elektroblechen,
die eine besondere Blechschnittgeometrie mit
Flussleit- und Flusssperrabschnitten aufweisen.
In der magnetischen Vorzugsrichtung des Blechpakets tritt ein geringer magnetischer Widerstand auf und der magnetische Fluss wird im
Eisen gut geführt. Rechtwinkelig dazu behindert
der mit Luft gefüllte Sperrschnitt den magnetischen Fluss. Von Vorteil für den Rundlauf des
SynRM ist ein Blechschnitt gemäß US-Patent
5.818.140 von A. Vagati, Turin, aus dem Jahr
1998 (Abb. 3). Die in den Ständernuten verteilte
Wicklung erzeugt bei Speisung mit einem Drehstrom ein im Luftspalt des Motors umlaufendes
Drehfeld. Bei Speisung über einen Frequenz
umrichter lässt sich die Drehzahl von null bis zur
Betriebsdrehzahl hochführen und während des
Betriebs verstellen. Beim Einschalten des
Umrichters synchronisiert sich der Läufer, fällt
„in Tritt“ und folgt synchron dem umlaufenden
Drehfeld. Über eine geeignete Rotorlageregelung im Frequenzumrichter wird sichergestellt,
dass insbesondere bei Lastwechseln der Rotor
nicht „außer Tritt“ fällt.
Synchronmotoren: eine Alternative
Es ist eher unwahrscheinlich, dass Synchronmotoren tatsächlich langfristig den „guten alten“
Asynchronmotor gänzlich verdrängen werden.
Fest steht aber, dass Synchronmotoren gerade
bei Teillastbetrieb einen deutlich höheren Wirkungsgrad erzielen. In den vielen Anwendungen, in denen nicht konstant das Nennmoment
und die Nenndrehzahl erforderlich sind, können
Synchronmotoren daher auch bei heutiger
Preisstellung eine interessante Option darstellen. Fakt ist auch, dass eine noch weitere Verschärfung der Mindestwirkungsgradanforderungen in Richtung IE4 oder gar IE5, wie sie die
IEC 60034-30 Ed. 2 bereits andeutet, mit hoher
Wahrscheinlichkeit einen technologischen
Wandel – hin zu Synchronmotoren – nach sich
ziehen würde. Für die breite Masse der Anwendungen sind dann sicher Lösungen zu favorisieren, die ohne Magnete auskommen: so wie der
Synchron-Reluktanzmotor (Abb. 4).
Autoren:
Dipl.-Ing. (FH) Daniel Gontermann
Leiter Produktmanagement
Motoren & Antriebe
Dr.-Ing. Manfred Oesterle
Leiter Gremien und A&D Gesellschaften
KSB Aktiengesellschaft, Frankenthal
Literatur
[1]
EUP Lot 11 Motors Final Report February 2008.
Aníbal T. de Almeida, Coimbra, Portugal 18. Februar
2008, Seite 19
[2]
Market share of EFF-motors in the scope of the
Voluntary Agreement of CEMEP, CEMEP 2009
[3]
Eurostat, Electricity end-use, 2007
[4]
Standards for Super-Premium Efficiency Class for
Electric Motors. Motor Summit 2010, Zürich,
Schweiz, Aníbal T. de Almeida, ISR-Dep. of Electrical
Engineering University of Coimbra, Polo II, Coimbra,
Portugal
Elektrische Motoren in Industrie und Gewerbe.
[5] dena (Deutsche Energie-Agentur GmbH), Berlin,
Juli 2010
[6]
Commodity Top News Nr. 36. DERA (Deutsche
Rohstoffagentur), Hannover, 20.04.2011, Seite 5
Kritische Rohstoffe für Deutschland. Studie im
[7] Auftrag der KfW-Bank, Presseerklärung Nr. 096D,
Frankfurt am Main, 10.11.2011
In ähnlichem Wortlaut durch die Autoren, Daniel
[8] Gontermann und Prof. Peter F. Brosch, Hannover,
auf Wikipedia vorveröffentlicht
[9]
Prof. Peter F. Brosch, Hannover, 14.06.2011
Selbstregelnde Spezialkreiselpumpen meistern selbst schwierige und komplexe Förderaufgaben,
die häufig in der chemischen und petrochemischen Industrie anzutreffen sind.
Foto: H. P. Merten
Einsatz von Kreiselpumpen bei
kavitationskritischen Förderprozessen
Dipl.-Ing. Frank Bungartz
Kreiselpumpen zählen mit einem Anteil von ungefähr 80 bis 90 Prozent zu den am
häufigsten eingesetzten Pumpen. Sie werden zur Förderung sehr unterschiedlicher
Flüssigkeiten und Flüssiggase eingesetzt. Ihr Funktionsprinzip basiert auf einer
Hydraulik, bestehend aus einem Laufrad, einem Gehäuse sowie der Dichtungs- und
Lagereinheit. Zur Förderung von unterschiedlichen Medien sind sie in vielen Bereichen
seit Jahren in Betrieb. Störungsfreies, sicheres und zuverlässiges Betreiben sollte dabei
eine Selbstverständlichkeit sein. In der Praxis verursachen hydraulische Störungen wie
Trockenlauf oder Kavitation immer wieder gravierende Schäden an P
umpensystemen.
Dabei können bereits durch eine geeignete Pumpenauswahl – insbesondere bei
kavitationskritischen Anwendungen – eine dauerhaft kavitationsfreie Flüssigkeits
förderung sowie eine wirtschaftliche und energieeffiziente Lösung erzielt werden.
Quelle: Bungartz
30
Abb. 1: Druckverlauf normalsaugende Kreiselpumpe
Quelle: Bungartz
So unterschiedlich wie die Anforderungen an
Pumpen sind auch die Kriterien, nach denen die
Auswahl von Pumpensystemen in der Praxis
erfolgt. Wenn die Anschaffungskosten einer
Pumpe bei der Kaufentscheidung in den Mittelpunkt gestellt werden, bleiben die Lebenszykluskosten, die alle Investitions-, Betriebs- und
Instandhaltungskosten berücksichtigen, außen
vor. Ökonomischer ist eine optimale Auslegung
der Pumpen von Anfang an. Das erfordert – ob
Neuanschaffung oder Ersatzbeschaffung – eine
präzise Beschreibung der Parameter wie Fördergut und Einsatzbedingungen sowie genaue
Informationen über die Förderaufgabe. Unerlässlich sind exakte Angaben über Zusammensetzung, Eigenschaften und Wirkung des zu för-
Abb. 2: Spezialkreiselpumpe nach dem V-AN-Verfahren: Das Fördermedium
(Kohlenwasserstoff) liegt am Dampfpunkt.
Fördermenge: 120 bis max. 132 m³/h
Förderhöhe : 75 m
Pumpe wird mit n = 3.000 1/min betrieben.
dernden Produkts. Häufig sind Betreiber nicht in
der Lage oder willens, die erforderlichen Angaben zu machen. Störfälle sind damit programmiert. Verschiedene Hersteller sind dazu übergegangen, für die Pumpenauswahl mit einer
speziellen Software zu arbeiten. Ebenso wie in
von Herstellern bereitgestellten Checklisten
werden die Parameter für die hydraulische Auswahl erfasst. Von der Berücksichtigung der
Betriebsbedingungen wie Einsatzgebiet, Fördergut, Förderstrom und Förderhöhe bis hin zur
Unterstützung bei der Betriebspunktbestimmung und üblichen Verfahren zur Betriebspunktanpassung und Kennlinienumrechnung
(z. B. bei höherer Viskosität des Förderguts) ist
vieles bereits möglich. Diese Unterstützung
greift meist nur, wenn es sich um standardisierte Prozesse handelt. Konstruktive Besonderheiten und Spezialanfertigungen sind so meist
nicht erfassbar. Insbesondere in kritischen Einsatzbereichen wie beispielsweise bei der Förderung von siedenden Flüssigkeiten, wie sie in
Kraftwerken oder in der chemischen und petrochemischen Industrie vorkommen, sind pumpentechnisch beherrschbare Lösungen gefragt.
In der Praxis sind hier immer wieder Schäden an
Pumpensystemen – verbunden mit Produktionsausfällen – anzutreffen, die durch das Auftreten von Kavitation verursacht werden.
Gefürchtete Kavitation
Die Fülle an kavitationskritischen Anwendungen ist groß. Zu den besonders gefährdeten Fluiden zählen Stoffe wie Flüssiggase, Kohlenwasserstoffe oder Kondensate, weil diese in der
Regel am Siedepunkt vorliegen. Die Förderung
von Kondensaten stellt in industriellen Prozessen – insbesondere aber in der Kraftwerkstechnik – eine anspruchsvolle Aufgabe dar (Abb. 1).
Was versteht man unter Kavitation? Mit Kavitation oder Hohlraumbildung bezeichnet man
„die teilweise Verdampfung von Flüssigkeiten in
einem durchströmten System“[1] – einhergehend mit einer Impulsion der Dampfblasen in
einem höheren Druckbereich. Eine Problemzone
bei saugenden Kreiselpumpen ist system
bedingt die typische Druckabsenkung am
Laufradeintritt. Durch eine Druckabsenkung
unterhalb des Dampfdrucks am Laufradeintritt
Nach: J. F. Gülich: Kreiselpumpen –
Ein Handbuch für Entwicklung, Anlagenplanung
und Betrieb. Springer, Berlin, 1999, 2009
[1]
PUMPEN & SYSTEME
verdampft Flüssigkeit. Hier entstehen Dampfblasen, die von der Strömung mitgerissen werden können. Im Innern der Pumpe fallen sie in
sich zusammen. Was sich meist durch prasselnde Geräusche ankündigt, wirkt zerstörerisch: Unterbrechung des Förderstroms, defekte
Bauteile bis hin zum Pumpenaustausch sind die
Folge. Mit der kleiner werdenden Differenz zwischen Saug- und Dampfdruck des Förderguts
(entspricht NPSHAnlage in m) steigt die Gefahr von
Kavitation. Der NPSH-Wert (Net Positive Suction
Head, Haltedruckhöhe) bezeichnet den Energie
unterschied zwischen Gesamtenergiehöhe im
Eintrittsquerschnitt der Pumpe gegenüber der
Dampfdruckhöhe des Förderguts. Vereinfacht
ausgedrückt ist der NPSH-Wert der Unterdruck
bzw. die Druckabsenkung, den die Pumpe im
Saugstutzen erzeugt. Diese Druckabsenkung
wird üblicherweise in Meter Flüssigkeitssäule
umgerechnet. Der NPSH-Wert der Pumpe wird
im Wesentlichen durch die Laufradform und die
Pumpendrehzahl bestimmt. Der NPSH-Wert der
Anlage wird von der Arbeitstemperatur und der
Siedetemperatur des Fluids, der Wasserüberdeckung (Flüssigkeitsüberdeckung), dem Atmosphärendruck und der saugseitigen Rohrleitung
beeinflusst. Diese Haltedruckhöhe ist pumpenspezifisch und steht insbesondere mit der
Pumpendrehzahl in Verbindung. Eine hohe
Drehzahl bewirkt eine hohe, eine niedrige Drehzahl eine niedrige Haltedruckhöhe der Pumpe.
Die Temperatur beeinflusst die Haltedruckhöhe
der Anlage: hohe Temperatur = niedrige Haltedruckhöhe (NPSH-Wert), da nur noch eine
geringe Druckdifferenz zum Siedepunkt
herrscht.
Bei der Förderung von Flüssiggasen, die immer
am Siedepunkt vorliegen, geht der NPSH-Wert
der Anlage gegen null. Als Beispiel kann die restlose Entladung eines Tankwagens dienen.
Neben Förderhöhe, Förderstrom und Leistungsbedarf ist der NPSH-Wert eine der wichtigsten
Betriebsgrößen einer Pumpe. Der Hersteller gibt
den Wert in den technischen Unterlagen an.
Wenn sich die beiden Kennzahlen (NPSH-Wert
der Pumpe und der Anlage) einer Förderaufgabe
im richtigen Bereich (z. B. Sicherheitsabstand:
NPSHAnlage – NPSHPumpe = 0,5 bis 1 m) bewegen,
kann die Förderaufgabe als kavitationsunkritisch angesehen werden. Das heißt, ein kavitativer Prozess kann grundsätzlich vermieden werden, wenn die Gesamtenergiehöhe größer als
der Dampfdruck des Fluids ist. Dies wird dadurch
erreicht, dass die Zulaufhöhe – also der hydrost-
31
atische Druck – zur Pumpensaugseite so weit
erhöht wird, dass genügend Sicherheitsabstand
zwischen NPSHAnlage und NPSHPumpe vorliegt.
Weiterhin ist wichtig, die Strömungsgeschwindigkeit in der Saugleitung niedrig zu halten, um
zu hohe Druckverluste zu vermeiden (Richtwert
< 1,2 m/s).
Allgemeine Maßnahmen
zur Vermeidung von Kavitation
Beim Einsatz herkömmlicher Pumpen kann die
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Quelle: Bungartz
32
Abb. 3: Pumpen nach dem V-AN-Verfahren passen sich selbsttätig regelnd veränderlichen Zulaufmengen an.
Maßnahmen beeinflusst werden. Um den nötigen hydrostatischen Druck zu erzeugen, muss
das Fördergut einen entsprechend hohen Zulauf
zur Pumpe hin haben. Um dieses zu erreichen,
kann ein Gerüst gebaut und/oder der Füllstand
im Zulaufbehälter entsprechend geregelt werden. Sind diese Maßnahmen nicht zielführend
bzw. realisierbar, wird die normalsaugende
Pumpe in einen Keller oder ein Zulaufbehälter in
entsprechender Höhe installiert. In der Praxis
sind auch konstruktive Eingriffe wie Vergrößerung des Schaufeldurchmessers und eine einhergehende Verminderung der Drehzahl oder
eine Optimierung des Laufschaufeleintrittswinkels möglich. Das wirkt sich ebenso wie die Verringerung der Schaufelzahl oder der Einsatz von
doppelflutigen Laufrädern (Teilung der Fördermenge) positiv auf den NPSH-Wert aus. Der
Nachteil: Die Pumpe muss wesentlich größer
konstruiert werden, als es für die Förderparameter erforderlich wäre. Mit der größeren Pumpe
ist teilweise der Einsatz eines qualitativ höheren
und widerstandsfähigeren Werkstoffs verbunden. In der Regel erhöhen sich durch beides die
Investitionskosten.
In den meisten Fällen wird die beschriebene
Drehzahlreduzierung genutzt. Langsam drehende Pumpen sind weniger anfällig für Kavitation als schnell drehende. Mit zunehmender
Umfangsgeschwindigkeit am Laufradeintritt
steigt die Gefahr der Kavitation. In der Praxis
wird das Problem gelöst, indem man die Pumpe
bei kleineren Drehzahlen (zwischen 950 und
1.450 1/min) fährt. Ein Nachteil besteht darin,
dass sich mit fallender Drehzahl der Wirkungsgrad der Pumpe verschlechtert. Ist die Pumpe
zusätzlich auch noch konstruktiv überdimensioniert, d. h., fördert sie nicht im Bestpunkt, sondern im Teillastbereich, verschlechtert sich der
Wirkungsgrad der Anwendung noch einmal.
Fazit: Beim Einsatz normalsaugender Pumpen
für kavitationskritische Anwendungen (wie bei
der Förderung von Kondensaten) sind immer
zusätzliche Maßnahmen zur Vermeidung von
Kavitation notwendig. Diese sind in der Regel
mit höheren Kosten verbunden (Abb. 2).
Innovative Lösungen durch
sonderphysikalische Eigenschaften
Eine andere Betriebsweise als die herkömmlicher Kreiselpumpen bieten Pumpen nach dem
V-AN-Verfahren (AN steht dabei für abnormal).
Diese Spezialkreiselpumpen sind selbstregelnd.
Sie arbeiten ohne Saugvermögen, d. h., sie
erzeugen selbst keinen Unterdruck am
Laufradeintritt. Speziell für jeden Anwendungsfall ausgelegt, werden sie einzeln oder in Kleinserien gefertigt. Ein wichtiges konstruktives
Detail besteht in der hydrodynamischen Abdichtung der Pumpe. Ausgangsbasis war und ist die
Problematik, wie der Übergang zwischen Pumpengehäuse und rotierender Welle dauerhaft
dicht zu gestalten ist. Der konstruktive Ansatz,
der ständig weiterentwickelt wird, sieht eine
primäre und eine sekundäre Dichtung vor. Für
die primäre Dichtung sind auf der Rückseite
eines gewöhnlichen Kreiselpumpenlaufrades
konzentrisch Rippen angeordnet. Mit zunehmender Drehzahl der Pumpe wird das Fördergut
durch die Zentrifugalkräfte nach außen gefördert. Dadurch wird beim Betreiben der Pumpe
die Berührung des Fluids mit der Welle verhin-
PUMPEN & SYSTEME
dert. Als sekundäre Abdichtung wird ein Dichtungssystem nachgeschaltet, das je nach
Anwendung aus einer Stopfbuchse, einer
Gleitringdichtung, einer Lippendichtung oder
Magnetkupplung besteht. Diese nachgeschaltete Dichtung hat nur noch die Funktion einer
Stillstandsabdichtung bzw. kommt während
des Pumpenbetriebes nur mit der Gasphase des
Förderguts in Berührung. Bei einer auslegungsbedingten Mindestdrehzahl kann die Dichtheit
im Betrieb garantiert werden. Diese hydrodynamische Abdichtung funktioniert mit jeder Art
von Fluid, gleich ob es sich um feststoffbeladene, zähe oder siedende Stoffe handelt. Sie ist
Bestandteil des V-AN-Verfahrens (Abb. 3).
Das Selbstregelverhalten der Pumpen basiert
auf der Tatsache, dass ihnen das Saugen „abgewöhnt“ wurde. Zwischen dem Eintritt am
Laufrad und der Gasphase des Förderguts im
Zulaufbehälter vor der Pumpe wird ein Druckausgleich hergestellt. Drei Komponenten sind
dazu notwendig: Zum einen ist die vertikale
Bauweise der Pumpe Grundvoraussetzung.
Zweitens: Es bedarf der hydrodynamischen
33
Abdichtung hinter dem Laufrad, wie vorher
beschrieben. Drittens: Zusätzlich zu den normalen Anschlüssen wie der Saugleitung und dem
Druckstutzen ist bei diesem Verfahren hinter
dem Laufrad der Pumpe zusätzlich eine sogenannte Gasausgleichsleitung installiert. Diese
Leitung ist direkt mit der Gasphase des Zulaufbehälters verbunden (da es sich um eine nicht
Kreiselpumpen werden zur Förderung unterschiedlichster
Flüssigkeiten und Flüssiggase eingesetzt.
saugende Pumpe handelt, wird der übliche
Begriff Saugleitung durch das Wort Zulaufleitung ersetzt). Liegt im Zulaufbehälter ein atmosphärischer Druck vor, wird dieser direkt in das
Pumpengehäuse geführt. Sobald die Pumpe
läuft, wird der Bereich hinter dem Laufrad leer.
Es steht kein Fördergut mehr an. Der Druck in
der Gasphase des Zulaufbehälters ist gleich
dem Druck hinter dem trockenen Laufrad. Es
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Quelle: Bungartz
34
Qaus = k A1 2 g Hz
Quelle: Bungartz
Abb. 4: Kennlinie Kreiselpumpe Typ V-AN. Hierbei gilt:
Abb. 5: Mit welcher Geschwindigkeit (C1) etwas aus einem offenen Behälter
austritt, bestimmt man mit der sogenannten Bernoullischen Gleichung:
Qab = K · √2gHz · A1 = Qzu
K<1
K = f (Pumpe und Drehzahl)
stellt sich ein Gleichgewicht zwischen dem
Druck am Laufradeintritt und dem an der
Gasausgleichsleitung her.
Verfahrenstechnisch von Vorteil: Die Spezialkreiselpumpe nach dem V-AN-Verfahren fördert
nur so viel Volumen, wie von selbst in sie hineingedrückt wird. Der dafür notwendige Druck
wird über die hydrostatische Flüssigkeitssäule
zur Verfügung gestellt. Die Pumpe wird für
einen maximal zu erwartenden Volumenstrom
(QGrenz) ausgelegt (Abb. 4). Wenn dieses Volumen anfällt, steigt der Flüssigkeitsstand (HZ) im
Zulaufbehälter an. Der damit verbundene
Druckanstieg bewirkt, dass mehr Flüssigkeit in
die Pumpe gedrückt wird. Die Pumpe reagiert
unmittelbar auf dieses Volumen. Wenn weniger
Flüssigkeit nachläuft, sinkt der Füllstand und die
Pumpe fördert weniger ab. Der minimale Füllstand, der erreicht werden kann, orientiert sich
an der horizontalen Mitte des Pumpenlaufrades.
Ähnlich wie bei einem Siphon läuft keine Flüssigkeit mehr nach (Abb. 5). Das Pumpenlaufrad
dreht frei in der Flüssigkeit. Das Prinzip folgt der
Formel zum freien Auslauf (s. Abb. 4). Hierbei
berücksichtigt der Zulauffaktor K Stoßverluste
am Laufradeintritt sowie sonstige negative Einflüsse und ist somit kleiner 1. A1 ist die Querschnittsfläche der Rohrleitung.
Vorteilhaft, weil weitere Kostenblöcke eingespart werden: Mechanische oder elektrische
Regeleinrichtungen entfallen, weder Frequenz
umrichter noch Volumenstrommessung sind
notwendig. Das Selbstregelverhalten der Pumpen, die nach dem V-AN-Verfahren arbeiten,
reagiert vollkommen autark.
Eine weitere Besonderheit des Verfahrens ist der
permanente Selbstentlüftungseffekt. Wenn Gas
in den Förderprozess gelangt, wird dieses mit
abgefördert. Die Pumpe muss nicht entlüftet
werden und die Förderung wird durch Gas im
Zulauf nicht unterbrochen. Der permanente Trockenlaufschutz ermöglicht lange Pumpenlaufzeiten ohne Flüssigkeit. Selbst bei schwierigen
Inbetriebnahmephasen,
diskontinuierlichen
Zulaufmengen und bei der Restentleerung von
Behältern ist ein Höchstmaß an Verfügbarkeit
gewährleistet.
Kavitationsfreie Förderung
Eine grundlegende Eigenschaft des Verfahrens
ist die kavitationsfreie Förderung der unterschiedlichsten Medien in jedem Betriebszustand. Bei normalsaugenden Kreiselpumpen
findet systembedingt eine Druckabsenkung am
Laufradeintritt statt. Das V-AN-Verfahren hat
aufgrund der korrespondierenden Räume oberhalb und unterhalb des Laufrades über den
gesamten Förderprozess bis zum Beginn des
Druckaufbaus einen nahezu linearen Druckverlauf (Abb. 6). Die zur Verfügung stehende Druckabsenkung am Laufradeintritt fällt bei siedenden Fluiden geringer aus als bei normalen Förderaufgaben, da in der Regel nur die Zulaufhöhe
als Differenz zur Verfügung steht. Darum ist bei
Kondensaten die Gefahr groß, dass der NPSHWert der Pumpe den zur Verfügung stehenden
NPSH-Wert der Anlage überschreitet. Die nicht
saugende Spezialkreiselpumpe nach dem
V-AN-Verfahren hat einen NPSH-Wert < 0,1 m.
Kondensatförderung
Bei der Förderung und Sammlung von Kondensaten summieren sich die positiven Eigenschaften der nichtsaugenden Pumpen. Anders als bei
herkömmlichen Kondensatrückführungssystemen ist hier kein großer Vorlagebehälter nötig.
Die Pumpe fördert direkt aus dem sogenannten
Flashtank. Bei normalsaugenden Standardpumpen mit horizontaler Bauweise werden Kondensatströme in Sammelleitungen gebündelt und
einem Flashtank zugeführt. Dieser dient der
Beruhigung und dem Ausdampfen der Kondensate und wird mittels einer Min-/Max-Regelung
gefahren. Um in kavitationsunkritische Bereiche
zu gelangen, sind hohe Infrastrukturkosten notwendig. Hierzu zählen Aufwendungen für das
Kühlen des Kondensats oder Gerüste, Gruben
etc. Kondensatpumpen werden häufig mit
geringer Drehzahl gefahren und überdimensioniert ausgelegt, um Kavitation weitestgehend
zu vermeiden. Das führt unter anderem zu
einem hohen Energieverbrauch. Wenn Pumpen
physikalisch bedingt nicht mehr kavitieren, können sie kleiner dimensioniert werden. (Pumpengehäuse und Laufrad werden auf die tatsächlich
zu bewegende Kondensatmenge ausgelegt.)
Mit optimaler Drehzahl (2.900 1/min) gefahren,
kann es trotz des Einsatzes einer offenen
Laufradstruktur hohe Energiespareffekte geben.
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Typische Anwendungen
Nach dem V-AN-Verfahren arbeiten die Spezialkreiselpumpen immer kavitationsfrei. Bei der
Anlagenplanung ist deshalb der NPSH-Wert zu
vernachlässigen. Durch die konstruktiven
Anpassungen der Pumpe und die damit verbundenen Vorteile entwickeln sich zahlreiche Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten. Spezialkreiselpumpen nach dem V-AN-Verfahren
werden zur Förderung von Mixturen aus siedenden, feststoffbeladenen und giftigen Flüssigkeiten eingesetzt. Problemlos ist der Einsatz in Gruben und geschlossenen drucklosen Behältern
wie Slopbehältern oder Vakuumfiltern, Zentrifugen, Destillationskolonnen, Eindampfanlagen
oder Abwassergruben. Eine Besonderheit stellt
auch die restlose Tankentleerung dar.
Sicheres fördern
mit hermetischen
Tauchpumpen
■
■
■
wartungsfrei
bewährte Spaltrohrmotor-Technologie
hohe Verfügbarkeit
Förderstrom:
max. 1600 m³/h
Förderhöhe:
max. 1200 m
Motorleistung:
max. 670 kW
Einsatzgebiete:
■ Tanklager
■ Terminals
■ Chemie- und
Raffinerie-Anlagen
■ Gasspeicher-Kavernen
■ UREA-Prozesse
Typische Medien:
■ flüssige Gase wie
LNG, NH3 und CO2
■ hochsiedende
Kohlenwasserstoffe
■ cryogene Gase
Anwendungsbeispiel:
Hocheffizientes Gas-Dampf-Kombikraftwerk
• Die Aufgabe: Kondensat aus einem
Wasser-Dampf-Kreislauf fördern
• Die Situation: hohe Turbulenzen im Tank
und ein siedend heißes Medium
[email protected]
Quelle: Bungartz
36
Abb. 6: Druckverlauf der Spezialkreiselpumpe nach dem V-AN-Verfahren
Quelle: Bungartz
In einem Kraftwerksprozess werden aus dem
Wasser-Dampf-Kreislauf siedend heiße Kondensate abgeleitet. Zunächst in einen Ausdampfbehälter (Flashtank mit hoher Turbulenz) geleitet,
wird das Kondensat nach entsprechender
Abkühlung im weiteren Prozessverlauf in einen
Neutralisationsbehälter gepumpt. Herkömmliche Pumpen benötigen zusätzlich einen Kondensatsammelbehälter, um ein nahezu
dampffreies Kondensat zu speichern. Bei diesen
Pumpen wäre eine zusätzliche Niveausteuerung
notwendig, damit der Stand höher ist als der
NPSH-Wert der Pumpe (NPSHA > NPSHR + 0,5 m).
Die erforderliche Bauhöhe wäre nur durch den
Bau einer Grube zu erreichen. Durch den Einsatz
der selbstregelnden Spezialkreiselpumpe nach
dem V-AN-Verfahren kann an Bauhöhe gespart
werden. Die Besonderheiten der Laufradgeometrie und der Druckausgleich am Laufrad tragen
zur Stabilität bei. Der Druckausgleich zum
Laufradeintritt vermeidet die Kavitation. Dampf,
der bis zur Pumpe durchschlägt, richtet keinen
Schaden an. Selbst bei mitgerissenen Gas- oder
Dampfblasen kommt es zu keinem Strömungsabriss. Für die problemlose Förderung ist weder
eine Regelung noch ein Trockenlaufschutz notwendig (Abb. 7).
In vielen Kondensatanwendungen werden Flüssigkeiten direkt aus dem Vakuum gefördert. Die
beschriebene Verfahrensweise ist auch in diesen Fällen anwendbar, gleich ob es sich um die
Förderung aus dem Vakuum im Kondensatsammler, Hotwell oder Flashtank handelt.
Tankentleerung von unten
Für das Entleeren von Flüssiggasen oder schweren Medien (z. B. Schwefelsäure) aus Tank- und
Kesselbehältern werden in der petrochemischen, chemischen oder der Düngemittelindustrie Pumpen eingesetzt (Abb. 8). Flüssiggase wie
Propan oder Butan lagern in Behältern mit Volumen von einigen hundert bis mehreren tausend
Litern. Bei diesen Gasen handelt es sich um
Fluide am Siedepunkt. Sie gelten als leicht
brennbar und bilden explosive Gemische mit
Luft, deshalb wird von unten entleert. Bei standardmäßig eingesetzten Topfpumpen – saugenden Kreiselpumpen – wird über eine leere
Druckleitung entlüftet. Um genügend Zulaufhöhe zu haben, werden sie kostspielig in den
Boden eingelassen. Mit dem Einschalten der
Pumpe wird die Flüssigkeit sofort gefördert. Im
weiteren Verlauf nimmt der Flüssigkeitsstand
ab und Gas wird mitgerissen. Diese Gasblasen
reduzieren die Leistung und verursachen einen
unruhigen Lauf bis hin zu einem kompletten Förderstromabriss. Anders die Spezialkreiselpumpen nach dem V-AN-Verfahren, die zur restlosen
Entleerung von Behältern eingesetzt werden.
Anwendungsbeispiel: Behälterentleerung
Bedingung für die Pumpenauswahl:
restlose Entleerung
• Fördergut: Flüssiggas (N-Butan)
Für ein internationales Unternehmen, das sauerstoffhaltige Weichmacher, Feinchemikalien
und Polymerdispersionen herstellt, wird für die
Förderung von Flüssiggas (N-Butan) eine Spezialkreiselpumpe eingesetzt. Die Vertikalpumpe
ist für folgende Betriebsbedingungen ausge-
•
Abb. 7: Kondensatpumpen in Kraftwerken
EINFAC H EINE KL ASSE BESSER:
legt: Förderstrom 100 m3/h, Förderhöhe 100,0 m
C.L. Wird das Laufrad auf Höhe des minimal
gewünschten Flüssigkeitsstands im Vorlagegefäß positioniert, kann die Pumpe auch bis zu
diesem Stand fördern. Diese selbstregelnde
Pumpe arbeitet ohne eigenes Ansaugvermögen.
Der Volumenstrom nimmt kontinuierlich mit
der Zulaufhöhe ab. Er steht auf 0, wenn der Flüssigkeitsspiegel die Mittellinie des Pumpengehäuses erreicht hat. Sobald ein stabiler Flüssigkeitsspiegel erreicht wird, entspricht der Förderstrom dem Zulaufstrom. Der Druckausgleich
erfolgt über die Gasausgleichsleitung. Nach
dem Start übernimmt die Pumpe selbsttätig die
Entlüftung; das Gas wird dem Fördermedium
beigemischt. Mit dieser Methode sind keine
weiteren Baumaßnahmen bei der Förderung
von Flüssiggasen notwendig. Die Spezialkreiselpumpe kann auf Bodenniveau neben dem Tankwagen installiert werden. Durch den Dampfdruck im Kesselwagen ist der NPSH-Wert bei der
Restentleerung nahe null. Einzige Bedingung:
Die Schlauchanschlüsse müssen tiefer als die
Tankwagen-Auslaufstutzen angebracht sein.
Die Einsatzbedingung für die Pumpe war eine
restlose Behälterentleerung. Gleichzeitig konnte
eine Halbierung der Ladezeit erzielt werden.
Tankentleerung von oben
Für die restlose Entleerung von schweren Stoffen wie Oleum, Schwefelsäure oder Zinntetra
chlorid eignet sich das V-AN-Verfahren in Kombination mit einem Ansaugbehälter. Mit Dichten zwischen 1.800 und 2.300 kg/m3 sind diese
Flüssigkeiten schwierig zu entladen. Beginnt die
Förderung, so wirkt der sinkende Flüssigkeitsstand im befüllten Ansaugbehälter wie ein Kolben, der langsam herausgezogen wird. Dadurch
wird ein Unterdruck erzeugt. Bei der Entleerung
von oben fällt der Druck am höchsten Punkt des
Verladearms bis nahe zum Siedepunkt. Dieser
Druck ist bei Pumpen nach dem V-AN-Verfahren
die einzige limitierende Größe. Trockenlauf
sicherheit ist aufgrund der Pumpenphysik hier
permanent gewährleistet, so dass auch nach
Entstehung der ersten Tromben im zu entleerenden Behälter die Pumpen nach dem
V-AN-Verfahren die Förderung bis zur Resteentleerung fortsetzen können. Selbstansaugende
Magnetkupplungs- oder Spaltrohrmotorpumpen sind normalerweise nicht trockenlaufsicher.
Sie müssen rechtzeitig abgeschaltet werden,
bevor Gas mitgerissen wird. Das erfordert eine
ständige Überwachung. Restmengen in den
INDIVIDUELL UND
EFFIZIENT
Intelligentes Konzept: TYP SZCUT
Zerkleinern - Fördern - Wiederaufbereiten
für Kühlschmierstoffe mit Metallspänen
HRgEer
A
J
0 nber
6
ale
Schm
Leistungsstark: TYP SM
Schmutzwasserpumpe
integrated
cutting element
Selbstansaugende Förderpumpen mit kurzen Ansaugzeiten für verschmutzte
Medien
Extrem
verschleißarm: TYP FB
Freistrompumpen in
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Quelle: Bungartz
38
Abb. 8: Tankentleerung von unten
Tankwagen sind bei diesen Pumpen dennoch
nicht zu vermeiden.
Quelle: Bungartz
Extreme Medien aus Gruben
Zu den typischen Aktionsfeldern für Pumpen nach
dem V-AN-Verfahren gehört die Förderung siedender, feststoffbeladener oder giftiger Flüssigkeiten.
Diese Fluide werden aus Gruben oder geschlossenen drucklosen Behältern wie Sloptanks gepumpt.
Die magnetgekuppelte, selbstregelnde, vertikale
Tauchpumpe nach dem V-AN-Verfahren ist für
diese Problemfälle bestens gerüstet. Auch sie
arbeitet mit einer hydrodynamischen Abdichtung
und einem Laufrad mit Rückenschaufeln.
Um die Lagereinheit vor dem Eindringen von
Produktdämpfen zu schützen, sind Gasbarrieren
installiert – zum Fördergut hin sind diese mit
einer Einzelgleitringdichtung oder mit druckentlasteten Lippendichtungen ausgeführt. Diese
Spezialpumpe ist zur Atmosphäre hin mit einer
Abb. 9: Slop-/Sumpfpumpe für den Einsatz in Zone 0
trockenlaufenden Magnetkupplung hermetisch
dicht. Durch den Einsatz eines keramischen
Spalttopfs werden Wirbelstromverluste, wie sie
bei metallischen Spalttöpfen auftreten, vermieden. Die vertikale Anordnung verhindert einen
Produktkontakt der Dichtung – auch dann,
wenn die Sperrgasversorgung ausfallen sollte.
Die erforderlichen Überwachungseinrichtungen
können außerhalb der Grube installiert werden
und befinden sich damit nicht in der möglicherweise aggressiven oder explosiven Behälteratmosphäre.
Anwendungsbeispiel:
Slop-Pumpe im Sumpftank
• Das Medium: Rohöl mit Wasser und Sand
Feststoffteile und die Explosivität des Rohöls
wegen seiner flüchtigen Bestandteile sind eine
Herausforderung. In der Grube herrscht Ex-
Zone-0-Atmosphäre. Es dürfen nur für diese
Zone zugelassene Pumpen eingesetzt werden –
wie die oben beschriebene trockenlaufsichere
Tauchpumpe. Wegen ihrer vertikalen Bauweise
und der geforderten Überwachungseinrichtungen, die alle außerhalb der Grube installiert werden können, verhindert sie den Kontakt der
Dichtung mit dem Produkt – auch bei einem
Sperrgasausfall. Bei der Konstruktion wurde das
extrem korrosive und abrasive Fluid berücksichtigt. Es erfordert einen beständigen Werkstoff
mit erhöhter Festigkeit. Seit 2010 störungsfrei
im Betrieb, hat sich hier die Pumpe mit einem
eingesetzten Super-Duplex-Werkstoff bewährt
(Abb. 9).
Anwendungsbeispiel: Leichtflüssigkeits
abscheider einer Raffinerieanlage
• Fördergut: Oberflächenwasser
Kohlenwasserstoff-Phase
• Pumpe: trockenlaufsichere Spezialtauchpumpe nach dem V-AN-Verfahren mit einem
NPSH-Wert von < 0,1
Die Pumpe mit einer Tauchlänge von 5,5 m
wurde 2009 in einen Koaleszenzabscheider
(Grube) eingebaut. Der Zulauf liegt sehr niedrig.
Er darf den Ölabscheider nicht behindern. Weitere Bedingungen: Die Umgebung entspricht
der ATEX-Zone 1. Das Medium, Oberflächenwasser (Kohlenwasserstoff-Phase), liegt an der Siedegrenze. Bei einer Förderhöhe von 45 m und
einem Förderstrom (Q) von 15 m³/h arbeitet die
selbstregelnde Pumpe mit einem halb offenen
Laufrad. Der Druckausgleich zum Laufradeintritt
lässt keine Dampfbildung zu. Weil die Pumpe
PUMPEN & SYSTEME
39
Infokasten: Pumpen nach dem V-AN-Verfahren
Vorteile:
• hohe Betriebszuverlässigkeit
• selbstregelnd • selbstentlüftend
• unempfindlich gegen Gasblasen
• trockenlauf- und betriebssicher
• keine Druckschläge durch kontinuierlichen Betrieb
• Einsparungen durch niedrige Bauhöhen oder Verzicht auf Grube
• Einsparungen, da keine Regeltechnik notwendig
• großzügige Wartungsintervalle
• Lagerlebensdauer von bis zu 32.000 Betriebsstunden
• keine Regelprobleme bei kleinen Fördermengen oder
diskontinuierlichem Zulauf
• robuste und äußerst langlebige Konstruktion
• reduzierte Zulaufgefäße
• einfach umzusetzende Dichtungstechnologie
• im Vorlagebehälter Ansaugdruck bis auf Siedezustand absenkbar
• geringe Instandhaltungskosten
• lange Standzeiten und langjährig störungsfreier Einsatz
Einsatzgebiete:
Förderung und Sammlung von Kondensaten an Vakuumfiltern, Zentrifugen, Destillationskolonnen, Eindampfanlagen oder
an Slopbehältern
• Entladung von „schweren“ Medien (Dichte > 1,0 kg/dm³) • Förderung von gashaltigen Medien oder von siedenden und
feststoffhaltigen Förderflüssigkeiten
• schwankende Zulaufmengen
• vollständige Entleerung von Behältern, z. B. Tankwagen
•
Quelle: Bungartz
nicht saugt, vermindert sich die Fördermenge
mit der Zulaufhöhe. Ein NPSH-Wert von 0 wäre
hier möglich. Die Wellenlagerung erfolgt mittels
lebensdauergefetteten Wälzlagern und befindet sich innerhalb der Sperrgasatmosphäre der
Sekundärdichtung und somit nicht im Kontakt
mit dem feststoffhaltigen Fördergut. Auf Sicherheitsvorkehrungen, die beim Versagen der
Pumpe einspringen, wurde komplett verzichtet.
Störfälle sind bis heute nicht ein Mal aufgetreten.
Einfluss auf Investitions-, Betriebs-,
und Instandhaltungskosten
Maßnahmen zur Vermeidung von Kavitation
sind in der Regel mit höheren Investitionskosten
verbunden. Größere Anlagenbauhöhen oder der
Bau von Gruben führen außerdem zu einem
erhöhten Materialbedarf. Werden in der Planungsphase von Anlagen bereits Kriterien für
die optimale Pumpenauswahl festgelegt, können durch den Einsatz bedarfsgerechter Pumpen beim Anlagenbau erhebliche Investitionen
eingespart werden. Die konstruktiven und technischen Besonderheiten der vertikalen selbstregelnden Kreiselpumpen nach dem V-AN-Verfahren ermöglichen den Verzicht auf teure Baumaßnahmen wie Gruben oder reduzieren die
Bauhöhe erheblich. Günstige Betriebskosten
(z. B. durch einen geringeren Überwachungs
aufwand) und niedrige Instandhaltungskosten
rechnen sich ebenso wie langjährige Standzeiten. Ob bei der Restentleerung von Behältern,
beispielsweise von Tankwagen, oder bei der
Förderung und Sammlung von Kondensaten –
Pumpen nach dem V-AN-Verfahren sind sowohl
beim Neubau von Anlagen als auch beim Retrofitting bestehender Anlagen weltweit langjährig, erfolgreich und ökonomisch im Einsatz.
Autor:
Dipl.-Ing. Frank Bungartz
Geschäftsführer
Paul Bungartz GmbH & Co. KG, Düsseldorf
Bedingt durch die geänderten energiepolitischen Rahmenbedingungen in Deutschland müssen moderne
Kesselspeisepumpen in heutigen Kraftwerken wesentlich variabler arbeiten.
Thermische Simulation optimiert
die Konstruktion von Kesselspeisepumpen
Martin Üre Villoria, Torsten Johne und Thomas Welschinger
Thermische und mechanische Anforderungen an Turbomaschinen steigen von
Jahr zu Jahr. Flexibilität, anwendungsoptimierte Konstruktionen und zeitlich
eng abgestimmte Terminaufträge sind die typischen Randbedingungen, mit
der Ingenieursabteilungen im Projektgeschäft täglich konfrontiert sind. Um
diesen Umständen und den geforderten technischen Neuerungen gerecht zu
werden, sind computerunterstützte, mechanisch-thermische Simulationen
mit Hilfe der Finite-Element-Methode (FEM) ein naheliegender Ansatz. Das
Beispiel der Kesselspeisepumpe eines thermischen Kraftwerks zeigt, wie
moderne und zugängliche Methoden der numerischen Struktursimulation
(FEM) in altbewährte Konstruktionen und Konstruktionsprozesse Einzug
halten, Problembereiche visualisieren und selbst in Beispielen zeitlich eng
beschnittener Projektgeschäfte Anwendung finden.
Foto: Sulzer Pumps
PUMPEN & SYSTEME
Steigende Anforderungen an
Hochleistungs-Kesselspeisepumpen
In der Vergangenheit bestand die wesentliche
Anforderung an typische Anwendungen von
Kesselspeisepumpen darin, dass die Pumpen
zuverlässig im Dauerbetrieb gefahren werden
konnten.
Bedingt durch die geänderten energiepolitischen Rahmenbedingungen in Deutschland, die
einen steigenden Anteil der Stromerzeugung
aus regenerativen Energien wie Windkraft und
Sonnenenergie fordern, müssen die Pumpen in
den heutigen Kraftwerken wesentlich variabler
arbeiten. Belastungsschwankungen müssen
möglichst ohne Totzeiten ausgeglichen werden.
Dies erfordert von den beteiligten Turbomaschinen sowie von der Gesamtkonstruktion der
Kraftwerke anspruchsvolle Konfigurationen und
Möglichkeiten der zeitnahen und kontrollierten
Zu- und Abschaltung der beteiligten Pumpen.
Spezifizierte Kaltstartanforderungen der Betreiber führen zu neuen Konstruktionsanforderungen an die beteiligten Aggregate oder machen
den Einsatz von aufwendigen Vorwärmsystemen erforderlich.
Kernherausforderung
Typische
Haupt-Kesselspeisewasserpumpen
sind mehrstufige Kreiselpumpen, die für Leistungen von mehreren Megawatt ausgelegt
sind, so dass eine sehr hohe Energiedichte in
den gegebenen Bauteilen auftritt. Die Temperaturbereiche des überhitzten Speisewassers liegen zwischen 160 und 200 °C, welches bei den
gegebenen Druckwerten flüssig ist. Wie für alle
Turbomaschinen sind auch bei Kreiselpumpen
ausreichende Laufspiele zwischen Rotor und
Stator erforderlich. Diese werden Wirkungsgradrelevant möglichst eng ausgelegt, um volumetrische Verluste durch Re-Zirkulation des zu
pumpenden Förderguts, in diesem Fall überhitztes Speisewasser, zu minimieren. Abb. 1
zeigt eine typische Konfiguration eines rotierenden Laufrades und stationären Leitrades
bzw. Stufengehäuses. Die Spalten zwischen den
Rotoren und Laufringen (auch Verschleißringe
genannt) bilden dabei die in diesem Bereich
engsten Spiele.
Wird nun die Anforderung eines direkten Kaltstarts an die Kreiselpumpe gestellt, bedeutet
dies, dass im Extremfall bis zu 200 °C heißes Kesselspeisewasser durch eine kalte Pumpe gefördert wird, deren Struktur noch eine typische
Umgebungstemperatur von etwa 20 °C auf-
41
weist. Eine einfache Kreiselpumpenkonstruktion kann hier sehr schnell an ihre Grenzen stoßen, da sich beteiligte Bauteile mit geringeren
Wandstärken wärmebedingt schneller ausdehnen als entsprechend dickwandige. In ungünstigen Fällen kann dies zum kompletten Schließen
der Laufspiele führen und somit den Rotor entweder blockieren oder in einem erhöhten Abrieb
resultieren und damit einzelne Bauteile beschädigen. Zusätzlich sind Verformungen des Rotors
eine weitere Gefahr für den Betrieb. Je nach
Kraftwerksauslegung mit zwei bis vier Kesselspeisepumpen pro Block kann der Ausfall einer
Kreiselpumpe für den Kraftwerksbetrieb erhebliche Auswirkungen auf die Leistungsabgabe
haben und weitere einschneidende Maßnahmen durch den Betreiber nach sich ziehen.
Einfache Auslegungsmethoden und
konventionelle technische Lösung
Gängige physikalische Formeln wie die der linearen Wärmeausdehnung von Körpern charakterisieren die relative, lineare Längenänderung je
Grad Temperaturerhöhung, bei der die Werte in
folgender Beziehung zueinander stehen:
Lineare Wärmeausdehnung
∆l = l_0 ∙ α ∙ ΔT
Wobei gilt:
∆l = Relative Längenänderung
l_0 = Ausgangslänge
α = Thermischer Längenausdehnungskoeffizient
∆T = Temperaturerhöhung
Wird diese Beziehung nun auf ein Laufradspiel
angewendet, kann zum Beispiel für einen
Laufringspieldurchmesser von 240 mm (Ausgangslänge) bei einer angenommenen plötzlichen Temperaturdifferenz zwischen rotierendem und stationärem Bauteil von 160 °C bei
einem 13- prozentigem Chromstahl (α = 10,5 •
10–6 1/°C) eine relative Ausdehnung des rotierenden Teils von 0,4 mm abgeschätzt werden.
Unter Berücksichtigung gängiger Spiele von, je
nach Konstruktionsausführung, etwa 0,5 mm
und entsprechender Sicherheiten zeigt dieses
Beispiel bereits, dass ein erhöhtes Risiko besteht,
dass die betreffenden Teile anstreifen werden.
Das genannte Beispiel beruht auf einem vereinfachten Modelansatz, bei dem angenommen
wird, dass das rotierende Teil aufgrund geringer
Wandstärke relativ schnell die Temperatur des
Förderguts erreicht hat, während das stationäre
Bauteil noch die Ausgangstemperatur besitzt.
Dieser konservative Ansatz ermöglicht ein sehr
vereinfachtes und schnelles Abschätzen. Er
beruht auf stationärem thermischen Verhalten.
In der Realität ist dieser Vorgang jedoch extrem
thermisch-instationär. Auch die dickwandigen
Bauteile erwärmen sich über einen überschaubaren Zeitraum, jedoch langsamer. Dementsprechend dehnen sich diese Bauteile ebenfalls
aus. Diese Modelannahme kann somit auch
schnell zu kostenintensiven, konstruktiven
Maßnahmen führen.
Naheliegende konventionelle Lösungen, die das
Risiko sich schließender Laufspiele potenziell
verringern, können sein:
Quelle: Sulzer Pumps
42
Abb. 1: Schematischer Querschnitt eines Rotorabschnitts
einer Kesselspeisepumpe mit rotierenden Laufrädern
und Welle (rot) und stationären Stufengehäusen mit
Spaltringen und Leiträdern (grün)
•
•
•
•
•
Abb. 2: 2D-axialsymmetrisches FEM-Modell
Abb. 3: Zeitabhängige Randbedingung des Kaltstarts (Thermoschock)
Laufspielvergrößerung (a)
Vorwärmeinrichtung der betreffenden
Pumpe (b)
Materialänderungen zur Anpassung der
betreffenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten (c)
Konstruktive Anpassungen der betreffenden
Wandstärken (d)
Verbesserung des analytischen
Abschätzungsmodells (e)
Da Kesselspeisepumpen ein wesentlicher
Bestandteil des thermischen Kreislaufs sind,
spielt deren Wirkungsgrad eine besondere Rolle.
Möglichkeit a) führt unweigerlich zu einem Wirkungsgradverlust, da die internen Leckagen und
damit die volumetrischen Verluste zunehmen.
Während diese Möglichkeit in anderen Kreiselpumpenapplikationen durchaus Anwendung
findet, fällt diese Option in den Bereichen der
Sekundärenergiegewinnung aus. Eine der
wesentlichen Anforderungen an eine Kesselspeisepumpe als Baustein des thermodynamischen Prozesses eines thermischen Kraftwerks
ist ein möglichst hoher Wirkungsgrad mit Minimierung der internen Verluste.
Die Vorwärmung einer Kesselspeisewasserpumpe (Option b) ist gängige Praxis und kann
mit einem Stand-by-System verglichen werden.
Dabei wird warmes Wasser aktiv durch die langsam drehende Pumpe zirkuliert. Dieser Prozess
hält die Pumpe auf einer bestimmten, der endgültigen Betriebstemperatur nahe liegenden
PUMPEN & SYSTEME
Temperatur und erlaubt ein schnelles Zuschalten – ohne das Risiko zu stark verformender
Bauteile oder sich streifender Laufspiele. Jedoch
erfordert ein solches System einen zusätzlichen
Vorwärmkreislauf mit entsprechenden Temperaturkontrollen. Dies muss grundsätzlich im
Kesselspeisesystem vorgesehen werden und
erhöht entsprechende Investitionskosten durch
den Kraftwerksausleger bzw. -betreiber. Eine
Kaltstartfunktion der Hauptkesselspeisepumpe
kann jedoch als zusätzliche Betriebssicherheit
auch bei vorhandenem Vorwärmsystem verlangt werden.
Möglichkeit c) ist lediglich der Vollständigkeit
halber erwähnt und beruht auf der Idee, die
Wärmeausdehnung des rotierenden, dünnwandigen Bauteils durch Anwendung eines Materials mit einem geringeren thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu reduzieren. Da Materialanforderungen sehr vielfältig sind und zum
Beispiel strukturmechanische Festigkeitseigenschaften und die Kompatibilität zum Fördergut
43
die gleiche oder eine höhere Priorität haben, finden entsprechende Möglichkeiten bei Kesselspeisepumpen keine Anwendung.
Option d) ist ohne detaillierte analytische
Modelle gemäß e) oder nach den im folgenden
Abschnitt beschriebenen Methoden nur sehr
begrenzt anwendbar oder bedarf für gewöhnlich langwieriger Untersuchungen und Tests mit
vereinfachten Prototypen, um eine technische
Qualifikation zu erreichen. Weiterhin sind einfache Wandstärkenvergrößerungen an rotierenden Bauteilen wie Laufrädern nur begrenzt
anwendbar, da mehrstufige Kesselspeisepumpen in der Regel sensibel im rotordynamischen
Verhalten sind. Wandstärkenerweiterungen
bedeuten Masseänderungen. Bei sich schnell
drehenden Kreiselpumpen handelt es sich – wie
bei allen Turbomaschinen – um Feder-Masse-
Dämpfungssysteme, die empfindlich auf Parameteränderungen reagieren: in diesem Fall die
Masse. Zudem haben konstruktive Änderungen
eines Laufrades stets einen direkten Einfluss auf
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Abb. 4: Temperaturfeld bei 5 s
Abb. 5: Temperaturfeld bei 300 s
Abb. 6: Zeitabhängige Randbedingung des Kaltstarts („Thermoschock“)
den Bauraum der Gesamtkonstruktion und
gegebenenfalls auf das hydraulische Verhalten
der Pumpe.
Option e) bildet eine Überleitung zum folgenden Abschnitt, da ein detailliertes analytisches
Modell der Laufspielverkleinerung aufgrund
eines Kaltstarts die Theorien der instationären
Wärmeübertragung und Wärmeleitung berücksichtigen müsste.
Heutzutage bietet die Finite-Element-Methode
(FEM) einen schnellen Zugang zu brauchbaren,
praxis- und konstruktionsnahen Modellen, die
anwendungsoptimierte Lösungen zeitnah und
unter geringem Investitionsaufwand liefern
können.
Instationäre, thermische, transiente
FEM-Simulation als Auslegungsinstrument
Die FEM ist ein etabliertes Verfahren zur numerischen Struktursimulation von multiphysika
lischen Phänomenen und Strukturverhalten.
Dabei wird – je nach Charakteristik und den
Anforderungen an die zu untersuchende Struktur – eine im CAD (Computer-Aided Design)
konstruierte 2D- oder 3D-Geometrie in der

FEM-Software in eine endliche Anzahl kleiner
(finiter) Elemente „zerlegt“ und mit entsprechenden mechanischen Eigenschaften definiert
(siehe Abb. 2).
Während bei mechanischen FEM-Modellen die
Beziehung zwischen Spannung, Dehnung und
Elastizitätsmodul zugrunde gelegt wird (Elastizitätstheorie), verwenden thermische Modelle
physikalische Effekte und Zusammenhänge aus
der Wärmeleitung, wie zum Beispiel Masse, spezifische Wärmekapazität oder Wärmeleitung.
Um das Problemfeld Kesselspeisepumpen näher
zu untersuchen, bedarf es zunächst einer Formulierung der Aufgabenstellung. Neben der
Visualisierung der sich zeitlich verändernden
Temperaturen in den beteiligten Bauteilen, welche schockartig von einer kalten Ausgangstemperatur durch heißes Systemfluid erwärmt werden, ist das Deformationsverhalten von großem
Interesse. Dadurch, dass zu den geometrischen
Gegebenheiten der zeitliche Faktor hinzukommt
und sogar von besonderem Interesse ist, handelt es sich um einen sogenannten instationären Vorgang. Es soll untersucht werden, welche
Bereiche der Pumpe zu gegebenen Zeitintervallen welche Temperatur erreichen und wann ein
homogener Gleichgewichtszustand erreicht
wird. Dies würde erlauben, die thermischen
Ausdehnungen aller beteiligten Bauteile, rotie-
PUMPEN & SYSTEME
rende und stationäre, in zeitlicher Abfolge zu
visualisieren. Damit können die gewünschten
Spieländerungen zeitlich dargestellt werden.
Falls gegebene Konstruktionsparameter und
Sicherheiten überschritten werden, können in
einem iterativen Prozess konstruktive Anpassungen virtuell simuliert werden, um eine optimierte Konstruktion zu erzielen, welche die
gewünschte Kaltstartfunktion mit komfortabler
Betriebssicherheit gewährleistet.
Da es sich bei einer mehrstufigen Kesselspeisepumpe um eine nahezu rotationssymmetrische
Konstruktion handelt, wurde ein 2D-axialsymmetrisches FEM-Modell der Ausgangskonstruktion erstellt. Bei Erstellung des FEM-Modells
wurden neben den physikalischen Eigenschaften der Struktur auch Randbedingungen wie
Ausgangstemperatur und Wärmestrombedingungen (Wärmeübergangsverhalten) definiert.
Fluidbereiche, welche einen wesentlichen Einfluss auf das thermische Verhalten des Systems
darstellen, müssen ebenfalls mit entsprechen-
45
den Eigenschaften versehen werden. Wichtige
physikalische Eigenschaften sind hier die Wärmeleitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität.
Ergebnisse
Der Kaltstart oder auch Thermoschock im folgenden Beispiel reflektiert eine Kundenvorgabe.
Abb. 3 zeigt den unmittelbaren Temperaturanstieg des Förderguts mit den dazugehörigen
Drehzahlen und dem Durchfluss gegenüber der
Zeit.
Die Vorgabe war, dass eine „kalte“ (Umgebungstemperatur) Pumpe unmittelbar etwa
190 °C heißes Kesselspeisewasser pumpen
muss und innerhalb weniger Sekunden auf
Betriebsdrehzahl geht.
Die Pumpe hat eine Nennleistung von 13,4 MW
im Betriebspunkt, ist eine sechsstufige Ausführung für den Betrieb in einem thermischen
Kraftwerk und wird durch eine Dampfturbine
betrieben. Sie fördert im Nennbetriebspunkt
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46
über 380 Liter pro Sekunde und generiert einen
Druck von ca. 300 bar.
Das heiße, gepumpte Speisewasser spiegelt die
Quelle des Wärmestroms wider und erzeugt
einen Wärmegradienten innerhalb der Pumpe,
bei welchem die benetzten Oberflächen durch
den Wärmeübergang die Temperatur aufnehmen und sich zunehmend erhitzen. Zunächst
erhitzten sich die dünnwandigen Bauteile (im
Wesentlichen Laufradpartien) nach wenigen
Sekunden, während sich zum Beispiel die Stufengehäuse erst nach circa zwei Minuten auf
Betriebstemperatur erwärmen. Dieser Zeitraum
stellt die kritische Phase in Bezug auf die diskutierten Laufradspiele dar. Als weiteres konstruktiv wichtiges Merkmal wurde festgestellt, dass
Die Finite-Element-Methode (FEM) liefert – bei
geringerem zeitlichen und Kosten-Aufwand im
Vergleich zu realen Tests – praxisrelevante
Lösungen für konstruktive Verbesserungsprozesse.
die Welle erst einige Minuten später als die
Laufräder vollkommen durchwärmt war (vergleiche Unterschied zwischen Abb. 4 und
Abb. 5). Dies ist ein weiteres, wesentliches Auswertungsmerkmal für die Konstruktion, bei der
der erforderliche Presssitz zwischen Welle und
Laufrädern sowie zwischen Welle und Ausgleichskolben zu jeder Zeit gewährleistet sein
muss.
Grundsätzlich wurde festgestellt, dass die
Laufradspiele nach etwa zweieinhalb Minuten
ihren stationären Zustand erreicht haben und
nach konstruktiven Anpassungen die Kaltstart
anforderungen mit gegebener Sicherheit erfüllen.
Abb. 6 zeigt beispielhaft die Auswertung des
Spaltspiels zwischen den stationären Spaltringen der jeweiligen Pumpenstufen und dem
rotierenden Laufrad. Das Minimum des Spalt
spiels stellt sich nach etwa 5–10 Sekunden ein,
um sich kurz darauf wieder zu vergrößern.
Die stationären Ringe dehnen sich zunächst aufgrund ihrer im Vergleich zum Stufengehäuse
geringeren Wandstärke schneller aus und erzeugen entsprechende radiale Anpresskräfte, die im
Anschluss durch die sich erst später ausdehnenden Stufengehäuse wieder entspannen.
Neben der Auswertung aller instationären, elastischen Deformationen konnten zusätzlich
mechanische Primärspannungen sowie sekundäre thermische Spannungen in den Bauteilen
ermittelt und ausgewertet werden. Auf der
Basis der so ermittelten Spannungen konnte die
mechanische Integrität nachgewiesen und ein
Dauerfestigkeitsnachweis durchgeführt werden.
Optimierungsmöglichkeiten
Die Analysen führten zu Konstruktionsanpassungen an Verschleißringen und Stufengehäusen, die es erlauben, die Pumpenlinie auch Kaltstart-(Thermoschock-)tauglich auszuführen.
Konstruktive Verbesserungsprozesse sind durch
iterative Schritte gekennzeichnet, wobei die
FEM heutzutage – bei geringerem zeitlichen
und Kosten-Aufwand im Vergleich zu realen
Tests – praxisrelevante Lösungen liefert. Dies
erfordert jedoch eine enge Zusammenarbeit
verschiedener Ingenieursdisziplinen, von den
hydraulischen und dynamischen über den konstruktiven bis hin zu den mechanisch-thermisch
behafteten Bereichen.
Erfolgreiche Projekte nach obigem Beispiel sind
im deutschsprachigen Raum auch an der HauptKesselspeisewasserpumpe für das thermische
Kraftwerk Neurath (Nordrhein-Westfalen) ausgeführt worden. Falls vom Endanwender spezifiziert, kann somit eine hohe Flexibilität in der
Energiewirtschaft erzielt werden.
Autoren:
Martin Üre Villoria
Head of Engineering
Sulzer Pumps Equipment UK
Torsten Johne
Head of Mechanical Development
Sulzer Pumps Equipment Winterthur
Thomas Welschinger
Head of Design
Sulzer Pumps Winterthur
Dosierpumpen werden in einem weiten Bereich der Flüssigkeitsdosierung eingesetzt.
Fotos: Fotolia
Dosierpumpen in Labor und Industrie:
standardisiert und doch flexibel
Dipl.-Ing. Heiko Peer
Dosierpumpen werden überall dort eingesetzt, wo es darum geht, exakt,
kontinuierlich, verlässlich und sicher Flüssigkeiten zu dosieren. Ob in der
Wasser- und Abwassertechnik, der Lebensmittel- und Getränkeindustrie
oder in den regenerativen Energien und der Kraftwerkstechnik – zwar
erscheinen die Pumpen oftmals als marginale Bestandteile, dennoch sind
sie in ihrer Wirkung unabdingbar. Dabei werden Pumpen in Standard
lösungen und -systemen angeboten. Aber auch anwender- und prozess
spezifische Pumpen- und Dosiersysteme können ausgelegt werden und
bieten dem Kunden ein hohes Maß an Individualität.
Quelle: sera
48
Abb. 1: Druckspitzen auf der Druckseite ohne und mit Pulsationsdämpfer
Quelle: sera
Dosierpumpen sind Verdrängerpumpen und liefern unabhängig von den Druckverhältnissen
am Eingang und Ausgang der Pumpe definierte
Volumina pro Umdrehung, Hub oder Zeit. Bei
Verdrängerpumpen wird das Fördergut durch in
sich geschlossene Volumina gefördert, eine
Verhinderung des Zurückströmens wird durch
Ventile oder Klappen erreicht. Außer durch
konstruktionsbedingte Undichtigkeiten kann

das Fördergut auch im Stillstand die Pumpe
nicht in umgekehrter Richtung durchströmen.
Verdrängerpumpen sind in der Regel selbst
ansaugend, das bedeutet, dass auch für Flüssigkeiten konstruierte Pumpen für einen zumeist
Abb. 2: Kompakt-Dosierstation auf Wandpalette
(CVD)
begrenzten Zeitraum Gase fördern können und
so einen zum Ansaugen hinreichenden Unterdruck aufbauen können.
Die maximale Ansaughöhe (geodätische Saughöhe) ist begrenzt durch das erreichbare
Vakuum, den örtlichen Luftdruck, die Dichte des
Fördergutes und die zu überwindenden Strömungswiderstände. Verdrängermaschinen sollten auf der Druckseite nicht abgesperrt werden,
sofern nicht geeignete Maßnahmen durch
Überdruckschutzeinrichtungen oder Ähnliches
getroffen wurden, um eine Beschädigung der
Pumpe, des Antriebs oder der Leitungen bis zur
Absperrstelle zu verhindern.
Dosierpumpen in Labor und Industrie
Dosierpumpen werden in einem weiten Bereich
der Flüssigkeitsdosierung eingesetzt. Für Chemie, Nahrungsmittel und Umwelt kommen in
verschiedenen Industriezweigen unterschiedliche Ausführungen zum Einsatz. Die Auswahl
einer geeigneten Dosierpumpe erfolgt unter
Beachtung folgender Randbedingungen:
•
•
•
•
•
•
Dosiergut (u. a. Konzentration, Viskosität,
Feststoffanteile)
Förderleistung
Förderdruck
Ansaughöhe
allgemeine Betriebsbedingungen
Aufstellung
Sind die Randbedingungen definiert, erfolgt die
Auswahl der Dosierpumpenart. Für unterschiedliche Dosieraufgaben in den verschiedenen
Industriezweigen stehen für den Niederdruckbereich (bis 10 bar) Membran- und Mehrlagenmembranpumpen und für den Mittel- bzw.
Hochdruckbereich (10 bis 300 bar) Kolben-Membranpumpen zur Verfügung.
Die Pumpenarten unterscheiden sich im
Wesentlichen durch die Konstruktion des Verdrängers (Membranaufbau). Stand der Technik
im Bereich der Membranpumpen ist der Einsatz
einer über eine Schubstange direkt angetriebenen PTFE-Membran, die auf einem Trägermaterial aufgebracht ist (PTFE, Polytetrafluorethylen,
ist ein teilkristallines Polymer, das u. a. unter
dem Handelsnamen Teflon bekannt ist). Mit dieser Membrankonstruktion können Leistungen
bis zu 3.000 l/h bei Gegendrücken zwischen 10
und 3 bar erreicht werden.
Für den Leistungsbereich von 11 bis 850 l/h bei
Gegendrücken bis 20 bar stehen Mehrlagen-
PUMPEN & SYSTEME
membranen zur Verfügung. Das Funktionsprinzip ist mit dem der Membranpumpe identisch.
Jedoch besteht die Membran aus 3 PTFE-Lagen.
Durch den Aufbau können sicherheitstechnisch
anspruchsvolle Dosieraufgaben realisiert werden. Den höheren Sicherheitsanforderungen
werden durch im Vergleich zu einlagigen Membranen erheblich verbesserte Membranstandzeiten sowie die permanente Membranüber
wachung Rechnung getragen.
Eine wesentliche Erhöhung der Leistungsdaten
von 4 bis 1.650 l/h und Betriebsdrücken bis 300
bar wird durch den Einsatz von Kolben-Membranpumpen erreicht. Die Hubbewegung des
über eine Schubstange ausgelenkten Kolbens
wird hydraulisch auf eine Mehrlagenmembran
übertragen.
Bei diesem Konstruktionsprinzip gewährleistet
ein integriertes Ausgleichsventil eine hervorragende Dosiergenauigkeit und bietet einen optimalen Überlastschutz. Das heißt, primär sorgt
dieses Ventil für die optimale Menge an Hydrau-
■
49
likflüssigkeit im Hydraulikraum. Ein positiver
Nebeneffekt des Ventils besteht in der Begrenzung des Überdrucks im Arbeitsraum der
Pumpe. Dabei öffnet das Ventil bei zu hohem
Druck und lässt die Hydraulikflüssigkeit in
den pumpeninternen Vorratsbehälter strömen.
Während des folgenden Saughubs öffnet das
Ausgleichsventil und die fehlende Menge an
Hydraulikflüssigkeit strömt wieder zurück.
Auch bei dieser Pumpenart besteht die Membran aus einem werkstofftechnisch hochwertigen PTFE-Mehrlagenmembransystem. Membranstandzeiten über 10.000 Betriebsstunden
sind möglich und eine Membranüberwachung
gehört zur Standardausrüstung.
Genauigkeit und Sicherheit
Die Genauigkeit von Dosierpumpen und die
damit verbundene Reproduzierbarkeit der
Dosiermengen spielen aus wirtschaftlicher
Sicht eine immer größere Rolle. Voraussetzung
in erster Instanz ist eine korrekte Auslegung der
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Quelle: sera
50
•
•
•
•
konstante Hubfrequenz und Hublänge
konstanter volumetrischer Wirkungsgrad,
d. h. Zulauf, Saughöhe und Förderdruck
gleichbleibend
gleichbleibendes Fördermedium mit
konstanter Temperatur, Konzentration,
Dichte und Viskosität
Verhindern störender Randerscheinungen
wie Kavitation, Gasgehalt und Fremdkörper
im Fördermedium
Empfehlenswert ist, bei der Pumpenauslegung
auch alle zusätzlich notwendigen Armaturen
einzuplanen und zu installieren, da hierdurch
Genauigkeit und Sicherheit positiv beeinflusst
werden können. Zu diesen Armaturen zählen:
Abb. 3: Ansetzstation Natronlauge
•
Quelle: sera
Pumpe. Dies bedeutet, dass die benötige Dosiermenge in etwa 70–90 % der Pumpennennleistung entsprechen sollte. Hierdurch ist sichergestellt, dass in beiden Richtungen ausreichende
Reserven vorhanden sind und auch veränderliche Dosiermengen mit einer akzeptablen
Genauigkeit dosiert werden können.
In zweiter Instanz sind konstante Betriebsbedingungen eine weitere Voraussetzung für das
einwandfreie Arbeiten einer Pumpe. Auf diese
Weise können Dosierfehler minimiert werden.
Konstante Betriebsbedingungen sind:
Abb. 4: Kompakt-Dosierstation auf Behälter (CTD)
•
•
•
Druckhalteventile, durch die schwankende
Gegendrücke ausgeglichen und ungewolltes
Durchhebern des Mediums durch die Pumpe
verhindert wird
Überström- bzw. Sicherheitsventile, zum
Schutz von Dosierpumpe, angrenzenden
Rohrleitungen sowie Bauteilen
Pulsationsdämpfer in der Saugseite, die
Kavitation in der Pumpe vermeiden
Pulsationsdämpfer in der Druckseite, die
Beschleunigungsdruckspitzen reduzieren
und Förderstrompulsationen verhindern;
damit verbunden werden Schwingungen im
Rohrleitungssystem minimiert
Standardisiert und doch flexibel
Für die Lösung von anwendungs- und kundenspezifischen Dosieraufgaben, unter Berücksichtigung aller notwendigen Armaturen, stehen unterschiedliche Konzepte zur Verfügung.
Zum einen lassen sich Dosieraufgaben durch
Standardkonfiguration lösen. Hierbei werden
ausnahmslos standardisierte Bauteile, wie aus
einem Baukasten, genutzt. Alle Bauteile werden
auf einer Montageplatte zur Wandbefestigung
montiert.
In Hinblick auf die zu erfüllende Dosieraufgabe
können die Bauteile modular zusammengestellt
werden. Die Auswahl der Werkstoffe für die
Pumpen und Armaturen erfolgt auf Basis von
Werkstofftabellen, die die Beständigkeit der
Materialien gegenüber dem Fördermedium
wiedergeben. Durch Sicherheits-Upgrades wie
Tropfwannen, Spritzschutz, Leckagesonden oder
Membranüberwachung bieten die Systeme ein
Optimum in Sachen Umweltschutz, Betriebsund Arbeitssicherheit.
PUMPEN & SYSTEME
Definierte Schnittstellen zur Anbindung von
weiterführenden Leitungen tragen mit dazu bei,
dass sich der Installationsaufwand auf ein Minimum reduziert. Hierdurch wird ein hohes Maß
an anwendungstechnischer Flexibilität und
Anpassungsfähigkeit, gepaart mit sicherheitstechnischen und wirtschaftlichen Vorteilen
eines Standardproduktes, sichergestellt. Derartige Dosiersysteme stehen als Standardprodukte für den Leistungsbereich bis 1.500 l/h bei
Gegendrücken bis 10 bar zur Verfügung.
Zum anderen werden Dosieraufgaben in vielen
Bereichen und Industriezweigen auf Basis von
unterschiedlichsten Spezifikationen für den
jeweiligen Anwendungsfall konzipiert, geplant
und umgesetzt.
Ansetzanlage für Natronlauge
Speziell für den Einsatz in Industrien, die einen
schwankenden, aber hohen Bedarf an alkalischen Reinigungsmitteln wie Natronlauge
haben, oder für Länder, in denen eine kontinuierliche Anlieferung nicht gewährleistet ist,
wurde eine wirtschaftliche Systemlösung entwickelt. Diese ermöglicht einen sicheren und
effizienten Ansatz von Natronlauge auf Basis
von Natriumhydroxid (NaOH) in fester Form
(Pellets, Flakes, Perlen oder Pulver) und Wasser.
Jährlich werden ca. 50 Millionen Tonnen Natronlauge hergestellt. Die Anwendungsgebiete für
Natronlauge sind vielfältig. Diese sind zum Beispiel die Neutralisation von Säuren in weiten
Bereichen von chemischen Prozessen, der Auf-
51
schluss von Bauxit und anderen Erzen zur Herstellung von Aluminium, die Regenerierung von
Ionentauschern oder die Reinigungsprozesse in
der Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie.
Das Grundsystem besteht aus einem Ansetz
behälter aus Edelstahl, einem Rührwerk und
einer speziellen Fördereinrichtung, welche vom
Ansetzbehälter getrennt wurde. Die Fördereinrichtung beinhaltet einen Aufgabetrichter und
Dosierpumpen sind Verdrängerpumpen und liefern
definierte Volumina pro Umdrehung, Hub oder Zeit.
eine Edelstahl-Förderschnecke, die die Feststoffe
in den Ansetzbehälter fördert. Das Bedienpersonal befindet sich durch diesen Aufbau nicht im
unmittelbaren Gefahrenbereich des Ansetzbehälters, in dem die Feststoffe mit Wasser exothermisch reagieren. Der Ansetzbehälter ist mit
einem Fassungsvermögen von 1.000, 2.000 oder
5.000 Litern verfügbar und mit einer Füllstand
anzeige mit Absperrventil, einer Temperaturanzeige sowie einem Sicherheits-Rohrkäfig zur
Vermeidung von versehentlichem Körperkontakt versehen.
Für den Aufgabetrichter ist optional eine Abdeckung sowie als weitere Sicherheitseinrichtung
eine spezielle Absaugvorrichtung erhältlich. Das
Umfüllen der fertig angesetzten Lösung in einen
größeren Lagertank kann entweder durch eine
Anzeige
in die jeweiligen Prozesse steht dem Anwender
eine vielfältige Palette an Dosieranlagen zur
Verfügung, die sich jedem Anwendungsfall optimal anpassen lassen. Die Basis stellt hier das
aus standardisierten Komponenten modular
aufgebaute Kompakt-Dosiersystem dar. Das
System kann mit einer oder zwei Dosierpumpen
ausgeführt werden. Neben der Basisausführung
mit zahlreichen Optionen bietet der Baukasten
ein breites Spektrum an kundenspezifischen
Anpassungsmöglichkeiten der Anlagen sowie
ein Optimum in Sachen Umweltschutz,
Betriebs- und Arbeitssicherheit.
Quelle: sera
52
Abb. 5: Mischanlage für Schwefelsäure
auf den Ansetzbehälter montierte Umfüllpumpe oder eine vom Ansetzbehälter entfernt
installierte Umfüllanlage erfolgen. Zudem lässt
sich das Gesamtsystem durch Integration einer
speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) teil
automatisieren bzw. in bestehende Prozessleitsysteme einbinden.
Für die Entnahme der Lösung aus dem jeweiligen Vorlagebehälter und die präzise Zuführung
Abb. 6: Prozess Verdünnung Schwefelsäure
Quelle: sera
Mischanlage zur Verdünnung
von konzentrierter Schwefelsäure
Ein weiteres Beispiel einer anwendungsspezifischen Dosieranlage ist die Mischanlage zur
Verdünnung von konzentrierter Schwefelsäure.
Schwefelsäure ist eine der technisch wichtigsten Chemikalien überhaupt und zählt zu den
meistproduzierten Grundstoffen. Die Chemikalie wird in unterschiedlichen Konzentrationen in
vielen industriellen Bereichen eingesetzt. Ihre
Produktionsmenge gilt – neben Chlor – als Maßstab für die industrielle Entwicklung und den
Leistungsstand eines Landes. Die jährliche Produktionsmenge liegt weltweit bei etwa 200 Millionen Tonnen, in Deutschland bei etwa fünf
Millionen Tonnen.
Der größte Teil der Produktion wird für die Herstellung von Düngemitteln verbraucht. Als Batteriesäure ist 37%ige Schwefelsäure ein wesentlicher Bestandteil des Bleiakkumulators, wie er
beispielsweise in der Automobilindustrie als
Starterbatterie eingesetzt wird. Weiterhin zählt
die Chemikalie in chemischen Laboratorien zu
den meistbenutzten Grundstoffen und wird in
vielen Bereichen unter anderem zur Einstellung
des pH-Wertes oder als Katalysator genutzt.
Für die unterschiedlichen Anwendungen wird
Schwefelsäure in verschiedenen Konzentrationen benötigt. Diese werden durch Verdünnung
des 96%igen Grundproduktes mit Wasser hergestellt. Das Verdünnen von Schwefelsäure geht
mit einer stark exothermen Reaktion einher. In
Abhängigkeit von der Ausgangskonzentration
treten Temperaturen von bis zu ca. 140 °C auf.
Bei der Konzeption einer Mischanlage muss dies
berücksichtigt und die Temperaturen zur Sicherheit des Bedienpersonals sowie der benachbarten Anlagenteile mittels einer Kühlstrecke
gezielt abgeführt werden. Aufgrund der hohen
Produktionsmengen stehen die Genauigkeit
PUMPEN & SYSTEME
53
und damit die Wirtschaftlichkeit der Mischanlage ebenfalls
im Fokus der Hersteller. Die Anforderungen an die Anlage liegen bei +/–1 % auf Dichte und Menge.
Bei der Mischanlage fördern zwei Dosiereinheiten die konzentrierte Schwefelsäure und das benötigte Verdünnungswasser. Die Volumenströme der Pumpen werden in Abhängigkeit von der gewünschten Endkonzentration geregelt.
Hierzu erfasst eine Dichtemessung die Ausgangskonzentration der Chemikalie und die Anlagensteuerung ermittelt auf
dieser Basis die Grundeinstellung für Leistungen der Dosier
einheiten.
Das Wasser und die Schwefelsäure werden in einem Reaktor
mit integriertem Kühlkreislauf zusammengeführt. Auf diese
Weise wird sichergestellt, dass die entstehende Reaktions-
Dosieranlagen sind mit umfangreicher
Mess-, Steuer- und Regelungstechnik
ausgestattet.
wärme unmittelbar an der Entstehungsstelle abgeführt
wird. Nach erfolgter Reaktion wird eine Charge von bis zu
5.000 l in einem Chargenbehälter zwischengelagert. Beim
Befüllen des Behälters erfolgt die automatische Messung
der Konzentration. In Abhängigkeit dieser Messung werden
die Förderleistungen der beiden Dosiereinheiten nachgeregelt. Zusätzlich werden bei der Herstellung der unterschiedlichen Lösungen die Produktionsmengen mit einem magnetisch-induktiven Durchflussmesser erfasst.
Zum Abschluss werden die Produktchargen gelagert bzw.
abgefüllt. Hierzu stehen drei Lagertanks mit einem Volumen
von je 30 m3 für die Konzentrationen 37 %, 50 % und 70 % zur
Verfügung. Sollte Schwefelsäure in anderen Konzentrationen benötigt und hergestellt werden, so erfolgt das Einfüllen dieser Mengen direkt in Liefergebinde.
Herzstück der Anlage ist die zugehörige Steuerung auf Basis
einer SPS S7-1200. Alle für die Herstellung der unterschiedlichen Lösung wichtigen Parameter werden erfasst und über
ein Bedienpanel visualisiert. Rezepturgesteuert erfolgt der
Start der Produktion. In Abhängigkeit von den Konzentrationen werden die Dosiereinheiten geregelt. An den wichtigsten Punkten werden im Reaktor und Kühlkreislauf die Temperaturen erfasst und die Leistung der Kühlwasserpumpen
justiert. Zur Anbindung an die übergeordnete Prozesssteuerung steht eine Ethernet-Schnittstelle zur Verfügung. Für
spätere Kontrollen werden Chargen- und Materialnummer,
Konzentration und Produktionsmenge protokolliert.
Quelle: sera
54
Abb. 7: Dosierung im Regelkreis: Messen, Dosieren, Regeln
Präzise und sicher durch
Mess-, Steuer- und Regelungstechnik
Um hohe Prozesssicherheit und Genauigkeit
für kundenspezifische Dosieranlagenkomplett
lösungen zu gewährleisten, sind diese mit
umfangreicher Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (MSR) ausgestattet und somit optimal
auf die jeweiligen Kundenanforderungen zugeschnitten. Durch den Einsatz modernster Durchfluss-, Füllstands- sowie Steuer- und Regelungstechnik wird das Dosieren überwacht und
gesteuert und somit ein effizienter Chemika
lieneinsatz sichergestellt. Außerdem kommen
Steuerungen zum Beispiel für das Mischen und
Ansetzen von Chemikalien zum Einsatz. Sämt
liche Prozessparameter werden überwacht und
je nach Bedarf vor Ort direkt am Dosiersystem
oder über den zentralen Leitstand ausgewertet
und gesteuert.
Dabei kann die Kommunikation zwischen Steuerung und Leitsystem auf konventionellem
Weg, zum Beispiel über Analogsignale und
potenzialfreie Kontakte, oder mit komplexen
und anspruchsvollen Systemen über die örtliche
SPS und den Bus erfolgen.
Analysetechnik liefert relevante Daten
Zum Steuern und Regeln werden neben der
Mess-, Steuer- und Regelungstechnik Analyseverfahren benötigt, die den Mess-Systemen die
relevanten Daten liefern. Dabei spielt das exakte
Zusammenspiel von Sensoren, Reglern und
Dosierpumpen besonders im Bereich der Chemikaliendosierung eine herausragende Rolle.
Auch hier ist die Lösung individuell auf den
jeweiligen Anwendungsfall zugeschnitten. Die
Baugruppen kommen in der Wasseranalyse in
einem weiten Feld von unterschiedlichen Applikationen, wie zum Beispiel in der Trinkwasser-,
Schwimmbadwasser- und Abwasseraufbereitung, der Prozesschemie und Getränkeindustrie,
zum Einsatz.
Ein Analyse-Messumformer misst über passende Sensoren für pH, Redox, Chlor, Leitfähigkeit und Temperatur die Ist-Werte, vergleicht sie
mit den Soll-Werten und regelt die Leistung der
zugehörigen Stellglieder. Somit stellen die
Dosierpumpen zu jedem Zeitpunkt die exakte
Zugabe der Chemikalien sicher.
Zusammen schließen die Produkte den Kreis
Messen, Dosieren und Regeln.
Autor:
Dipl.-Ing. Heiko Peer
Produktmanager
sera GmbH, Immenhausen
Durch optimierte Dosierprozesse können Korrosionen, Ablagerungen sowie
das Wachstum gesundheitsgefährdender Mikroorganismen vermieden werden.
Foto: ProMinent
Genau dosiert die Umwelt schonen
Dipl.-Ing. Michael Birmelin
Kühlkreisläufe und Kesselspeisewasser werden in allen Bereichen der
Industrie weltweit eingesetzt. In diesen Kreisläufen können sich bildende
Korrosion oder Ablagerungen sowie das Wachstum gesundheitsgefährdender
Mikroorganismen zu Ausfällen führen. Erst das exakte Zusammenspiel von
Dosierpumpen, Reglern und Sensoren gewährleistet einen störungsfreien
Betrieb mit einem Maximum an Sicherheit. Magnet- und Motordosierpumpen,
das Herz von Dosiersystemen, sorgen für sicheres und exaktes Dosieren.
Ein geringerer Chemikalieneintrag und ein konstant hoher Wirkungsgrad des
Wärmetauschers reduzieren die Kosten und schonen die Umwelt.
Quelle: ProMinent
56
Abb. 1: Kompaktes, anschlussfertiges Dosiersystem mit
Auffangwanne. Die Anlage ist mit einer Motordosierpumpe und einer Magnetmembranpumpe ausgestattet.
Quelle: ProMinent
In Kraftwerken führen Kesselstein oder Korrosionsschäden durch mangelhafte Speisewasseraufbereitung in der Regel zu einem unwirtschaftlichen Kesselspeisewasserbetrieb. Neben
Wasser- und Energieverlusten kann dies auch zu
Ausfällen der Dampfturbinen führen.
Zur Einhaltung der notwendigen Speisewasserqualität nach VDI-Richtlinien-Aufbereitung 2035
bzw. Vorschriften 1453 und 1454 des VdTÜV
werden kundenspezifisch angepasste Wasseraufbereitungsanlagen für Kraftwerke entwickelt
und gefertigt.
Zur Aufbereitung des Kesselspeisewassers in
einer Kraftwerkanwendung in Norddeutschland
Abb. 2: Das Dosiersystem mit Ammoniak- und Alkalisierungsmittelbehälter dient zur
genauen Dosierung zur pH-Regulierung im Kühlwasserkreislauf. Die Anlage ist mit
einer Motordosierpumpe, vier Hydraulik-Membrandosierpumpen, zwei Kolbendosierpumpen und einer Exzenterpumpe ausgestattet.
soll eine Ammoniaklösung zur pH-Wertan
hebung auf > 9 eingesetzt werden. Die hierfür
konzipierte Ammoniak-Ansetz- und -Dosierstation stellt aus kundenseitig bereitgestelltem
25%igen Ammoniak und vollentsalztem Wasser
eine 4–5%ige Ammoniaklösung her.
Exakt auf die benötigte Kapazität der Anlage
abgestimmt, wurde die plattenmontierte Do
sierstation mit einem 500-Liter-PE-Behälter mit
Zumessgefäß, zwei Membrandosierpumpen
und einem Mess- und Regelgerät ausgestattet.
Bei der Planung der plattenmontierten Dosierstation wurden alle sicherheitsrelevanten
Aspekte berücksichtigt. Da im Zumessgefäß
Ex-Zone 1 herrscht, wurde zur Gewährleistung
des Ex-Schutzes der Niveauschalter über einen
Trennschaltverstärker als eigensicherer Stromkreis konzipiert. Ebenso wurde an eventuell austretende Chemikalien gedacht: Sie werden in
einer Wanne, in der die Dosierstation sowie der
500-Liter-PE-Behälter stehen, sicher aufgefangen. Die Bauweise und der kompakte, anschlussfertige Aufbau sorgen für eine einfache Installation und leichte Bedienung.
Fachgerechte Behandlung
schützt vor Ablagerungen
Welche Rolle Kesselspeisewasser auch in einem
Salzbergwerk spielt, zeigt folgendes Beispiel:
Rund 900 Meter unter der Erde arbeiten Berg
leute in einem Salzbergwerk am Niederrhein,
um das „Weiße Gold“ abzubauen – rund 1,2 Millionen Tonnen pro Jahr. Wer dabei nur an
Speisesalz denkt, liegt falsch. Rund ein Drittel
werden als Auftausalz für glatte Straßen und
Bürgersteige verkauft.
27 % der jährlichen Fördermenge werden als
Gewerbesalz vertrieben. Das wird zum Beispiel
bei der Erdölförderung als Spüllösung für Bohrlöcher eingesetzt. Besonders hochwertige Produkte sind Pharma- und Speisesalze, zu deren
Herstellung eine Siedesalzanlage genutzt wird.
Unter anderem wird für die Herstellung von Siedesalz viel Energie benötigt. Diese wird über
Dampf aus einem Kesselhaus auf dem Werksgelände bereitgestellt. Damit die Dampferzeuger
reibungslos funktionieren und die Anlage hinreichend vor Korrosion geschützt ist, muss das
Kesselspeisewasser behandelt werden. Denn
beim Verdampfen werden die Inhaltsstoffe des
Kesselwassers stark aufkonzentriert. Ohne die
Dosierung von Chemikalien bilden sich Ablagerungen, die den Dampfkessel beschädigen können. Eine kompakte Dosieranlage regelt auto-
PUMPEN & SYSTEME
matisch Ansatz und Dosierung der Chemikalien.
Die Ansatz- und Dosierstation ist speziell auf
die Bedürfnisse der Produktionsanlage abgestimmt. Natronlauge, Natriumsulfit und ein
Mineral werden in einem 500 Liter großen
PE-Ansatzbehälter mit demineralisiertem Wasser vermischt und anschließend dem Kesselspeisewasser zudosiert.
Im Einsatz: Magnetdosierpumpen
Für die Speisewasserdosierung werden die drei
Chemikalienkonzentrate zunächst mit Magnetdosierpumpen aus je 250 Liter großen PE-Behältnissen in ein Zumessgefäß umgefüllt. Eine
zentrale Steuereinheit (SPS) wählt die Konzen
tratdosierpumpen nacheinander an und gibt die
vorgegebenen Mengen in das Gefäß. Von dort
gelangen die Chemikalienkonzentrate über ein
Membranventil in den Ansatzbehälter, wo sie
mit dem vollentsalzten Wasser sorgfältig verrührt werden. Eine Motordosierpumpe mit
Sauggarnitur und einer Dosierleistung von 120
Litern pro Stunde füllt die Speisewasserdosierung anschließend in einen Vorratsbehälter um,
der 999 Liter speichert. Auf diesem sind weitere
vier Magnetdosierpumpen installiert, die die
Chemikalien kontinuierlich dem Kesselspeisewasser zuführen. Die Pumpen sind universell
ansteuerbar. Der verschleißfreie Magnetantrieb
garantiert auch unter Maximallast eine über
ragend lange Lebensdauer.
57
Einfache Bedienung
Eine weitere autarke Ansatz- und Dosierstation
wird für Natronlauge eingesetzt. Sie dient dem
manuellen Ansatz. Auf diese Weise kann der
Betreiber schnell und einfach von der automatischen Steuerung zur manuellen Bedienung
wechseln. Einfach ist auch das Auswechseln der
Chemikalien, da Konzentrate und die vollständige Lösung nachgefüllt werden.
Legionellen, Kalkablagerungen, Biofilmbildung
oder ein Korrodieren der Verrohrungen lassen
sich mit optimierten Dosiersystemen vermeiden.
Gefahrenzone Kühlwasser
Auf eine hohe Dosiergenauigkeit kommt es bei
folgendem Kühlkreislauf, der bei der Herstellung von Industriegasen eine wichtige Rolle
spielt, an: Industriegase herzustellen erfordert
ein hohes Know-how. Bestimmte Industriegase
werden beispielsweise bei Temperaturen von bis
zu minus 196 Grad erzeugt. Hierbei spielt ein
zuverlässiger und leistungsstarker Kühlkreislauf
eine wesentliche Rolle. Bei einer Mess- und
Dosieranlage mit integrierter Korrosionsmessstrecke herrschen konstante Minusgrade, denn
Korrosion und Ablagerungen im Kühlwasser
werden vermieden.
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58
Edelgase verdanken ihren noblen Namen der
chemischen Ähnlichkeit mit den Edelmetallen.
Ebenso wie diese sind Edelgase sehr reaktionsträge. Das ist ein Grund, warum sie in der Industrie häufig als Schutzgase eingesetzt werden.
Die Messer Gruppe produziert bereits seit über
100 Jahren in Luftzerlegungsanlagen Industriegase. Edelgase wie Neon, Xenon, Krypton, Argon
und Helium sind bereits in der Luft enthalten,
doch nur in sehr geringen Mengen. 99 % der Luft
bilden Stickstoff und Sauerstoff. Eine Luftzerlegungsanlage trennt die verschiedenen Bestandteile und gewinnt auf diese Weise die Gase aus
der Luft.
die Temperatur – zunächst auf minus 180 Grad
zum Vorkühlen der Luft. Dann wird das Gasgemisch in eine turmhohe Trennkolonne gefüllt.
Dort sinken die Temperaturen weiter – auf bis zu
minus 196 Grad. Da die Bestandteile der Luft
unterschiedliche Siedepunkte haben, lassen sie
sich auf diese Art voneinander trennen. Bei
minus 183 Grad beispielsweise verflüssigt sich
Sauerstoff. Die Tröpfchen, die sich mit dem
Dampf bilden, setzen sich auf den Siebböden
der Kolonne ab, während die anderen Bestandteile der komprimierten Luft weiter als Gase
aufsteigen. Argon kondensiert beispielsweise
bei minus 186 Grad.
Industriegasproduktion bei hohen Minusgraden
Zu Beginn des Verfahrens wird die Luft gereinigt
und mit einem Druck von rund sechs bar komprimiert. Bei dieser Verdichtung entsteht
Wärme, die es zu reduzieren gilt. Denn das Gasgemisch muss so stark abgekühlt werden, dass
es sich verflüssigt. Wärmeaustauscher senken
Schutz vor Korrosion und
Ablagerungen im Kühlwasser
Bei der Luftzerlegung ist ein leistungsstarker
Kühlkreislauf elementar, um die hohen Minusgrade zu erzielen und die Temperaturen exakt
zu steuern. Eine plattenmontierte Mess- und
Dosieranlage mit integrierter Korrosionsmessstrecke regelt den Kühlwasserkreislauf und verhindert durch Zugabe von Bioziden und Inhibitoren das Wachstum von Algen, Bakterien und
Pilzen. Durch diese können Korrosion und Ablagerungen in Rohren und Wärmetauschern entstehen, die die Leistungsfähigkeit mindern und
im schlimmsten Fall die Kühlung beschädigen.
Vor allem an den Wärmeübergangszonen kann
sich schnell ein Biofilm bilden. Bei allen Prozessen ist die Einhaltung des richtigen pH-Wertes
wichtig.
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Zuverlässige Messung von pH-Wert,
Leitfähigkeit und Korrosion
An zwei Messstellen werden die pH-Werte
erfasst. Die doppelte pH-Wert-Messung erhöht
die Sicherheit. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass zu jedem Zeitpunkt der korrekte pH-Wert
vorliegt. Sollten die Werte der Messstellen auseinanderdriften, meldet dies ein Alarm. Kontrolliert
wird auch die Leitfähigkeit mit induktiven Sensoren, die eine nahezu wartungsfreie Betriebsweise
sicherstellen. Diese Messung ist besonders wichtig, da das Kühlwasser immer wieder mit Zusatzwasser ergänzt werden muss. Dieses ersetzt das
durch Verdampfung und Abflut entwichene Wasser. Dieser Vorgang erhöht allerdings die Salzkonzentration, was Verkrustungen und Korrosion zur
Folge hat. Über die induktive Messung der Leit
fähigkeit des Kühlwassers kann der Salzgehalt
zuverlässig ermittelt und eine Absalzung vorgenommen werden. Weiter wird über eine Korro
PUMPEN & SYSTEME
sionsmessstrecke mit drei Coupons das Korro
sionsverhalten überwacht.
Membrandosierpumpen
halten Kühlwasser keimfrei
Abhängig von den Messwerten geben drei
Membrandosierpumpen die Biozide Chlor und
Brom sowie einen Inhibitor in das Kühlwasser –
völlig automatisch. Aufgrund des gewählten
geregelten Magnetantriebes dosieren sie auch
kleinste Mengen sehr genau – und geben das
Dosiergut nicht Tropfen für Tropfen, sondern in
einem durchgängigen Strahl in die Leitung. Das
fördert die gute Durchmischung von Dosiergut
und Kühlwasser. Sauglanzen, die mit Niveauschalter versehen sind, befördern die Dosier
medien aus den Behältern hin zu den Pumpen.
Kosten sparen und die Umwelt schützen
Die einzelnen Komponenten der Dosieranlage
sind anschlussfertig auf einer PE-Platte mit
Tropfwanne auf einem Edelstahlgestell montiert. Mit der maßgeschneiderten Mess- und
Dosieranlage kann das Industriegase-Unternehmen die Kosten erheblich senken. Aufgrund der
guten Qualität des Kühlwassers muss weniger
Frischwasser zugeführt werden. Außerdem wird
eine wesentlich geringere Menge an Chemikalien benötigt. Beides spart damit nicht nur Geld,
sondern schützt vor allem auch die Umwelt –
eine gelungene Kombination.
Sicherheit ist Trumpf
Wie hermetisch dichte Dosierpumpen die Prozesssicherheit erhöhen, zeigt folgendes Beispiel.
Zahlreiche renommierte Produzenten, Dienstleister und Forschungseinrichtungen haben sich
in Leuna, einem modernen Chemiestandort,
angesiedelt – und die Nachbarschaft belebt das
Geschäft: Viele der dort produzierten Chemikalien dienen anderen Herstellern vor Ort als Ausgangsstoff. Einer der Zulieferer arbeitet mit
Phosphorsäure, Schwefelsäure und Kaliumhydroxid und benötigte eine Lösung, um diese
aggressiven Flüssigkeiten sicher zu dosieren.
Dazu wird eine Dosieranlage mit vier Hydraulik-Membrandosierpumpen eingesetzt. Deren
Membran wird im Druckhub ausschließlich
durch die Hydraulikflüssigkeit bewegt und im
Saughub durch eine mechanische Kupplung
unterstützt. Aufgrund dieses kombinierten
Funktionsprinzips erzielt der Dosierkopf eine
außergewöhnliche Saugleistung. Die Pumpen
fördern pro Stunde zwischen 7 und 100 Liter bei
59
Gegendrücken bis 180 bar. Manometer überwachen den Gegendruck permanent – steigt er zu
hoch, sorgen Sicherheitsventile für die nötige
Druckentlastung. Ebenfalls der Sicherheit dient
die Doppelmembran, die die medienberührende
Seite hermetisch abschließt. Die Drehzahl der
Pumpen wird bedarfsabhängig durch einen Frequenzumrichter gesteuert, der per PROFIBUS®
an die zentrale Leitwarte angebunden ist. Weitere Pluspunkte sind die hohe Dosiergenauigkeit von ±0,5 % und der wartungsarme Betrieb.
Salzwasser oder Süßwasser?
Wie chemische Zusätze auf Kreuzfahrtschiffen
Korrosionen verhindern, verdeutlicht das
nächste Beispiel: Wer sich im Urlaub an Bord
eines Kreuzfahrtschiffs entspannt, macht sich in
der Regel keine Gedanken über die Technik hinter dem Komfort – dabei wäre das durchaus
interessant. Hätten Sie zum Beispiel gewusst,
dass man vor einigen Jahrzehnten Schiffsmotoren noch mit Meerwasser kühlte? Heute setzt
Bungartz
Meisterwerke
Die LeHre
Der geLeerten
Vertreter der wegweisenden Spezialkreiselpumpen aus der Sammlung Bungartz,
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Es ist eine Kunst, Tank- oder Kesselwagen bis aufs Letzte zu entleeren.
Dem zeitgenössischen Opus VKg
gelingt dies vortrefflich. Die trockenlaufsichere Kreiselpumpe ist detailreich gearbeitet. Form und Funktion
werden eins. Das Objekt dominiert
das Geschehen, vor allem bei
der Begegnung mit Flüssiggasen.
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Quelle: ProMinent
60
Abb. 3: System zur exakten Dosierung von
Korrosionsschutzmittel
man auf Kühlung mit Frischwasser, sprich
gebunkertes Süßwasser. Damit die Metalltanks,
in denen es lagert, oder die Leitungen, in denen
es gefördert wird, nicht korrodieren, müssen
wirksame Korrosionsinhibitoren zugesetzt werden. Hier kommt Dosiertechnik ins Spiel.
Quelle: ProMinent
Dauerläufer: Magnetdosierpumpen
So werden beispielsweise die flüssigen Korro
sionsschutzmittel mit vier Dosiersystemen –
auf der Basis von Magnetdosierpumpen – automatisch und genau zudosiert. Die mit Sauglanze
und Kabeln, Anschlusskästen und Schaltern
komplett vormontierten, kompakten Systeme
sind platzsparend im Maschinenraum integriert. Separat angesteuert stellen sie die richtige
Menge an notwendiger Wasseraufbereitungschemikalie sicher. Sollte das Niveau des Schutzmittels in einem der Behälter auf ein definiertes
Minimum fallen, werden die Pumpen, dank
eines Schwimmers, automatisch ausgeschaltet.
Gleichzeitig wird der notwendige Wechsel des
Chemikalienbehälters angezeigt. Die für den
Dauerbetrieb und für aggressive Chemikalien
konzipierte Magnetdosierpumpe gewährleistet
eine zuverlässige, sichere Dosierung. Ein weiteres Plus ist ihr niedriger Energieverbrauch.
Die Vorteile: hohe Betriebssicherheit,
Kostenreduzierung und Schonung der Umwelt
Legionellen, Kalkablagerungen, Biofilmbildung
oder ein Korrodieren der Verrohrungen lassen
sich mit den für Kühlkreisläufe und Kesselspeisewasser optimierten Dosiersystemen zuverlässig vermeiden. Die aufgeführten Beispiele verdeutlichen, dass moderne Dosierpumpen und
Dosiersysteme nicht nur den harten Prozessbedingungen, wie sie in der Chemie und Petrochemie vorherrschen, gerecht werden. Darüber hinaus gewährleisten sie auch in nicht industriellen
Anwendungen eine hohe Betriebssicherheit.
Gleichzeitig stellen sie eine hohe Verfügbarkeit
aufgrund ihrer langen Lebensdauer sicher. Ihre
einfache, jedoch äußerst zuverlässige Funktionsweise reduziert den Energiebedarf auf ein
Minimum. Bruchsensierende Pumpen- und
Trennmembranen sowie zuverlässige Fehler
erkennungsmechanismen sorgen dafür, dass,
selbst im Schadensfall, keine Chemikalien an die
Umwelt gelangen. Der Chemikalienverbrauch
wird durch eine genaue und bedarfsgesteuerte
Dosierung auf das Nötigste reduziert. Betreiber
profitieren in mehrfacher Hinsicht: Kostenreduzierung durch minimalen Frischwassereinsatz
und Chemikalienverbrauch sowie die Beibehaltung eines konstant hohen Wirkungsgrades des
Wärmetauschers. Die geringeren Mengen und
der reduzierte Energieaufwand entlasten in
erheblichem Maße die Umwelt.
Autor:
Dipl.-Ing. (FH) Michael Birmelin
Marketing-Redakteur
ProMinent GmbH, Heidelberg
Abb. 4: Plattenmontierte Mess- und Dosieranlage mit integrierter Korrosionsmess
strecke zur Regelung des Kühlwasserkreislaufes. Abhängig von den Messwerten geben
die vier Membrandosierpumpen mit geregeltem Magnetantrieb die Biozide Chlor und
Brom sowie einen Inhibitor in das Kühlwasser – völlig automatisch.
Exzenterschneckenpumpen werden aufgrund ihrer technischen Eigenschaften, insbesondere der
unabhängig vom Fördergut druckstabilen Förderung, weltweit auf Öl- und Gasfeldern eingesetzt.
Foto: Netzsch
Internationale Großaufträge: Deutscher Mittelstand
überzeugt mit intelligenten Lösungen
Dipl.-Ing. Johann Vetter
Großaufträge sind für jedes Unternehmen ein Glücksfall, können allerdings auch
zur Belastung werden, wenn die firmeninternen Strukturen das erhöhte Arbeitsvolumen nicht tragen können. In der Öl- und Gasförderung, einem Kernmarkt
der Pumpenindustrie, wird dieser Umstand noch durch weite Lieferstrecken
und schwierige Betriebsbedingungen, denen die Fördersysteme standhalten
müssen, verschärft. Um den Auftragsanforderungen in dieser Branche gerecht
zu werden, sind daher effiziente Produktions- und Logistikprozesse sowie
robuste Pumpenkonstruktionen vonnöten, die sich flexibel an Mengen und
Vorgaben anpassen lassen. Darüber hinaus muss sich auch der Service vom
Verkauf bis hin zu Inbetriebnahme und Wartung vor Ort erstrecken, um die
gewünschte Leistung dauerhaft sicherstellen zu können. Auf dieser Basis ließ
sich beispielsweise ein Großprojekt in Australien mit knapp 1.300 Pumpen
planmäßig realisieren.
Quelle: Netzsch
62
Abb. 1: Herzstück der Anlage ist das genau aufeinander abgestimmte Rotor-Stator-Gefüge. Dieses erzeugt
bei der Drehung gleichförmige Förderkammern, in denen das Fördergut geschützt transportiert wird.
Quelle: Netzsch
Der internationale Markt für fossile Rohstoffe
wächst, zwar langsam, aber stetig. Allein in den
USA erhöhte sich die tägliche Ölproduktion laut
BP World Energy Review 2013 um 1,1 Millionen
Barrel. Auch die weltweite Erdgasgewinnung
stieg um 1,1 Prozent, besonders groß waren die
Zuwächse in China und Russland. Die Energie-Konzerne wagen sich dabei in teils kaum
erschlossene Gegenden vor, etwa bei der
Offshore-Gasförderung vor Mosambik, und
erproben neue Technologien, die erst durch die
steigenden Preise rentabel wurden, unter anderem die Ausbeutung von Ölsanden in Kanada
und Venezuela. Maschinen und Ausrüstungen
für diese Mammutprojekte – allen voran die
Abb. 2: Das ostaustralische Surat-Becken wird seit 1985 erschlossen und
zählt heute zu den wichtigsten Erdgasquellen des Kontinents. Allein das
neue QCLNG-Projekt soll ab Ende 2014 jährlich 8,5 Millionen Tonnen
liefern.
Pump- und Förderanlagen – stammen nicht selten von deutschen Mittelständlern, da die Fertigungsqualität und die Robustheit der Systeme
„made in Germany“ von entscheidender Bedeutung für die Betriebszeiten und damit für die
Wirtschaftlichkeit der Lagerstätten sind.
Schonende Förderung auch feststoffhaltiger
Fördergüter dank Kammersystem
So bewähren sich beispielsweise Exzenterschneckenpumpen seit Jahren auf unterschiedlichsten Öl- und Gasfeldern, sowohl im Downund Uphole-Bereich wie auch beim weiterführenden Förderprozess. Die Gründe dafür liegen
vor allem in der volumen- und druckstabilen
Förderung, die weitgehend unabhängig von der
Zusammensetzung oder der Viskosität des Förderguts funktioniert.
Möglich wird dies durch in sich abgeschlossene
Förderkammern, ein Kernmerkmal des Exzenterschneckenprinzips: Dabei dreht sich ein
schraubenförmig gewundener Rotor, der sich
durch große Steigung und hohe Gangtiefe auszeichnet, oszillierend in einem feststehenden
Stator. Dessen Innenschnecke ist in ihrer Geometrie exakt auf den Rotor abgestimmt, jedoch
mit doppelter Steigung und doppelter Gangzahl
um 180 Grad versetzt ausgeführt, so dass sich
zwischen beiden Komponenten gleichförmige
Kammern ergeben. In diesen wird das Fördergut
mit der Drehbewegung schonend von der Saugzur Druckseite transportiert, ohne dass es von
Scherkräften oder Pulsation beeinträchtig werden kann. Dies ist besonders wichtig bei Gemischen von Öl, Gas und Wasser, auch Multiphasengemische genannt, da sich sonst Emulsionen bilden könnten, die sich im Nachgang nur
unter großem Zeit- und Kostenaufwand wieder
trennen lassen.
PUMPEN & SYSTEME
63
Für verschiedenstes Fördergut und
unterschiedlichste Bedingungen einsetzbar
Die Bandbreite an möglichen Förderkapazitäten
reicht je nach Baugröße der Pumpen von wenigen Millilitern bis zu 500 Kubikmetern pro
Stunde bei möglichen Drücken von 6 bis 48
beziehungsweise im Hochdrucksektor bis 240
bar. Zudem erlaubt sie, die modulare Konstruktion, Werkstoffe und Komponentenvarianten je
nach Aufgabe auszuwählen und zu kombinieren. So können alle Arten von Stoffen gefördert
werden, gleich ob thixotrop oder dilatant,
schmierend oder nicht schmierend, aggressiv,
Quelle:Netzsch
Zudem bewältigt dieses Multiphasen-Fördersystem je nach Typ auch Fördergut mit schwankendem Feststoffgehalt und Korngrößen bis 150
Millimeter ohne Beeinträchtigung. Üblicherweise zeigen alle Bohrprodukte wechselnde
Konsistenzen, vor allem enthalten sie unterschiedliche Mengen Sand, der sich im Extremfall
zu sogenannten Slugs verdichtet, zu Pfropfen,
die die Weiterleitung blockieren. Bei anderen
Förderverfahren, etwa bei Zentrifugalpumpen,
kann dies zu Förderabrissen, Druckverlusten
oder Schäden an der Konstruktion führen, weshalb oft an jedem Bohrloch Abscheider eingerichtet werden, um Wasser und Sand in einer
möglichst frühen Prozessphase zu trennen. Mit
Exzenterschneckenpumpen sind solche Vorsichtsmaßnahmen nicht nötig, was die Infrastruktur- und Betriebskosten für das gesamte
Öl- oder Gasfeld reduziert.
Abb. 3: Um das sogenannte Coal Seam Gas freizusetzen, wird zunächst
zur Druckverringerung Wasser abgepumpt. Dieses Prozesswasser muss in
Aufbereitungsstationen gefördert werden, damit es in der Landwirtschaft
wieder verwendet werden kann.
64
abrasiv oder adhäsiv. Selbst Rohöl mit einer
dynamischen Viskosität von über 50.000 Millipascalsekunden lässt sich dank des Kammerprinzips problemlos bewegen. Das empfohlene
Spektrum hinsichtlich der Fördergut-Temperatur reicht von –20 bis +200 Grad Celsius.
Aufgrund dieser technischen Vorteile werden
Exzenterschnecken-Lösungen für Projekte weltweit genutzt. Die hohe Nachfrage stellt allerdings Produktion und Logistik teilweise vor eine
schwierige Aufgabe, da große Stückzahlen der
Anlagen innerhalb möglichst kurzer Zeiträume
gefertigt und über weite Strecken verschickt
werden müssen. Zudem liegen die Einsatzgebiete meist in unwirtlichen Gegenden oder weisen schwierige Umgebungsbedingungen auf,
die bei der Konzeption der Pumpen berücksichtigt werden müssen. Auf einem Ölfeld in der
zentralasiatischen Wüste beispielsweise herrschen bis zu –40 Grad Celsius, die Förderanlage
dort kann nur dank einer eigenen Begleitheizung stabil arbeiten. Umgekehrt benötigen die
Zahnradpumpen für die Kunststoff-,
Chemie-, und Süsswarenindustrie.
WITTE ist seit 30 Jahren auf die Konstruktion
von Präzisionszahnradpumpen für die Kunststoff-,
Chemie- und Lebensmittelindustrie spezialisiert.
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Multiphasen-Pumpen eines Ölfelds im südlichen Sudan, wo sich Oberflächen tagsüber bis
auf 70 Grad Celsius aufheizen können, Dächer
zum Schutz gegen die Sonne. Erfahrene Teams,
eine durchgehende Koordination aller Unternehmensebenen und enge Absprachen mit dem
Auftraggeber sind für die erfolgreiche Umsetzung solcher Spezialanforderungen unerlässlich.
Pumpen für jährlich 200 Millionen Liter Wasser
Bestmögliche Organisation ist insbesondere für
Großaufträge wie das Projekt Queensland Curtis
LNG (QCLNG) elementar, für dessen ersten
Erschließungsabschnitt der Betreiber, die Queensland Gas Company (QGC), eine Tochter der britischen BG Group, allein über 1.200 Pumpen
orderte. Diese sollten über Shanghai ins ostaustralische Surat-Becken geliefert werden – und
das mit einem Durchsatz von 30 Stück pro
Woche. Die große Zahl an erforderlichen Pumpen ist auf den besonderen Typus der Gasvorkommen im Surat-Becken zurückzuführen: Es
handelt sich um sogenanntes Coal Seam Gas,
hauptsächlich Methan, das sich in Wasser gelöst
in mittleren Tiefen von 300 bis 800 Metern unter
der Erde in der Umgebung von Kohleflözen finden lässt. Um das Gas freizusetzen, wird zunächst
ein Teil des Wassers abgepumpt, wodurch sich
der Druck reduziert und das Methan in den gasförmigen Zustand übergeht. Am Bohrlochkopf
wird das Gas aufgefangen, in Kompressor-
Stationen wieder verflüssigt und per Pipelines
zur weiteren Verarbeitung transportiert.
Das dabei anfallende Wasser – immerhin bis zu
200 Millionen Liter pro Jahr – soll nach den Plänen von QGC zur Bewässerung in der Landwirtschaft genutzt werden. Dazu muss es jedoch in
eine zentrale Auffangwanne gepumpt werden,
der ein Umkehrosmosefilter zur Aufbereitung
nachgeschaltet ist. Nach den ursprünglichen
Entwürfen des Gaskonzerns sollten die Downhole-Pumpen, die das Wasser aus der Tiefe
holen, es auch gleichzeitig zur Sammelstelle fördern, je nach Standort immerhin eine Strecke
von bis zu acht Kilometern. Diese zusätzliche
Belastung allerdings erhöhte den Druck am
Bohrlochkopf, was wiederum die Gasausbeute
verringerte. Das Unternehmen entschied daher
2012, stattdessen an der Mehrheit der 2.000
Bohrlöcher im ersten Bauabschnitt jeweils eine
Booster-Pumpe zu installieren. Um einen kontinuierlichen Betrieb zu gewährleisten, mussten
die Anlagen zwischen 0,2 und 21,2 Kubikmeter
pro Stunde mit bis zu 11 bar fördern können,
PUMPEN & SYSTEME
Konstruktion und Material an
Anwendungsanforderungen angepasst
Da nicht jede Bohrung gleich ist und beispielsweise die Gaskonzentration stark variieren kann,
wurden zwei verschiedene Leistungsgrößen
angefordert. Beide Typen sind jedoch in ihren
Abmessungen identisch, so dass sie sich bei
Bedarf vor Ort sehr schnell und ohne größere
Umbauten austauschen lassen. Generell zeichnen sich die Exzenterschneckenpumpen durch
einen schmalen, gestreckten Baukörper aus, der
nur wenig Raum einnimmt. Angetrieben werden sie in diesem Anwendungsfall durch einen
Hydraulikmotor, der direkt an die Laterne der
Anlage angeflanscht ist, damit die Konstruktion
möglichst kompakt bleibt. Von dort wird die
Kraft über die Welle mittels einer Kuppelstange
auf den Rotor übertragen, als Verbindung dienen Bolzen-Gelenke, da diese die Lebensdauer
verlängern. Zur Abdichtung der Welle stehen
verschiedene Gleitringdichtungsmodelle zur
Auswahl, von einfachwirkenden mit und ohne
Quench-Versorgung über doppeltwirkende in
Back-to-Back- oder Tandem-Anordnung bis zu
Cartridge-Dichtungen und verschiedenen Sonderformen. Dies erlaubt eine optimale Anpassung an die Betriebsbedingungen, um eine
lange Funktionsdauer der Dichtung zu gewährleisten. Für den Einsatz im Surat-Becken sind
allerdings einfachwirkende Gleitringdichtungen
ausreichend. Des Weiteren wurde bei der Stator-Rotor-Geometrie eine L-Form gewählt, die
größere Förderkammern erzeugt und damit
auch bei einer kompakten Bauform ein hohes
Fördervolumen ermöglicht. Gleichzeitig führt
die lange Dichtlinie zwischen Rotor und Stator
bei dieser Variante zu langen Standzeiten und
einem hohen volumetrischen Wirkungsgrad.
Da das zu fördernde Wasser-Sand-Gemisch
nicht nur leicht korrosiv, sondern auch abrasiv
ist, verwenden die Konstrukteure für die ver-
schiedenen Komponenten besonders widerstandsfähige Materialien. So bestehen das Pumpengehäuse, der Endstutzen sowie sämtliche
Verschraubungen aus Edelstahl, was eine lange
Lebensdauer und einen geringen Wartungsaufwand sicherstellt. Entsprechend wurde für den
Stator ein hochabriebfestes Elastomer gewählt.
In der Öl- und Gasförderung punkten
Systeme „made in Germany“ durch ihre
Fertigungsqualität und Robustheit.
Der Werkstoff der Grundplatte, auf die die
Pumpe montiert wird, ist feuerverzinkter Stahl
und für die Umgehungsleitung wird lackierter
Stahl benutzt. Letztere sitzt direkt oberhalb des
eigentlichen Förderstrangs und wurde der Konstruktion als Sicherheitsmaßnahme hinzugefügt: Sollte der Druck in der Zuleitung 17 bar
Innovative Kühlschmierstoffpumpen für
vielfältige Anwendungen
© iStockphoto
weshalb Kreisel- und Peristaltikpumpen aufgrund des zu hohen Drucks von vornherein ausgeschlossen wurden. Auch Zentrifugalpumpen
schieden wegen der zu hohen Durchflussmenge
und des enthaltenen Feststoffanteils von 5 bis
20 Prozent Sand aus. Einzig die Exzenterschneckentechnik konnte alle Vorgaben des Gas
konzerns erfüllen. Nach diversen technischen
Abstimmungsrunden, die sich über drei Monate
erstreckten, wurden daher schließlich im Oktober 2012 die ersten 646 Stück bestellt, gefolgt
von weiteren 618 im Mai 2013.
65
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


Maschinenversorgung mit Mittel- und Hochdruckpumpen
Späneentsorgung mit Hebe- und Cutterpumpen
Kunststoffpumpen für Wasseranwendungen
Tauch- und Kleinkreiselpumpen für die
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Quelle: Netzsch
66
Abb. 4: Zum Schutz der Pumpen gegen Schäden durch Überdruck wurden
sie mit einer Umgehungsleitung ausgestattet: Bei über 17 bar öffnet sich ein
Sperrventil und leitet das Wasser um. Hier ist die Pumpe beim Testlauf.
überschreiten, öffnet sich ein Rückschlagventil
und leitet das Fördergut um, wodurch sich die
Belastung der Anlage reduziert und Schäden an
den Bauteilen vermieden werden können.
Quelle: Netzsch
Mehrfacher Schutz für Seetransport
Gefertigt werden alle Pumpen im bayerischen
Waldkraiburg. Die langjährige Erfahrung der
Mitarbeiter, eine stringente Prozessstruktur und
die enge Verzahnung der verschiedenen Organi-
Abb. 5: Die Pumpen sind Teil komplexer Technik-Skids. Die Anschlüsse
ermöglichen dabei die Verwendung zweier unterschiedlicher Pumpentypen
je nach Förderbedingungen.
sationsbereiche ermöglichen dort die Herstellung auch höherer Stückzahlen. Um sich gegen
Lieferschwierigkeiten abzusichern und die Flexibilität zu erhöhen, wurde bei diesem Großauftrag für die wichtigsten Schlüsselkomponenten
der Anlagen je eine zweite Bezugsquelle qualifiziert. Unter diesen Voraussetzungen konnte
sich die Produktion auf 30 Stück pro Woche einpendeln.
Die Losgröße wurde aber nicht in erster Linie
von der Kapazität des Herstellers bestimmt,
sondern vielmehr von der Montagefirma, welche die komplexen Technikzellen, die Skids, für
die einzelnen Bohrstellen konstruiert. Die Pumpen werden dazu auf dem Seeweg ins Werk des
Monteurs nach Shanghai transportiert, der sie
mit den übrigen Anlagenkomponenten auf
kompakten Rahmen verbindet und die fertigen
Skids zu QGC ins Surat-Becken liefert. Damit die
Pumpen die sechswöchige Seereise unbeschadet überstehen, werden sie für die Reise speziell
geschützt: Die Anlagen werden konserviert und
jeweils zu zweit in eine Alufolie gehüllt, die hermetisch abdichtet und den Inhalt so sicher versiegelt. Dabei wird in den Verpackungen ein
Unterdruck erzeugt, zusätzlich enthalten sie
einen Trockenmittelbeutel, der trotz aller Vorsicht eventuell eindringende Feuchtigkeit aufnehmen kann. Zum Schutz vor mechanischen
Schäden und zum einfacheren Verladen werden
die Pumpen-Zweierpacks darüber hinaus in stabile Holzkisten gesetzt. Mit diesem System
erreichten alle 1.264 Förderanlagen für die erste
Bauphase sicher Shanghai, die Installation der
entsprechenden Skids wurde Ende 2014 abgeschlossen.
Service-Niederlassung vor Ort
verringert Stillstandszeiten
Die fristgerechte Lieferung der Exzenterschneckenpumpen war jedoch nur ein Aspekt dieser
Beauftragung, mindestens ebenso entscheidend für die Vergabe war der After-Sales-Service. Da die Anlagen für die Gasförderung im
Rahmen des QCLNG-Projekts essenziell sind,
müssen jegliche Betriebsunterbrechungen vermieden werden. Um dies zu gewährleisten, wurden zum einen im Vorfeld der Konzeption und
Fertigung Kick-off-Workshops beim Kunden in
Ostaustralien sowie mit Vertretern von QGC im
Produktionswerk in Deutschland abgehalten,
die einer genauen Spezifizierung aller konstruktiven und technischen Parameter der Pumpe
dienten. Dadurch ließ sich vorab eine Konfigura-
PUMPEN & SYSTEME
tion ermitteln, die den Bedingungen auf dem
Gasfeld entspricht und eine möglichst hohe Verfügbarkeit garantiert. Darüber hinaus mietete
die australische Tochterfirma des Herstellers im
September 2013 eine eigene Halle in Brisbane,
der Hauptstadt des Bundesstaates Queensland,
in welcher ein umfangreiches Ersatzteillager
sowie eine gut ausgestattete Werkstatt für Wartung und Reparatur aufgebaut wurden. Der
Standort, der im November 2013 eröffnet
wurde, bietet aber nicht nur Einzelteile, sondern
unter anderem auch ganze Ersatzpumpen,
beheizbare Wassertanks oder hydraulische
Antriebseinheiten (HPU). Den Pumpenexperten
vor Ort ermöglicht dieser Bestand, notwendige
Reparaturen sehr kurzfristig anzusetzen sowie
diese schnell und dennoch nachhaltig durchführen zu können.
Die hohen Anforderungen an die Flexibilität der
Wartung und Instandhaltung sind nicht zuletzt
dem schwierigen Betriebsumfeld der Pumpen
geschuldet: Das Surat-Becken ist Teil des Großen
Artesischen Beckens, einer der weltweit größten
wasserleitenden Gesteinsformationen, das vor
allem durch hohe Grundwassertemperaturen
zwischen 30 und 100 Grad Celsius charakterisiert ist. Entsprechend ist auch das Wasser aus
den Bohrungen vergleichsweise heiß, eine Hitze,
die sich selbst noch in den zur Filterstation
zu fördernden Prozessabwässern bemerkbar
macht. Daneben erreicht auch die Lufttemperatur in dieser Region mitunter 45 Grad Celsius
und mehr, was die Förderanlagen zusätzlich
belastet. Durch den Klimawandel, der Australien besonders stark trifft, ist zudem damit zu
rechnen, dass sich dieser Wert in Zukunft weiter
erhöht. Allein im südlichen Sommer um den
Jahreswechsel 2013/2014 wurden auf dem
67
Kontinent über 150 Temperaturrekorde gebrochen. Die Techniker greifen auch nicht erst bei
Defekten oder anstehenden Instandhaltungsmaßnahmen ein, sondern unterstützen den
Betreiber vor Ort auch vor und während der
Inbetriebnahme der Pumpen. So kann verhindert werden, dass Montage- oder Verbindungsfehler zu Schäden oder zur Beeinträchtigung der
Exzenterschneckenpumpen zeichnen sich
durch einen schmalen, gestreckten Baukörper
aus, der nur wenig Raum einnimmt.
Förderleistung führen. Ebenso können die jeweiligen Aufstellungsorte schon frühzeitig begutachtet und für den Aufbau der Skids vorbereitet
werden, um Installationszeit zu sparen und die
bestmögliche Basis für den Betrieb der Anlagen
zu schaffen. Bis April 2014 kamen allein in diesem
Einsatzbereich über 250 Manntage zusammen.
Kommunikation und Koordination
bestimmen Projekteffizienz
Weitere wichtige Faktoren für die erfolgreiche
Realisierung des Projekts – wie auch ähnlicher
Großaufträge – waren eine klare, möglichst einfache Kommunikationsstruktur und ein weitreichender Dialog mit dem Auftraggeber. Dabei
geht es nicht nur darum, technische Anfragen
und andere Eingaben des Kunden schnell und
kompetent zu beantworten, vielmehr gilt es,
auch darüber hinaus ins Gespräch zu kommen
und die Anlagen nicht als für sich allein stehende Einheiten, sondern als Teil des ganzen
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Quelle: Netzsch
68
Abb. 6: 1.264 Booster-Pumpen für Prozesswasser wurden für die erste Erschließungsphase geordert.
Dank straff organisierter Produktionsabläufe konnten pro Woche 30 Stück gebaut und verschickt werden.
Schwankungen zu begegnen, wurde eine
Lösung entwickelt, bei der sich eine andere
Pumpe mit den gleichen Leitungsanschlüssen
verwenden lässt. Auf diese Weise lassen sich im
Bedarfsfall komplizierte Umbauarbeiten und
damit längere Stillstandszeiten vermeiden. Derartige Erkenntnisse als Grundlage anwendungsspezifischer Produktkonfigurationen ergeben
Quelle: Netzsch
Systems zu begreifen. Die Konstrukteure und
Techniker müssen die Anwendung selbst verstehen, sich in die Situation des Betreibers versetzen und ihre eigene Pumpentechnik entsprechend anpassen. Im Fall von QGC stellte sich
dabei beispielsweise heraus, dass sich die Bedingungen am Bohrloch, etwa der Q- oder p-Wert,
ändern können. Um solchen eventuellen
Abb. 7: Per Schiff werden die Pumpen von Deutschland nach Shanghai und von dort nach Brisbane geliefert.
Um den Seeweg unbeschadet zu überstehen, werden sie im Werk mehrfach verpackt und gesichert.
PUMPEN & SYSTEME
Ausblick
Nachdem die ersten Wasserfördersysteme im
Surat-Becken inzwischen angelaufen sind, hat
sich gezeigt, dass das durchschnittliche Fördervolumen pro Pumpe bei 5 bis 18 Kubikmetern
pro Stunde mit 8 bis 10 bar Differenzdruck liegt.
Der TDS-Wert (Total Dissolved Solids) des abgeführten Wassers beträgt rund 6.000 Milligramm
pro Liter und der Chlorid-Gehalt etwa 4.680 Teile
pro Million. Mittlerweile befindet sich das große
Erdgas-Erschließungsprojekt von QGC in der
zweiten Bauphase, die nochmals 4.000 Bohrlöcher umfassen soll und für die rund 1.600 Booster-Pumpen benötigt werden. Die erste von drei
Auftragschargen hierfür wurde im April 2014 vergeben, bis Anfang September 2014 hatten bereits
240 der 392 bestellten Exzenterschnecken
pumpen den Skid-Bauer in Shanghai erreicht oder
befanden sich auf dem Weg dorthin.
Autor: Dipl.-Ing. (FH) Johann Vetter
Leiter CR-Projektabwicklung,
Customer Relations
NETZSCH Pumpen & Systeme GmbH,
Waldkraiburg
Quelle: Netzsch
sich jedoch nur durch gute und enge Beziehungen, weshalb dem Kunden die Kontaktaufnahme möglichst leicht gemacht werden sollte.
Der Idealzustand ist ein fester Ansprechpartner
für ein bestimmtes Projekt, so dass der Auftraggeber genau weiß, an wen er sich mit Fragen,
Problemen und Anregungen wenden kann.
Eine solch zentralisierte Managementstruktur
hilft auch dabei, die Übersicht über die Produktions- und Lieferprozesse zu behalten und die
Abläufe insgesamt zu beschleunigen. Dies ist
umso wichtiger, als die Einhaltung von Terminplänen und die zeitnahe Übermittlung wichtiger Ablaufinformationen und Dokumente den
gesamten Projektfortgang beeinflussen können. Die Verantwortlichkeit beschränkt sich bei
derart umfangreichen Erschließungsvorhaben
nicht nur auf die eigene Produktion und Logistik,
da sich Verzögerungen auch auf nachfolgende
Montage-Partner, deren Versandplanung sowie
die Spediteure und Installateure vor Ort auswirken. Nur bei fristgerechter Fertigung und umfassender Koordination aller Beteiligten kann der
Kostenrahmen eingehalten und letztlich die
Rentabilität des gesamten Projekts gewahrt
werden.
69
Abb. 8: Die Mitarbeiter der australischen Filiale helfen auch vor und während der Inbetriebnahme der Pumpensysteme.
70
PRODUKTE & ANWENDUNGEN
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jeweiligen Branchen – im Printheft in Form
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einer kurzen Zusammenfassung, im E-Magazine
der MPATAN (für Zone 0 geeignet) mit der
ausführlich, mit tiefer gehenden Informationen
einzigartigen DryRun-Technologie. Die zur
Umgebung sicher abgedichtete Spiralgehäusezu den jeweiligen Themen. Anhand der hier
pumpe mit einstufigem Radiallaufrad arbeitet
abgebildeten F laggen können Sie erkennen, in
mit einer Lager- und Dichtungseinheit, die
keinen Kontakt zum Fördermedium hat.
welchen S
prachen die umfassenden Beiträge
Dadurch wird eine dauerhafte Trockenlauf
bereitgestellt sind.
fähigkeit erzielt.
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LEWA:
Innovative Plungerpumpen
LEWA Plungerpumpen kommen überall dort
zum Einsatz, wo hohe hydraulische Leistungen
gefordert sind. Eine neue Bauweise mit
geteiltem Getriebegehäuse vereinfacht die
Wartung erheblich und besticht durch einen
geringeren Verschleiß. Außerdem erhöht LEWA
nun mit zwei Quintuplex-Varianten den
Leistungsbereich der Plungerpumpen.
GEA Tuchenhagen:
Kreiselpumpen gemäß einem
Drei-Säulen-Wertekonzept
Die Variabilität gegenüber Kundenwünschen,
der starke Fokus auf das Thema hygienisches
Design und die kontinuierliche Produkt
verbesserung sichern den GEA Tuchenhagen®VARIFLOW Pumpen einen besonderen Platz im
Markt der hygienischen Pumpen.
PUMPEN & SYSTEME
71
Leistritz:
Neue Schraubenspindelpumpe
für API-Applikationen
Mit der L3MA-Reihe stellt die Leistritz Pumpen
GmbH eine Baureihe von dreispindeligen
Schraubenspindelpumpen vor, die speziell
entwickelt wurden, um die Anforderungen der
API 676, 3. Ausgabe, zu erfüllen. Dieser
Standard deckt die Mindestanforderungen für
rotierende Verdrängerpumpen zum Einsatz in
der Öl- & Gas- sowie der petrochemischen und
chemischen Industrie ab.
Wangen Pumpen gründet
Vertriebsgesellschaft in den USA
Hohe Erreichbarkeit und eine persönliche
Kommunikation zwischen Kunden und Liefe
ranten sind von entscheidender Bedeutung für
den Erfolg eines Unternehmens, das technische
Produkte herstellt. Aus diesem Grund hat
Wangen Pumpen jetzt eine Vertriebsgesellschaft in Wood Dale, Illinois, gegründet.
Munsch Chemie-Pumpen
erhält Innovationspreis 2014
Am 15. Januar 2015 übergab die rheinland-
pfälzische Ministerin für Wirtschaft, Klimaschutz, Energie und Landesplanung, Eveline
Lemke, den Innovationspreis 2014 des Landes
an die Munsch Chemie-Pumpen GmbH,
Ransbach-Baumbach.
HERMETIC Spaltrohrmotorpumpen
für neue Pipeline zur Förderung von
Flüssiggas
Im Rahmen einer Kapazitätserweiterung wird
zwischen dem Standort einer erdölverarbeitenden Firma in Gelsenkirchen und dem Chemiepark Marl eine neue Pipeline errichtet, die dem
Transport von Isobutangemischen dient. Diese
C4-Verbindungen fallen in der Scholvener
Raffinerie bei der Rohölverarbeitung an und
werden im Chemiepark Marl u. a. für die
Kunststoffproduktion verwendet.
72
KTR Kupplungstechnik: Perfekte
Kraftübertragung für alle Medien
Brinkmann Pumps:
Tauchpumpen mit halboffenem
Laufrad und hohem Wirkungsgrad
Die 37-Kilowatt-Version des neuen Aggregats
der Hebepumpenreihe STA von Brinkmann
Pumps fördert Kühlschmierstoffe sowie Kühlund Schneidöle mit einem maximalen Volumen
strom von 4.500 Litern pro Minute bei einer
Förderhöhe von 30 Metern. Die Tauchpumpen
werden direkt auf den Behälter montiert und
tauchen mit der Hydraulik in das Kühlmittel ein.
Das zertifizierte Kupplungsprogramm für
Pumpenantriebe der KTR Kupplungstechnik
GmbH umfasst eine Vielzahl an hochwertigen
und leistungsstarken Wellen- und Flansch
kupplungen für jede Art von Pumpen. Bei der
Auswahl der optimalen Kupplung unterstützt
das Unternehmen seine Kunden und bietet
individuelle Beratung. Maßgeschneiderte
Entwicklungsarbeiten werden durchgeführt.
Wilo-SiBoost Smart Helix EXCEL
definiert Effizienz ganz neu
Folgeauftrag für weltweit
größte FELUWA MULTISAFE Pumpe
Maßgeschneidert und bedarfsgerecht: Die
Druckerhöhungsanlage von Wilo ist die ideale
Lösung zur vollautomatischen Wasserver
sorgung in Wohn- und Geschäftsgebäuden.
Sie garantiert einfache Bedienbarkeit, hohe
Lebensdauer und absolute Betriebssicherheit.
Drei Exemplare der fünfköpfigen MULTISAFE
Doppel-Schlauchmembranpumpe wurden 2014
in einer mexikanischen Kupfermine in Betrieb
genommen und kommen dort beim Tailingstransport zum Einsatz. Über eine 6 Kilometer
lange Pipeline bewältigt jede Pumpe eine
Fördermenge von 750 m³/h bei einem Druck
von 45 bar.
PUMPEN & SYSTEME
73
KSB: Magnetgekuppelte Pumpe
für die Verfahrenstechnik
Die jüngste Generation magnetgekuppelter
Pumpen der KSB Aktiengesellschaft umfasst
52 Baugrößen. Sie zeichnet sich vor allem durch
eine hohe Leistungsdichte und damit durch
einen sehr sparsamen Energieverbrauch aus.
URACA: Trinkwasserpumpen
für einen umweltbewussten Umgang
mit Wasser und Energie
Die neuesten Plungerpumpen von URACA für
die Trinkwasserversorgung setzen Maßstäbe:
Besonders im Hinblick auf die Energieeffizienz
punkten die Maschinen durch ihren hohen
Wirkungsgrad, beispielsweise bei der Versorgung höher gelegener Regionen mit Trinkwasser.
Sulzer bietet innovativen Service
und Lösungen zur Steigerung der
Betriebseffizienz
Sulzer bietet Weltklasse-Pumpen und heraus
ragende Servicelösungen für rotierende
Maschinen und neu designte Ersatzteile für
F-Technologie-Gasturbinen. Unsere innovative
Technologie liefert hervorragende Effizienz und
verbessert die Verlässlichkeit in allen Schlüssel
applikationen der Energieindustrie.
Schmalenberger:
Wasserstrahlschneiden stellt höchste
Anforderungen an Pumpe und Werkstoff
Für den Einsatzbereich Abwasserfiltrations
systeme bei Wasserstrahlschneidanlagen hat
Schmalenberger die Pumpenbaureihe FBG
entwickelt. Nirgendwo sind die Anforderungen
an Materialauswahl, Laufzeiten und Haltbarkeit
sowie Budget extremer als bei diesem Thema.
UNTERNEHMEN & ANWENDERBRANCHEN
Einsatzgebiete
Pumpen &
Systeme
Wasserver- und entsorgung
Abwassertechnik
Bauwesen
Beregnung
Bewässerung
Brunnen
Entwässerung
Garten
Grundwasserhaltung/-absenkung
Kellerentwässerung
Kläranlage
Landwirtschaft
Meerwasserentsalzung
Schöpfwerk, Hebewerk
Schwimmbadtechnik
Springbrunnen
Tiefbrunnen
Umkehrosmose
Wasseraufbereitung
Wasserhaltung
Wasserversorgung
Hygiene/Reinheit
Biochemie
Brauerei
Dosiertechnik
Einspritzen/Injektion
Getränkeindustrie
Kosmetik
Labortechnik
Molkerei
Nahrungsmittelindustrie
Nuklear- und Reaktortechnik
Odorierung
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ABEL GmbH & Co. KG
www.abel.de
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Alltech Dosieranlagen GmbH
www.alltech-dosieranlagen.de
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ALLWEILER GmbH
www.allweiler.de
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ANDRITZ Ritz GmbH
www.ritz.de
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Beinlich Pumpen GmbH
www.beinlich-pumps.com
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bielomatik Leuze GmbH + Co. KG
www.bielomatik.de
ITT Bornemann GmbH
www.bornemann.com
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Brinkmann Pumpen K.H. Brinkmann GmbH & Co. KG
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www.bungartz.com
CP Pumpen AG
www.cp-pumps.com
Crane Process Flow Technologies GmbH
www.cranecpe.com
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DELIMON GmbH
www.bijurdelimon.com
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Deutsche Vortex GmbH & Co. KG
www.deutsche-vortex.de
DIA Pumpen GmbH
www.dia-pumpen.de
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Dickow Pumpen KG
www.dickow.de
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FELUWA Pumpen GmbH
www.feluwa.com
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Flowserve-Halberg Maschinenbau GmbH
www.halberg.com
Flowserve-Sterling SIHI GmbH
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FRIATEC Aktiengesellschaft – Division Rheinhütte
Pumpen / www.rheinhuette.de
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Düchting Pumpen Maschinenfabrik GmbH & Co. KG
www.duechting.com
EDUR-Pumpenfabrik Eduard Redlien GmbH & Co. KG
www.edur.com
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Pharmazie
Probeentnahme
Steriltechnik
Industrie-/chemische Industrieprozesse
Behälter, Fass
Chemische Industrie
Entleeren
Gastrocknung
Gaswäscher
Industrietechnik
Oberflächentechnik
Stahl- und Fahrzeugbau
Steine-, Erden- und Glasindustrie
Tankanlagenbau
Textilindustrie
Umwelttechnik
Gebäudetechnik; Kälte-, Klimatechnik
Druckerhöhung
Feuerlöschanlage
Gebäudetechnik
Heizungstechnik
Kälte- und Klimatechnik
Wärmeträgertechnik
Energieerzeugung
Energietechnik
Fernheizung
Feuerungstechnik
Geothermik
Kraftmaschinen
Kraftwerkstechnik
Rauchgasreinigung
Petrochemie; Mineralöl
Mineralölindustrie, Petrochemie
Offshoretechnik
Bergbau; Hütten- und Walztechnik
Bergbau
Hüttenindustrie
Walzwerke
Verfahrenstechnik/Prozesstechnik
Verfahrenstechnik
Zuckerindustrie
Ölversorgung/Hydraulik
Aufzugsbau
Ölhydraulik
Zentralschmierung
Prüfen/Testen
Druckprüfung
Reinigen
Hochdruckreinigung
Papier-, Zellstoffindustrie
Papier- und Zellstoffindustrie
Schiffs-, Werfttechnik
Schiffstechnik, Werft
PUMPEN & SYSTEME
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Einsatzgebiete
Pumpen &
Systeme
Abwassertechnik
Bauwesen
Beregnung
Bewässerung
Brunnen
Entwässerung
Garten
Kellerentwässerung
Kläranlage
Landwirtschaft
Schwimmbadtechnik
Springbrunnen
Tiefbrunnen
Umkehrosmose
Wasseraufbereitung
Wasserhaltung
Wasserversorgung
Hygiene/Reinheit
Biochemie
Brauerei
Dosiertechnik
Getränkeindustrie
Kosmetik
Labortechnik
Molkerei
Odorierung
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FRISTAM Pumpen KG (GmbH & Co.)
www.fristam.de
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Gather Industrie GmbH
www.gather-industrie.de
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www.tuchenhagen.de
GEA Wiegand GmbH
www.gea-wiegand.de
GRUNDFOS GMBH
www.grundfos.de
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A. Habermann GmbH & Co. KG
www.habermann-gmbh.de
Halm Pumpen + Motoren GmbH
www.halm-pumps.de
HAMMELMANN GmbH
www.hammelmann.com
l
Hauhinco Maschinenfabrik G. Hausherr,
Jochums GmbH & Co. KG / www.hauhinco.de
l
Herborner Pumpenfabrik J.H. Hoffmann
GmbH & Co. KG / www.herborner-pumpen.de
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l
l
HOMA Pumpenfabrik GmbH
www.homa-pumpen.de
l
Iwaki Europe GmbH
www.iwaki.de
l
Jung Pumpen GmbH
www.jung-pumpen.de
l l
KAMAT GmbH & Co. KG
www.kamat.de
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Körting Hannover AG
www.koerting.de
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l
KRACHT GmbH
www.kracht.eu
www.ksb.com
l
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l l l
Klaus Union GmbH & Co. KG
www.klaus-union.com
KNF Neuberger GmbH
www.knf.de
l l
l
HNP Mikrosysteme GmbH
www.hnp-mikrosysteme.de
l
l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l
LEISTRITZ Pumpen GmbH
www.leistritz.com
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Pharmazie
Probeentnahme
Steriltechnik
Behälter, Fass
Chemische Industrie
Entleeren
Gastrocknung
Gaswäscher
Industrietechnik
Oberflächentechnik
Tankanlagenbau
Textilindustrie
Umwelttechnik
Druckerhöhung
Feuerlöschanlage
Gebäudetechnik
Heizungstechnik
Energieerzeugung
Energietechnik
Fernheizung
Feuerungstechnik
Geothermik
Kraftmaschinen
Kraftwerkstechnik
Rauchgasreinigung
Offshoretechnik
Bergbau
Hüttenindustrie
Walzwerke
Verfahrenstechnik
Zuckerindustrie
Aufzugsbau
Ölhydraulik
Zentralschmierung
Prüfen/Testen
Druckprüfung
Reinigen
Hochdruckreinigung
PUMPEN & SYSTEME
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Einsatzgebiete
Pumpen &
Systeme
Abwassertechnik
Bauwesen
Beregnung
Bewässerung
Brunnen
Entwässerung
Garten
Kellerentwässerung
Kläranlage
Landwirtschaft
Schwimmbadtechnik
Springbrunnen
Tiefbrunnen
Umkehrosmose
Wasseraufbereitung
Wasserhaltung
Wasserversorgung
Hygiene/Reinheit
Biochemie
Brauerei
Dosiertechnik
Getränkeindustrie
Kosmetik
Labortechnik
Molkerei
Odorierung
78
LEWA GmbH
www.lewa.de
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l
Maag Pump Systems GmbH
www.maag.com
Mahr Metering Systems GmbH
www.mahr.com
l l
l l
l
MATO GmbH & Co. KG
www.mato.de
Munsch Chemie-Pumpen GmbH
www.munsch.de
l
NETZSCH Pumpen & Systeme GmbH
www.netzsch.com
l
l
l
l l l
l
l
l l l
l l l l l
Nikkiso-KSB GmbH
www.nikkiso-ksb.com
oddesse Pumpen- und Motorenfabrik GmbH
www.oddesse.de
l l l l l l l l l l l l l l l l
l l l
l
Oerlikon Barmag, Zweigniederl. der Oerlikon Textile
GmbH & Co. KG / www.oerlikon.com/barmag
ORPU Pumpenfabrik GmbH
www.orpu.de
l
l l
l l l l l l l
OSNA-Pumpen GmbH
www.osna.de
l l l l l
PCM Deutschland GmbH
www.pcm.eu
l l
PF Pumpen und Feuerlöschtechnik GmbH
www.johstadt.com
l
Ponndorf Gerätetechnik GmbH
www.ponndorf.com
l l l
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l
l
ProMinent GmbH
www.prominent.com
l l l l l l l
l l l
www.wangen.com
l l
l l
Putzmeister Solid Pumps GmbH
www.pmsolid.com
l
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REBS Zentralschmiertechnik GmbH
www.rebs.de
Richter Chemie-Technik GmbH
www.richter-ct.com
l
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l
Rickmeier GmbH
www.rickmeier.de
Ruhrpumpen GmbH
www.ruhrpumpen.de
l
l
Schäfer & Urbach GmbH
www.schaefer-urbach.com
l
l l
Pharmazie
Probeentnahme
Steriltechnik
Behälter, Fass
Chemische Industrie
Entleeren
Gastrocknung
Gaswäscher
Industrietechnik
Oberflächentechnik
Tankanlagenbau
Textilindustrie
Umwelttechnik
Druckerhöhung
Feuerlöschanlage
Gebäudetechnik
Heizungstechnik
Energieerzeugung
Energietechnik
Fernheizung
Feuerungstechnik
Geothermik
Kraftmaschinen
Kraftwerkstechnik
Rauchgasreinigung
Offshoretechnik
Bergbau
Hüttenindustrie
Walzwerke
Verfahrenstechnik
Zuckerindustrie
Aufzugsbau
Ölhydraulik
Zentralschmierung
Prüfen/Testen
Druckprüfung
Reinigen
Hochdruckreinigung
PUMPEN & SYSTEME
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Einsatzgebiete
Pumpen &
Systeme
Abwassertechnik
Bauwesen
Beregnung
Bewässerung
Brunnen
Entwässerung
Garten
Kellerentwässerung
Kläranlage
Landwirtschaft
Schwimmbadtechnik
Springbrunnen
Tiefbrunnen
Umkehrosmose
Wasseraufbereitung
Wasserhaltung
Wasserversorgung
Hygiene/Reinheit
Biochemie
Brauerei
Dosiertechnik
Getränkeindustrie
Kosmetik
Labortechnik
Molkerei
Odorierung
80
www.fluvo.de
l
sera ProDos GmbH
www.sera-web.com
l
SERO PumpSystems GmbH
www.seroweb.de
SKF Lubrikation Systems Germany GmbH
www.skf.com/schmierung, www.lincolnindustrial.de
l
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l
Spandau Pumpen – Produktbereich der SKF Lubrication
Systems Germany GmbH / www.spandaupumpen.de
l
SPECK Pumpen Verkaufsgesellschaft GmbH
www.speck-pumps.com
l
SPX Flow Technology Norderstedt GmbH
www.spxft.com
l
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l
l
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l l l l l l
STOZ Pumpenfabrik GmbH
www.stoz.com
www.sulzer.com
l
Sulzer Pumps Wastewater Germany GmbH
www.sulzer.com
l l
Tsurumi (Europe) GmbH
www.tsurumi-europe.com
l l l l
URACA GmbH & Co. KG
www.uraca.de
l
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l
ViscoTec Pumpen- u. Dosiertechnik GmbH
www.viscotec.de
l
l
l l
l
l
l
l l l l l l l l l
Weller Pumpen GmbH
www.weller-pumpen.de
l
l
Wepuko PAHNKE GmbH
www.wepuko.de
l
WERNERT-PUMPEN GMBH
www.wernert.de
WILO SE
www.wilo.com
l
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l
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l
l l
WITA – Wilhelm Taake GmbH Pumpen-,
Armaturen- und Regeltechnik / www.wita-taake.de
www.witte-pumps.de
l
Eugen WOERNER GmbH & Co. KG
www.woerner.de
l l
WOMA GmbH
www.woma.de
l l
Xylem Water Solutions Deutschland GmbH
www.lowara.de
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Pharmazie
Probeentnahme
Steriltechnik
Behälter, Fass
Chemische Industrie
Entleeren
Gastrocknung
Gaswäscher
Industrietechnik
Oberflächentechnik
Tankanlagenbau
Textilindustrie
Umwelttechnik
Druckerhöhung
Feuerlöschanlage
Gebäudetechnik
Heizungstechnik
Energieerzeugung
Energietechnik
Fernheizung
Feuerungstechnik
Geothermik
Kraftmaschinen
Kraftwerkstechnik
Rauchgasreinigung
Offshoretechnik
Bergbau
Hüttenindustrie
Walzwerke
Verfahrenstechnik
Zuckerindustrie
Aufzugsbau
Ölhydraulik
Zentralschmierung
Prüfen/Testen
Druckprüfung
Reinigen
Hochdruckreinigung
PUMPEN & SYSTEME
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Flüssigkeitsringkompressoren in Fackelgasrückgewinnungsanlagen
Neue Wege in der Flüssigkeitsringtechnik
Dipl.-Ing. Stefan Lähn
Der Schadstoffausstoß durch freies Abfackeln nicht genutzter
Erdölbegleitgase ist eine der großen Herausforderungen der
heutigen Zeit und hat weitreichende ökologische und ökonomische
Konsequenzen. Flüssigkeitsringkompressoren helfen Emissionen zu
vermeiden und erfüllen durch kontinuierliche Weiterentwicklungen
zunehmend die globalen Forderungen nach Energieeffizienz.
Eine optimierte Hydraulik verbessert die Wirkungsgrade, ein auf
den Öl- und Gasmarkt zugeschnittenes Design erfüllt den
Kundenwunsch nach einer einfachen Wartung.
Foto: Flowserve Sterling SIHI
Fackelgas sinnvoll nutzen
Ein effizienter Weg, Emissionen zu reduzieren, ist
die wirtschaftliche Nutzung der Erdölbegleitgase.
Dazu zählen die Weiterverarbeitung zu einem vermarktbaren Produkt, die Re-Injektion in das Ölfeld
zur verbesserten Erdölgewinnung und die Nutzung
zur Stromgewinnung für die eigenen Anlagen oder
umliegende Ortschaften.
Im Kontext einer Raffinerie ist das Fackelgassystem
eine wichtige und gesetzlich vorgeschriebene
Sicherheitsvorrichtung. Raffinerien verarbeiten
Anzeige
Abfackeln ist eine enorme Verschwendung natürlicher Ressourcen und trägt mit 360 Millionen Tonnen CO2 maßgeblich zur globalen Klimaerwärmung
bei. Noch höher ist der Beitrag der Methanemissionen an den globalen Treibhausgasemissionen:
Schätzungen der Global Methane Initiative 2011
gehen davon aus, dass 2010 etwa 1,6 Milliarden
Tonnen CO2-Äquivalent in Form von Methan bei der
Produktion, Verarbeitung und dem Transport von
Erdöl und Erdgas an die Atmosphäre abgegeben
worden sind. Fackelgas und Entlüftungsanlagen
setzen darüber hinaus weltweit eine große Anzahl
von Schadstoffen frei.
Bis heute wurden mehr als 250 Gefahrstoffe identifiziert, darunter krebserregende Stoffe wie Benzpyren, Benzol, Schwefelkohlenstoff, Carbonylsulfid
und Toluol. Metalle wie Quecksilber, Arsen und
Chrom treten genauso auf wie Stickoxide und Sauergase wie H2S und SO2. Die bei der Verbrennung
entstehenden Abgase haben beträchtliche Auswirkungen auf die lokale Bevölkerung. Vor allem in
Entwicklungs- und Schwellenländern mit erheblicher Öl-Produktion führen sie häufig zu schweren
gesundheitlichen Problemen oder sogar zum Verlust der Lebensgrundlage.
Ökonomisch betrachtet ist Fackelgas eine wertvolle Ressource und sein Verbrennen ein wirtschaftlicher Verlust. So lag zum Beispiel der
Gesamtwert des 2008 weltweit abgefackelten Erdgases bei 68 Milliarden US-Dollar[1]. Aber nicht nur
den Unternehmen entgehen Einnahmen, auch die
Staaten büßen Steuern ein, die auf das nicht vermarktete Erdgas anfallen würden. Entwicklungsländern, die stark von Rohstoffeinnahmen abhängig sind, fehlen diese Einnahmen. Ökologische Folgekosten und entgangene Einnahmen auf den
CO2-Märkten müssen zusätzlich addiert werden.
Die meisten Staaten prüfen deshalb, wie ein Ab
fackeln dieser wertvollen Ressource vermieden
werden kann. Doch noch erzeugt das aktuell
verbrannte Fackelgas das Gleiche an Emissionen
wie 77 Millionen Pkw[2].
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Quelle: Flowserve Sterling SIHI
84
Abb. 1: Schema Fackelgasverbrennung
Top-20-Länder nach Anteil an der Menge des
weltweit abgefackelten Erdgases in 2011
Rang
Land
Abgefackeltes
Erdgas in Mrd. m³
1
Russland
37,4
2
Nigeria
14,6
3
Iran
11,4
4
Irak
9,4
5
USA
7,1
6
Algerien
5,0
7
Kasachstan
4,7
8
Angola
4,1
9
Saudi-Arabien
3,7
10
Venezuela
3,5
11
China
2,6
12
Kanada
2,4
13
Libyen
2,2
14
Indonesien
2,2
15
Mexiko
2,1
16
Katar
1,7
17
Usbekistan
1,7
18
Malaysia
1,6
19
Oman
1,6
20
Ägypten
1,6
Quelle: http://go.worldbank.org[3]
Rohöl durch Trennung des Öles in eine Reihe von
Einzelkomponenten oder Fraktionen und ordnen diese nach den gegebenen Marktanforderungen um. Die aus Kopfproduktsammlern,
Druckhalte- und Sicherheitsventilen ausströmenden Gase werden gesammelt und können
nach dem Komprimieren in einer Fackelgasrückgewinnungsstation in das Heizgassystem eingespeist werden. Entspannungsgase, die bei
Außerbetriebnahme einer Anlage in überaus
großer Menge anfallen, werden aus Sicherheitsgründen abgefackelt, damit sie nicht unverbrannt in die Atmosphäre gelangen. Diese Gase,
bestehend aus Gas, LPG und Rohbenzin, werden
in zwei Stufen komprimiert. Über eine Zwischenkühlung und Kondensatabscheidung werden Gas und Kondensat getrennt, der flüssige
Anteil abgeführt. Nach der zweiten Kompression wird das Gas wiederum gekühlt und
das Kondensat dem Prozess entnommen. Um
eine Polymerisation der ungesättigten Kohlenwasserstoffe zu vermeiden, wird dabei die
Verdichtungstemperatur niedrig gehalten. Die
Kondensatströme werden einem Veredelungsprozess zugeführt oder separat fraktioniert.
Problematisch ist aber, dass solche Anlagen mit
stark schwankenden Einsatzprodukten beaufschlagt werden, welche häufig einen hohen
Sauergasanteil beinhalten.
Früher war es nicht ungewöhnlich, dass eine
hohe Fackelgasflamme zum Erkennungsmerkmal einer Raffinerie gehörte. Aufgrund der deutlichen ökologischen und ökonomischen Nachteile gibt es weltweite Bestrebungen, in Zukunft
die Abfackelung von Begleitgasen einzustellen.
Häufig ist schon eine Infrastruktur vorhanden,
die eine Weiterverwertung der Prozessbegleitgase ermöglicht. Erreicht werden kann das
durch den Einsatz von Fackelgasrückgewinnungsanlagen. Diese, im Regelfall simpel aufgebauten und relativ kostengünstigen Systeme,
können bis zu 98 % der anfallenden Emissionen
einer Weiterverwendung zuführen. Fackelgasrückgewinnung bedeutet somit Verringerung
der Gefahr von Schäden für die menschliche
Gesundheit, Wassersysteme, Landwirtschaft
und Fischerei sowie die Entschleunigung des
Klimawandels.
Sich stetig ändernde Anforderungen sind heutzutage, neben Verschleiß und Abnutzung,
bestimmend für die ökonomische Lebensdauer
einer Anlage. Innovative Verfahren, Gesetze und
Regularien, neue Techniken und Marktbedingungen, auf die reagiert werden muss, sind entscheidende Kriterien für den Anlagen-Lebens
zyklus. Der Trend im Anlagenbau geht über die
Modularisierung in Richtung Megaanlagen. Bei
Großanlagen gelten die „economies of scale“:
Sie senken die spezifischen Investitionskosten.
Auch Fackelgasrückgewinnungsanlagen unterliegen diesem Trend.
Der Kern einer Gasrückgewinnungsanlage ist
der Verdichtungsprozess, der mit verschiedenen
KOMPRESSOREN, DRUCKLUFT- & VAKUUMTECHNIK
Verdichterbauarten verwirklicht werden kann.
Neben Schraubenkompressoren und Kolbenkompressoren kommen häufig Flüssigkeitsringkompressoren zum Einsatz. Maschinen und
Bauteile in solchen Anlagen sind bisweilen widrigen Bedingungen ausgesetzt. Von Installationen in Regionen mit Temperaturen im zweistelligen Minusbereich bis hin zu Aufstellungen in
heißen Klimata mit Sandsturmgefahr und
intensiver Sonneneinstrahlung kommen alle
Anforderungen in gängigen Spezifikationen vor.
Hier müssen die Hersteller besondere Maßnahmen treffen, um die Funktionssicherheit der
Maschinen sicherzustellen.
Wirkungsweise eines Flüssigkeitsringverdichters
Flüssigkeitsringverdichter nutzen als Energieträger einen aus der Betriebsflüssigkeit ausgebildeten Flüssigkeitsring, um Gase und Dämpfe
zu komprimieren. Diese Technik vereint Eigenschaften, die nur von dieser Bauart erreicht werden können. Es können nahezu alle Gase und
Dämpfe verdichtet werden, ohne dass die
Maschine aufeinander gleitende Teile benötigt.
Angepasste Werkstoffe ermöglichen ein breitgefächertes Anwendungsspektrum, dabei verläuft die Verdichtung nahezu isotherm. Wellendichtungen in doppelter Bauausführung, in
Kombination mit dem Verdichtungsprinzip, bieten dem Anwender höchstmögliche Sicherheit
bei der Verdichtung von zündfähigen Gemischen sowie toxischen und umweltgefährdenden Medien. Auch im Gasstrom mitgeführte
Flüssigkeiten können von der Flüssigkeitsringmaschine problemlos gehandelt werden. Die
Maschinen zeichnen sich durch geringe Schall
emissionen und eine vibrationsarme Laufkultur
aus. So wird eine hohe Betriebssicherheit mit
geringem Wartungsaufwand erzielt.
Die Wirkungsweise ist einfach: In einem zylindrischen Gehäuse wird ein Flügelrad exzentrisch
angeordnet. Bei der teilweisen Füllung des
Gehäuses mit einer Betriebsflüssigkeit und
einem rotierenden Flügelrad bildet sich aufgrund der Zentrifugalkraft ein Flüssigkeitsring
aus. Das exzentrisch gelagerte Flügelrad
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85
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86
Abb. 2: Schema Fackelgasrückgewinnungsanlagen
bewirkt, dass die Flüssigkeit über einen Drehwinkel von etwa 180° wie ein Kolben in jeder
einzelnen Flügelradzelle ein- und austritt. Die
sich in Steuerkörpern befindlichen Öffnungen
im Bereich des austretenden Flüssigkeitsringes
lassen, angesaugt durch die stattfindende
Raumvergrößerung, das Fördermedium in die
Radzelle strömen. Im Bereich des eintretenden
Flüssigkeitsringes sorgt die Raumverkleinerung
für eine Verdichtung des Fördermediums, welches dann wieder über einen Steuerkörper ausgeschoben wird. Hier sind zwei Bauarten möglich: die Anbringung der Steueröffnungen in
ebenen Steuerscheiben und damit eine stirnseitige Zu- und Abführung des Gases oder alternativ über in die Radnabe hereinreichende und mit
Saug- und Drucköffnungen versehene zylindrische oder konische Steuerkörper. Das Gas wird
hier durch die Nabe des Flügelrades in die Radzellen geführt. Die Flüssigkeitsringmaschine
wird permanent mit Betriebsflüssigkeit versorgt, die nach der Verdichtung zusammen mit
dem Gas die Maschine verlässt und über einen
nachstehenden Abscheider vom Gasstrom
Abb. 3: Flüssigkeitsringkompressor
separiert wird. Die Flüssigkeit dient als Energieträger für die Verdichtung, sie dichtet die Spalte
zwischen den rotierenden Teilen ab, leitet die
Verdichtungswärme aus der Maschine und
dient zur Schmierung der Wellendichtungen.
Gegebenenfalls entstehende Kondensationswärme geht in die Betriebsflüssigkeit und kann
so abgeführt werden. In Fackelgasrückgewinnungsanlagen reinigen Flüssigkeitsringkompressoren darüber hinaus das Gas und ersparen
Gaswäscher im weiteren Prozessverlauf.
Häufig sind zweistufig verdichtende Maschinen
im „Overhung“-Design mit einer Wellendichtung und Verdichtungsdrücken bis zu 15 barg
in Fackelgasanwendungen anzutreffen. Dabei
handelt es sich um zweistufige Verdichter mit
zwei Flügelrädern oder einem zweistufigen Flügelrad. Die Konstruktion basiert auf einem
Rotor, der als freitragender Ausleger nur auf
einer Seite gelagert wird. Flüssigkeitsringkompressoren sind in der Lage, im begrenzten
Bereich Flüssigkeiten mit zu fördern, und zeichnen sich dadurch aus, dass sie gefährliche und
explosive Gase in einem deutlich niedrigeren
Temperaturniveau verdichten können als andere
Technologien.
Neue Wege in der Flüssigkeitsringtechnik
Bei Kompressoren modernster Bauart sind zwei
Flügelräder im Einsatz, wobei aber eine dreistufige Verdichtung genutzt wird. Eine neue Gasführung, kombiniert mit einem Zweikammerflügelrad, löst die klassische erste Verdichtungsstufe ab. Neuartig dabei ist die Zuteilung
verschiedener Druckverhältnisse pro Kammer,
wobei die zweite Kammer des Flügelrades ein
höheres Druckniveau erreicht, ohne eine erhöhte
Rotationsenergie über einen vergrößerten
Durchmesser in den Flüssigkeitsring zu bringen.
Das erste Flügelrad wird in zwei einflutig angeströmte Kammern unterteilt und somit das Radzellvolumen dem erwarteten Druckverhältnis
angepasst. Die für eine optimale Energieübertragung gekrümmten Flügel sind durch einen
zunehmenden Nabendurchmesser in ihrer Biegebeanspruchung und in der Eigenfrequenz auf
höchste Belastung ausgelegt. Auftretende Axiallasten werden durch ölgeschmierte Lager aufgenommen. Der Lagerabstand wird so kurz wie
möglich gehalten, um einer Wellendurchbiegung unter allen Betriebsbedingungen vorzubeugen. Die aus Formsteifigkeitsgründen großzügig dimensionierte Welle wird aus Vollmaterial gefertigt.
Ein weiteres Qualitätskriterium für den Einsatz
von Flüssigkeitsringmaschinen ist der Verbrauch
von Betriebswasser. Eine gezielte Betriebswasserführung zu jeder einzelnen Verdichterstufe
ermöglicht eine effektivere Wärmeabfuhr und
verringert den Wasserbedarf signifikant. Auch
eine Steuerung der Ausgangstemperatur ist
87
über eine Varianz der Betriebsflüssigkeitsmenge
an verschiedenen Positionen des Verdichters
möglich, ohne nennenswerten Einfluss auf den
Leistungsbedarf zu nehmen.
Eine dem Anwendungsfall angepasste mechanische Ausführung ist heutzutage selbstverständlich. Neben den in diesem Umfeld gängi-
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Abb. 4: Einblick in einen Flüssigkeitsringkompressor
gen Anforderungen an Werkstoffe erfüllen die
Kompressoren in allen Punkten den NACE-Standard MR 0103 und auf Wunsch auch MR 0175
und sind somit für Sauergasanwendungen
nutzbar. Der Anwender kann zwischen unterschiedlichsten Materialien wählen. Edelstahl
316L gilt als Grundlage und bis zu hochkorrosionsbeständigen Nickel-Molybdän-Legierungen
sind vielfältige Ausführungen möglich.
Standard sind zerstörungsfreie Prüfungen nach
ASME, die Kompressoren erfüllen die API 681.
Um komplexe Prüfungen an Schweißverbindungen zu vermeiden, wird die Maschine ohne jegliche Schweißnähte gefertigt. Das erhöht die
Qualität der prozesssicheren Herstellung und
senkt das Risiko der Spannungsrisskorrosion
spürbar. Der Einbau verschiedenster Gleitringdichtungen ist möglich.
Auch eine konstruktive Anpassung an unterschiedlichste Gaszusammensetzungen ist realisierbar. In konusgesteuerten Maschinen ist eine
solche Anpassung an zum Beispiel verschiedene
Molgewichte des Ansauggases durch die Bearbeitung der Öffnungsgeometrie eine erprobte
Technik. Aber auch Maschinen mit Steuerschlitzen in den Steuerscheiben sind dank moderner
Herstellungsmethoden an die in der Anlage vorherrschenden Bedingungen adaptierbar. Die
Zeiten, in denen der starre Druckschlitz optimal
für ein Druckverhältnis ausgelegt ist, sind vorbei. Einer Rückströmung durch das Überschreiten des optimalen Druckverhältnisses sowie
einer Überverdichtung bei Unterschreitung desselbigen kann schon in der kundenorientierten
Konzeption der Maschine vorgebeugt werden.
Steuerzeiten einer modernen FlüssigkeitsringPumpen und Kompressoren für den Weltmarkt mit Druckluft- und Vakuumtechnik 2015
maschine sind somit in den Funktionsgrenzen
variabel.
Der Aufbau eines aktuellen Kompressors unterstützt den Kundenwunsch einer einfachen Wartung. Dadurch, dass die Lager und Gleitringdichtungen außerhalb der Pumpe angeordnet sind,
können diese problemlos ohne eine Demontage
des kompletten Kompressors getauscht werden.
Es werden keine besonderen Lastenkräne oder
spezielle Werkzeuge benötigt, Rohrleitungen
bleiben mit der Maschine verbunden.
Sicherheit, Wartungsfreundlichkeit und
Effizienz im Fokus
Der Trend in der Anwendung von Fackelgasanlagen in Raffinerien geht deutlich zu immer größeren Volumenströmen. Hersteller sind gefordert, in diesem Prozess auch die Effizienz der
Kompressoren nicht aus dem Auge zu verlieren
und neben einer robusten und langlebigen Bauweise auch wartungsfreundliche Lösungen zu
präsentieren. Erfahrungsgemäß sind Effizienzoptimierungen in der Flüssigkeitsringtechnik
nicht in zu großem Umfang realisierbar, ohne
die grundlegenden hydraulischen und mechanischen Konstruktionen zu verändern, um thermodynamische Vorteile zu erreichen. Innovative
Hersteller bieten Flüssigkeitsringkompressoren
modernster Bauart an, die ökonomisch sinnvoll
sind und einen sicheren Verdichtungsprozess
garantieren.
Autor:
Dipl.-Ing. Stefan Lähn
Product Management Special Vacuum
Flowserve Sterling SIHI GmbH, Itzehoe
Literatur
[1] Elvidge, Christopher D.; Ziskin, Daniel; Baugh,
Kimberly E.; Tuttle, Benjamin T.; Ghosh, Tilottama;
Pack, Dee W.; Erwin, Edward H.; Zhizhin, Mikhail:
A Fifteen Year Record of Global Natural Gas Flaring
Derived from Satellite Data. 2009, www.mdpi.
com/1996-1073/2/3/595/pdf [Zugriff am
30.10.2014]
[2] F arnejad, Hooman: Global Gas Flaring Reduction
(GGFR) Partnership, 7th German-African Energy
Forum, Hamburg, 08.04.2013
[3] Global Gas Flaring Reduction, Estimated Flared
Volumes from Satellite Data, 2012, http://go.
worldbank.org/G2OAW2DKZ0 [Zugriff am
27.10.2014]
Foto: GETEC green energy AG
Biogasanlage Niederndodeleben
Leckagefreie Bioerdgaseinspeisung in der Bioraffinerie
Hartwig Alber
Bioenergie in Form von Bioerdgas gewinnt als CO2-neutrale
Energiequelle zunehmend an Bedeutung. Eine effiziente
Form der Nutzung ist die direkte Einspeisung in das
öffentliche E
rdgasversorgungsnetz. Gleichzeitig wird so
das Speicherproblem elegant gelöst. Bevor Bioerdgas oder
Biomethan jedoch eingespeist werden können, sind einige
Schritte notwendig. Unmittelbar vor der Einspeisung
stehen leckagefreie und hochverfügbare Kompressoren,
die die entscheidende Schnittstelle zur Anbindung an das
Netz bilden.
Quelle: GETEC green energy AG
90
Abb. 1: Biomethan-Einspeisestation
Der wesentliche Bestandteil sowohl von Erd- als
auch von Biogas ist Methan. Biogas hat seinen
Namen aus dem biotischen Ursprung, im
Gegensatz zum fossilen Energieträger Erdgas.
Beiden gemeinsam ist, dass sie in aufbereiteter
Form an Attraktivität für den Energiemarkt
gewinnen. Aufbereitung bedeutet für das Rohbiogas die Entfernung von Wasser, Schwefelwasserstoff und Kohlenstoffdioxid. Dank der
Reinigung ist eine Methananreicherung auf fast
99 % möglich. Vor der Einspeisung erfolgt die
Anpassung an den Brennwert des jeweiligen
Erdgasnetzes. Somit steht das Bioerdgas für
eine Versorgung selbst ortsfernen Abnehmern
zur Verfügung.
Einspeisung energetisch effizienter
Die Einspeisung in das öffentliche Netz hat aber
auch einen ganz klaren physikalischen Vorteil.
Wird Biogas ausschließlich zur Stromerzeugung
in einem Blockheizkraftwerk eingesetzt, ist die
energetische Nutzung, also der Wirkungsgrad,
oftmals sehr gering. Der Grund hierfür ist das
Fehlen von Abnehmern für die Abwärme. Bis zu
zwei Drittel der im Biogas enthaltenen Energie
bleiben so ungenutzt. Durch die Einspeisung
ersetzt Bioerdgas fossiles Erdgas und kann energetisch sehr flexibel zur Stromerzeugung, zum
Heizen oder sogar als Treibstoff verwendet
werden.
Volumen bestimmt Rentabilität
Damit aus Mais, Getreide, Grassilage, Zuckerrübenschnitzeln, Gülle oder Hühnertrockenkot ein
netztaugliches Biomethan entstehen kann, sind
einige Voraussetzungen zu erfüllen. Um tatsächlich wirtschaftlich arbeiten zu können, sind
enorme Investitionen nötig. Die untere Rentabilitätsgrenze liegt bei ca. 250 bis 500 Nm³/h Biogasproduktion. Eine typische Bioraffinerieanlage steht in Niederndodeleben (Sachsen-Anhalt). Sie ist seit 2009 in Betrieb. Seit März 2014
ist dort eine zweite, modernere Anlage parallel
in Betrieb, mit noch höherer Verfügbarkeit und
verbesserter Anlagen- und Steuertechnik. Für
die erste Produktionslinie wurden bereits 9 Millionen Euro investiert, für die zweite noch einmal 11 Millionen. Die Anlagen liefern gemeinsam ca. 1.300 Nm³/h, was 96 Millionen kWh pro
Jahr an Energie bedeutet. Ein Vier-PersonenHaushalt verbraucht im Schnitt 5.000 kWh/a,
d. h., hier wird der jährliche Energiebedarf von
ca. 19.200 Haushalten dieser Größenordnung
CO2-neutral mit erneuerbaren Energien gedeckt.
Vermeidung von Methanschlupf
Höchste Priorität bei der gesamten Produktion
hat die Vermeidung von Methanverlust in dreier
lei Hinsicht:
• Aus Klimaschutzgründen: Methan ist ein
starkes Treibhausgas und hat ein Treibhauspotenzial, das 28-mal höher liegt als
•
•
das von Kohlenstoffdioxid. Dementsprechend streng sind die Vorschriften für die
Betreiber. Es gelten strenge Grenzwerte der
TA Luft und der Gasnetzzugangsverordnung
(GasNZV).
Aus Sicherheitsgründen: Methan ist
hochentzündlich und kann explosionsartig
mit Sauerstoff reagieren. Jeder unkontrollierte Austritt ist daher zu vermeiden. Die
Verdichter vor der Einspeisung in das
Erdgasnetz stehen beispielsweise in der
Ex-Zone 1.
Aus wirtschaftlicher Sicht: Energetisch
verwertbar ist nur das aufbereitete Methan.
Es wird mittels Contracting an die Betreiber
des jeweiligen öffentlichen Erdgasnetzes
verkauft. Deshalb darf so wenig wie möglich
innerhalb des Gewinnungsprozesses
verloren gehen.
Unterschiedliche Volumenströme
Ein kritischer Moment bei der Produktion ist die
Anfahrphase, da die Bakterien im Bioreaktor
91
eine gewisse Zeit zur Vermehrung benötigen,
bis die Mikroorganismen die gewünschte Sollmenge an Gas produzieren. Einmal auf Touren,
läuft die Biogasanlage meist als Grundlastkraftwerk, da sich der Prozess naturgemäß nicht einfach stoppen lässt.
Aus all diesen Voraussetzungen ergeben sich
besondere Anforderungen für die Kompressorenhersteller. Um diese besser verstehen zu können, werden im Folgenden – angelehnt an die
Parameter der Anlage in Niederndodeleben –
die einzelnen Prozessschritte einer Bioraffinerie
vorgestellt.
Beispiel Niederndodeleben
Zu Beginn liefern umliegende Landwirte ca.
49.000 t Maissilage, 34.500 t Rübenpressschnitzel
und 11.500 t Wirtschaftsdünger jährlich. Diese
95.000 t nachwachsende Rohstoffe (NawaRo),
pflanzliche Nebenprodukte und Wirtschaftsdünger werden in Fermentern vermischt, bis
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92
Abb. 2: Kompressorstation zur Biomethaneinspeisung
40 °C spalten sich die in den pflanzlichen Rohstoffen enthaltenen Eiweiße, Fette und Kohlenhydrate auf. Das bei der Vergärung entstehende Rohbiogas besteht hauptsächlich aus
Methan und Kohlenstoffdioxid. Der Methananteil in dieser Phase liegt bei ca. 53 %. Das jähr
liche Volumen an Rohbiogas umfasst ca. 18 Millionen Nm³. Das vergorene Substrat kann zur
Schließung der Stoffkreisläufe von den Landwirten wieder als organischer Mehrnährstoffdünger auf die Felder ausgebracht werden. Bei den
oben beschriebenen Mengen der eingebrachten
Silage sind dies in Niederndodeleben ca. 72.000 t
pro Jahr.
Waschung und Trocknung des Gases
Im nächsten Schritt erfolgt die Waschung in der
Gasaufbereitungsanlage unter Zuhilfenahme
einer Druckwasserwäsche. Vorrangiges Ziel ist
die Entschwefelung und die Trennung der Gase
Kohlenstoffdioxid (CO2) und Methan (CH4).
Schwefel befindet sich in Biogas als Schwefelwasserstoff (H2S). Grundsätzlich sind auch biologische, chemische und absorptive Verfahren
zur Trennung möglich. Die Druckwasserwäsche
zählt zu den absorptiven Verfahren, da sich die
basischen und sauren Bestandteile in Wasser
relativ gut lösen. Die Waschlösung bindet also
insbesondere CO2 und H2S aus dem Biogas.
Druck erhöht die Löslichkeit, weshalb das Biogas
komprimiert wird. In der 17 m hohen Absorptionskolonne wird von oben Wasser versprüht,
während am Boden Rohbiogas einströmt. Das
im Gegenstrom fallende Wasser nimmt CO2 und
H2S auf. Die beladene Waschlösung fließt in
einen Flash-Tank, wo sie auf atmosphärischen
Druck entspannt, worauf das gebundene CO2
wieder freigegeben wird und über eine Abluftreinigungsanlage nach außen gelangt. Minimale
Methanreste werden zuvor mittels regenerativer thermischer Oxidation bei 800 °C flammenlos beseitigt. In der nachgelagerten Desorptionskolonne erfolgt die Reinigung des Wasch
wassers mit anschließender Rückführung
zur Absorptionskolonne, wo der Kreislauf von
neuem beginnt. Das gewaschene Gas wird in
einem Adsorptionstrockner entfeuchtet, bevor
es als Biomethan zur Einspeiseanlage mit ungefähr 40 °C gelangt. Da sich bei dem Verfahren
stets ebenfalls eine kleine Menge Methan löst,
die sich jedoch bei der Entspannung wieder freisetzt, wird diese wieder vom Flash-Tank dem
vorne anstehenden Rohbiogas als Schwachgas
zugeführt. Bei der Druckwasserwäsche in der
Bioraffinerie Niederndodeleben beträgt der Eintrittsvolumenstrom ca. 2.500 Nm³/h und der
Austrittsvolumenstrom an Bioerdgas ca. 1.300
bis 1.400 Nm³/h, bei einer Methananreicherung
auf bis zu 98,5 %.
Für dieses Verfahren setzt die Bioraffinerie Magdeburg insgesamt vier Kompressoren ein, die
jeweils als redundantes Paar betrieben werden.
Eine erste Generation mit 75 kW und einem
Volumenstrom von 365 bis 780 Nm³/h sowie
eine zweite Generation mit 200 kW und einem
Volumenstrom von 960 bis 1.987 Nm³/h.
Aufbereitung und Einspeisung
Nun steht der letzte und entscheidende Schritt
in der Biogaseinspeiseanlage an. Hier findet die
Analyse des aufbereiteten Gases, die Anhebung
des Drucks auf Netzbedingungen, gegebenenfalls die Odorierung sowie die Brennwertanpassung nach Wobbe-Index mit Hilfe von Propan
statt. Dies ist erforderlich, damit das Biogas als
„High Gas“ den Qualitätsanforderungen des
öffentlichen Netzbetreibers entspricht.
Kompressortechnologie ohne Leckgasanfall
In dieser Phase kommt der eingesetzten Kompressortechnologie eine besondere Bedeutung
zu. Die Grundanforderung ist eine Maschine
ohne Leckgasanfall zur Aufstellung in einer
Ex-Zone 1.
Die redundant installierten Kompressoren sind
mit einem gasdichten Kurbelgehäuse versehen,
was unumgänglich für einen leckagefreien
Betrieb ist. In der Petrochemie kann zur Vermeidung von Leckgas ein Leckgasverdichter eingesetzt werden. Dies ist bei Biogasanlagen in der
Regel nicht der Fall. Ein Kompressorsystem ohne
Leckgasverdichter ist aus Sicht des Betreibers
grundsätzlich von Vorteil, weil damit eine weitere Maschine als potenzielle Fehlerquelle ausscheidet. Betrachtet man die Beschaffungskosten, so gibt es keinen Unterschied zwischen
einem leckagefreien Kompressor und einem
Kompressor mit separatem Leckgasverdichter.
Während des Betriebes fallen allerdings deutlich
höhere Kosten für die Leckgasverdichtervariante
an, da Wartung, Verschleißteile und Energieverbrauch für eine weitere Maschinenkomponente
benötigt werden. Ganz abgesehen vom erhöhten Raumbedarf. In der Gesamtbetriebskostenbetrachtung (TCO) ist also ein hermetisch dichter
Kompressor für Biogasbetreiber günstiger, ohne
technische Nachteile befürchten zu müssen.
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Gleitringdichtung statt Wellendichtring
Die Kompressoren der neuen Linie in Niederndodeleben haben eine Motorleistung von 200 kW.
Eine Gleitringdichtung ersetzt für diese Anwendung den sonst üblichen Wellendichtring auf
der Kurbelwelle. Gemeinsam mit dem druck
festen Kurbelgehäuse dichten sie hermetisch
gegen Gasverluste ab.
jahreszeitenbedingt. So ist zum Beispiel in der
Heizperiode im Winter die Entnahme im Netz
deutlich höher als im Sommer. Der vorgegebene
Normvolumenstrom liegt bei 1.470 Nm³/h,
wobei mit den eingesetzten Kompressoren ca.
1.987 Nm³/h möglich wären, so dass einem
zukünftig eventuell höheren Volumenstrom
demnach nichts im Wege steht.
Trumkräfte vermeiden
Die direkt gekuppelte Maschine verzichtet auf
einen Riemenantrieb. Stattdessen übernimmt
eine Klauenkupplung diese Aufgabe, die ohne
störende Trumkräfte auskommt. FEM-Untersuchungen haben gezeigt, dass es sich auf die
Langlebigkeit der Kurbelwelle günstiger auswirkt, wenn nur eine Belastung, das Drehmoment, auf diese wirkt. Der Riemenantrieb belastet doppelt durch das Biege- und Drehmoment.
Temperaturregelung mit Chiller
Die Spezifizierung für die Austrittstemperatur
am Einspeisepunkt wurde mit maximal 40 °C
vorgegeben. Die Kompressoren selbst müssen
kühltechnisch autark betrieben werden, da
keine bauseitige Kühlflüssigkeit zur Verfügung
gestellt werden kann. Die Parameter zur auftretenden Umgebungstemperatur am Aufstellungsort der Kompressoren sind mit 5 bis 40 °C
spezifiziert worden. Bei einer maximalen Um
gebungstemperatur von 40 °C und einer äqui
valenten Austrittstemperatur ergibt sich eine
technisch nicht realisierbare unendliche Kühlergröße. Die Anforderung wurde mit einem Kaltwassersatz, einem sogenannten Water Chiller,
gelöst. In diesem zirkuliert ein Wasser-Ethylenglycol-Gemisch, welches den bereits vorhandenen Kühlmittelkreislauf der Gas-Zwischenund -Nachkühler auf einstellbare 20 °C herunterkühlt. Damit ist ein ausreichendes Temperatur-Delta geschaffen. Der Kaltwassersatz ist
außerhalb des Ex-Bereiches im Freien platziert
und ebenfalls leistungsgeregelt.
Bioerdgas gewinnt als CO2-neutrale
Energiequelle zunehmend an Bedeutung.
Die Riemen lassen sich nie gleich spannen und
sind auch unterschiedlich lang. Daraus ergeben
sich Schwingungskräfte, die sich auf das
Antriebssystem auswirken. Immerhin besteht
ein Leistungsbedarf an der Welle von ca. 45 bis
150 kW. Beim Direktantrieb treten solche Riemenschwingungen nicht auf. Außerdem lässt
sich die Kupplungsglocke, die als Kapselung des
Direktantriebs dient, stabiler auslegen als die
Kapselung des Riemenantriebs. Diese ist in der
Regel eher ein Berührschutz, der ebenfalls wieder zum Mitschwingen neigt. In Summe weist
die direkt gekuppelte Maschine ein deutlich
reduziertes Schwingungsverhalten auf, weshalb
dieser Art der Kraftübertragung der Vorzug
gegeben wurde.
Drehzahlgeregelte Kompressoren
Aufgrund der Schwankungen des Volumenstroms, insbesondere in der Anfahrphase, sind
die Kompressoren drehzahlgeregelt. Der Saugdruck erstreckt sich von 4,5 bis 7 bar Überdruck.
Eine Besonderheit stellt die Bandbreite des Enddrucks dar. Dieser liegt zwischen 11 und 26 bar
abs. In Niederndodeleben arbeitet der Erdgasnetzbetreiber mit maximal PN 25, weshalb der
Kompressor für 26 bar abs ausgelegt wurde. Die
Druckschwankungen nach unten erklären sich
Chiller kontra Wasserrückkühlwerk
Bei dieser Art der Kühlung können niedrigere
Kühlflüssigkeitstemperaturen zur Verfügung
gestellt werden als bei Wasserrückkühlwerken
(WRK), welche durch die Umgebungstemperatur limitiert sind, weil sie lediglich ein ΔT von ca.
15 bis 20 K realisieren können. Bei einem WRK
und einer Außentemperatur von 40 °C ergibt
sich ergo eine Gastemperatur von ca. 55 bis
60 °C, was im vorliegenden Fall zu hoch wäre für
die Netzeinspeisung. Diese Bauweise macht es
erforderlich, den Nachkühler ebenfalls mit
einem Kaltwassersatz herunterzukühlen, um
die 40-°C-Grenze nicht zu überschreiten. Es
müssten somit zwei Kühlkreisläufe betrieben
werden, mit den entsprechenden Nachteilen in
puncto Fehleranfälligkeit und Kosten. Bei der
einfachen Chiller-Lösung lässt sich bei einer
Außentemperatur von 40 °C die Umlauftemperatur auf 20 °C problemlos regeln, was zu einer
Gasaustrittstemperatur am Nachkühler von
30 °C führt. Eine komfortable Reserve von 10 °C
ist zusätzlich sichergestellt.
Bypass bringt notwendige Flexibilität
Unumgänglich für die Kompressoren in der
GDRM einer Biogasanlage ist die Einplanung
eines Bypasses. Die Gasproduktion während der
anaeroben Vergärung wird durch Bakterien
bestimmt und ist natürlichen Schwankungen
unterworfen. Selbstverständlich versucht man
durch optimale Bedingungen in den Fermentern
eine möglichst gleichmäßige Menge an Gas zu
produzieren, was bei einer einmal eingefahrenen Anlage auch meist gelingt. Allerdings sind
die Gasmengen gerade beim Anfahren einer
Anlage deutlich geringer. Dennoch müssen die
Kompressoren mit dieser Mindermenge zurechtkommen. Ohne Regelung würden diese die vorgeschaltete Reinigungsstufe einfach leersaugen. Um dies zu verhindern, ist ein Bypass
regelventil installiert worden.
In Niederndodeleben fängt der Bypass an zu
regulieren, wenn der Volumenstrom unter 970
Nm³/h fällt. Die drehzahlgeregelte Kompressoranlage ist auf einen Minimalvolumenstrom zwischen diesem unteren Wert und 1.230 Nm³/h
ausgelegt. Darunter führt das geregelte Bypassventil einen Teilstrom von der Druckseite auf die
Saugseite zurück. Der Volumenstrom wird vorher wieder entspannt und läuft so lange über
den Bypass, bis die Regelung erkennt, dass wieder Normalwerte erreicht sind. Die Rückführung
95
mittels Bypass ist energetisch betrachtet zwar
nicht optimal, für eine Biogasanlage ist diese
Funktion allerdings unerlässlich. Mit der simplen und schnellen Lösung eines Bypassventils
zum Abfangen des fallenden Saugdrucks werden weitere Investitionen in Anlagen vermieden
und das unerwünschte häufige An- und
Abschalten der Kompressoren verhindert. Diese
Regelung erlaubt die Verdichtung von 0 bis
100 % anfallendem Biogas und bietet somit
maximale Flexibilität.
Hohe Kompressor-Verfügbarkeit unumgänglich
Genauso wenig, wie sich die Gasproduktion der
Bakterien einfach anschalten lässt, lässt sich
diese auch nicht einfach ausschalten. Ist der Fermentierungsprozess einmal in Gang, muss der
Kompressor das anfallende Gas stets zuverlässig abtransportieren und somit verfügbar sein.
Um dies zu gewährleisten, werden die Kompressoren redundant ausgelegt und im Wechsel
betrieben. Sollte es dennoch zu einer Betriebsstörung kommen, muss das nun überschüssige
Gas abgefackelt werden. Methan, als klimarelevantes Gas, darf gemäß TA Luft nicht unkontrolliert in die Atmosphäre gelangen. Der maximale
Wert liegt bei 50 mg/Nm³. Generell schreibt die
Gasnetzzugangsverordnung (GasNZV) seit Mai
2013 vor, dass der gesamte Methangasschlupf
der Biogasanlage 0,2 % nicht überschreiten darf.
Die hohe Verfügbarkeit der Kompressoren stellt
dies sicher und resultiert aus der Verwendung
K L A S S E N B E S T E R - ABER KEIN STREBER
▪ Höherer Volumenstrom bei gleicher in-
stallierter Motorleistung
▪ Niedrigere Leistungsaufnahme und damit
besonders energieeffizient
▪ Reduzierter Geräuschpegel
▪ Niedrigere Temperaturen auf der Blasluftseite
▪ Geringere Baugröße durch ein kompaktes
Design
▪ Sicherheitsventile und Vakuumfilter integriert im neuen Gehäuse
▪ Deutlich längere Wartungsintervalle durch
eine vergrößerte Filterfläche
▪ Als VARIAIR Unit mit Frequenzumrichter
lieferbar
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96
neun Monaten zur Verfügung, welches sich
dann aber plötzlich auf fünf Monate verkürzte.
Dank des Baukastensystems konnte aus fertigen Modulen schnell der passende Kompressorblock mit entsprechenden Kolbendurchmessern,
Kühlerpaketen und standardisierten peripheren
Komponenten wie Saugfilter, Grundplatte etc.
gemäß den Vorgaben gewählt werden. Die Zeit
von der Anfrage über das Angebot bis zur Bestellung betrug gerade einmal eine Woche. Die
Lieferung der passenden Steuerung zur Einspeiseanlage inklusive Konzeption, Auslegung, Test
und Programmierung erfolgte dann in Niedern
Zweistufiger Verdichter
dodeleben rechtzeitig und vollständig durch den
Um das Biogas, das mit einem Druck von 4,5 bis Kompressorhersteller.
7 bar abs ankommt, auf die vom öffentlichen Da die Kompressoranlage mit dem separat steNetz geforderten PN 25 zu bringen, wird ein henden Kaltwassersatz zur Kühlung sehr flexizweistufiger Verdichter eingesetzt. Als Grund- bel ausgelegt wurde, ist eine optimale Steuesatz gilt, in einer Stufe darf das Verdichtungsver- rung von Vorteil. Mit ihr erfolgt die Absicherung
hältnis von ca. 1:5 nicht überschritten werden. und die Ansteuerung der Öl- und KühlwasserMit der zweiten Stufe ist der Kompressorblock in pumpe, des Kaltwassersatzes sowie die AnsteuV-Bauart wesentlich effizienter und die auftre- erung der Anlaufentlastung und des Bypasstenden Kräfte sind weniger extrem, was sich und Kühlwasserregelventils. Überwacht werden
positiv auf die Laufzeit und somit die Verfügbar- außerdem der Motorschutz für Öl- und Kühlkeit auswirkt. Die Zylindereinheiten, der Zylin- wasserpumpe sowie der Frequenzumrichter,
derdeckel und das Kurbelgehäuse bestehen aus ebenso deren Thermistoren bzw. Kaltleiter. Für
duktilem Guss. Dieses Gusseisen mit Kugelgra- die Verdichteraggregate sind autarke Schaltphit wird wegen der verbesserten Zähigkeit schränke verwendet worden, um ebenfalls eine
gegenüber Grauguss seitens der Kompressor- Redundanz der Steuerung zu gewährleisten. Die
Norm DIN EN 1012-1 angeraten.
Datenübertragung erfolgt mittels Profibus-
Anbindung direkt an die Leitstelle der Biogas
Hohe Verfügbarkeit gewährleistet
anlage.
In der Summe bilden die zahlreichen Reserven Die Bioraffinerie Magdeburg GmbH als Betreiber
bei der Auslegung, die Verwendung hochwerti- in Niederndodeleben unterstützt diese Philosoger Materialien, die konstruktiven Maßnahmen phie der Langlebigkeit und setzt sowohl für die
zur Langlebigkeit und die durchdachte Konzep- Aufbereitung als auch für die Einspeisung Komtion mit einem passenden Wartungsangebot pressoranlagen desselben Herstellers ein. Alle
eine Verfügbarkeit, die höher als 97 % liegt. Im Leistungen bezüglich der Kompressoren erfolIdealfall erhält der Anlagenbauer auf Wunsch gen somit aus einer Hand. Schließlich gilt die
eine vollständige Funktionseinheit mit exakt Aufmerksamkeit des Betreibers der Erzeugung
aufeinander abgestimmten Komponenten in von Bioerdgas; die dazu notwendige KompresForm einer Kompressoranlage, die mit allen sortechnik sollte am besten durchgehend
erforderlichen Überwachungen und der entspre- störungsfrei im Hintergrund ihren Dienst verchenden Steuerung nach dem „Plug & Play“- richten.
Prinzip ausgestattet ist.
Vorteilhaft in diesem Zusammenhang ist, wenn Autor:
sich der Hersteller aus einem Baukastensystem Hartwig Alber
bedienen kann. Dann sind auch extrem kurze Marketing
Lieferzeiten realisierbar. Für den Betreiber von Mehrer Compression GmbH, Balingen
Biogasanlagen ist eine kurze Lieferzeit meist von
großer Bedeutung, da solche Projekte oftmals
förderfähig sind. Für eine geförderte Erweiterung der Anlage in Niederndodeleben stand bei
Auftragsvergabe zuerst noch ein Zeitfenster von
bewährter Technologien in solider Ausfertigung
mit genügend Reserven, gekoppelt mit einem
schnellen und flexiblen Serviceangebot.
Gründe für geplante Unterbrechungen sind der
vorbeugende Austausch von Dichtungen an den
Kompressoren, die vorrangig aus einer PTFE-Legierung bestehen. Die Empfehlung für den Trockenlaufverdichter mit Kreuzkopfführung und
Zwischenstück liegt bei einem Wartungsintervall von ca. 8.000 Betriebsstunden für die Gasund Ölstopfbuchsen in der Laterne. Gleiches gilt
für die Kolben- und Packungsringe.
Innovationen in der Druckluftfiltrationstechnik tragen maßgeblich zur Verbesserung
der Filtrationsleistung und zur Reduzierung der Energiekosten bei.
Foto: Donaldson
Differenzdruck im Fokus:
Neue Entwicklungen in der Druckluftfiltration
Heiner Carstensen
In der europäischen Industrie verbrauchen rund 320.000 Kompressoren
bei der Erzeugung von Druckluft ca. 80 Milliarden Kilowattstunden
pro Jahr. Das entspricht etwa 10 % des industriellen Strombedarfs und
kostet die Industrie bei einem Strompreis von 8 Cent pro Kilowattstunde rund 6,4 Milliarden Euro. Auf der Basis des EVU-Kraftwerkmix
wird die Umwelt dadurch mit 47,2 Millionen Tonnen CO2 belastet.
Innovationen in der Filtrationstechnik konnten in den vergangenen
Jahren maßgeblich zur Verbesserung der Filtrationsleistung und zur
Reduzierung der Energiekosten beitragen. Dabei ist die Entwicklungsarbeit auf Filtermedien fokussiert, die sich durch geringeren Differenzdruck bei hoher Abscheideleistung auszeichnen.
Quelle: Donaldson
98
Druckluftqualitätsklassen gemäß ISO 8573-1
Bestandteil
Kenngrößen
Feste Verunreinigungen
• Teilchenanzahl pro m3 für
unterschiedliche Größenklassen
bis 5 µm
• Konzentration in mg/m³
für Partikel bis 40 µm
Feuchtigkeit
Gesamtölgehalt (Tröpfchen,
Aerosole und D
ämpfe)
• Drucktaupunkt in °C
• Restfeuchte in g/m3
• Konzentration in mg/m3
Tab. 1
Quelle: Donaldson
Bereits 2003 stellte das Fraunhofer-Institut für
System- und Innovationsforschung (ISI) in der
Untersuchung „Druckluft effizient“ fest: „Im
Bereich der Druckluftaufbereitung gilt es vor
allem die für die Anwendung erforderliche
Druckluftqualität zu erreichen. Energie- und
betriebskostenoptimal ist es, die Anforderung
der Anwendungen zu erfüllen. Über- oder Unterschreitungen der Druckluftqualitätsanforderungen haben erhöhte Betriebs- und Energiekosten
zur Folge. Das vorhandene Einsparpotenzial
liegt dabei pro Teilkomponente bei bis zu mehreren Tausend Euro. Durch den regelmäßigen
Wechsel der Filterelemente innerhalb der empfohlenen Intervalle werden deutliche Einsparungen erzielt und somit die Betriebskosten
minimiert.“
Diese Aussage hat vor dem Hintergrund steigender Strompreise und der neuesten durchflussoptimierten Filtrationstechnologie nichts
an Aktualität eingebüßt. Für die Praxis der
Druckluftfiltration heißt das:
Druckluftfilterelemente sollten zur Verbesserung der Energiebilanz ausgetauscht werden,
• wenn sie nicht nach der ISO 12500 validiert
sind und damit ein objektiver Leistungsvergleich unmöglich ist.
Anforderungen an die Druckluft gemäß ISO 8573
Maximale Teilchenanzahl:
• zwischen 0,1 und 0,5 µm
• zwischen 0,5 und 1 µm
• größer 1 µm
400.000
6.000
100
Maximaler Drucktaupunkt
–40 °C (Restfeuchte 0,11 g/m3)
Maximaler Ölgehalt
0,1 mg/m3
Tab. 2
•
wenn der Differenzdruck von Koaleszenzfiltern zur Abscheidung von Aerosolen und
flüssigen Öl-/Wasseranteilen den Grenzwert
überschreitet oder sie länger als 12 Monate
bzw. 8.000 Betriebsstunden im Einsatz sind.
Der Differenzdruck eines neuen Filterelements
steigt zunächst sehr langsam an. Mit zunehmender Betriebszeit steigt der Differenzdruck
immer schneller und erreicht dann den Punkt, an
dem der Filterelementewechsel notwendig ist.
Druckluftqualität und Energiekosten
Je höher der Filtrationsgrad, desto höher ist
auch der Differenzdruck, der zu steigendem
Energiebedarf des Kompressors führt. Für jede
Anwendung ist es daher notwendig, den Grad
der Druckluftreinheit so präzise wie möglich zu
erfassen und zu prüfen, ob alle Verbraucher die
gleiche hochwertig aufbereitete Druckluft
benötigen. Hilfestellung gibt hier die ISO-Norm
8573-1 (Druckluft für allgemeine Anwendungen – Verunreinigungen und Qualitätsklassen),
die im Laufe der Jahre immer wieder den wachsenden Anforderungen und Entwicklungen
angepasst wurde. Die Norm unterteilt die
Druckluft in Qualitätsklassen (Tab. 1).
Eine bewährte Norm im Maschinenbau
Die ISO 8573-1 hat sich als „Handwerkszeug“ in
der Drucklufttechnik bewährt – sie gibt z. B.
einen guten Anhaltspunkt, welche Qualitätsklassen mit welchen Aufbereitungskomponenten erreichbar sind. Viele Maschinenhersteller
geben auch in den Betriebsanleitungen die Qualitätsklassen an, die bei der Druckluftversorgung
gewährleistet sein sollten. Hierzu ein Beispiel:
Ist in der Betriebsanleitung aufgeführt, dass die
Druckluft in allen drei Qualitätsklassen (Partikel,
Wasser und Öl) der Klasse 2 nach ISO 8573-1
entsprechen soll, dann kennt der Anwender die
Anforderungen (Tab. 2). Entsprechend kann er
die idealen Aufbereitungskomponenten für
seine Anforderungen auswählen.
Welche Druckluftqualität wird benötigt?
Häufig geht es bei der Frage nach der Druckluftqualität jedoch nicht darum, eine einzelne
Maschine an die Druckluftversorgung anzuschließen. Vielmehr benötigt der Anwender
ganz allgemein eine Aussage zur Qualität, die er
in seinem Werksluftnetz oder in einzelnen
Abteilungen erreichen sollte, um eine optimale
Verfügbarkeit der Maschinen und optimale Produktqualität zu erzielen. Diese Frage kann die
Klasse 2 gemäß ISO 8573-1
Feuchtigkeit bei Umgebungs
temperatur > 3 °C
Klasse 4
Feuchtigkeit bei Umgebungs
temperatur < 3 °C
Klasse 2–3
Restölgehalt
Klasse 2
Tab. 3
-aufbereitung), aus welchen die Produktspezialisten individuell die optimale Lösung konfigurieren können.
ISO 12500 – die Norm für Filterleistungsdaten
Wer die Auswahl in die eigene Hand nehmen
will, dem steht mit der ISO 12500 eine Normenreihe zur Verfügung, die den Vergleich von Filter-Leistungsdaten auf Basis einheitlicher Prüfbedingungen ermöglicht.
der Vergangenheit
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Chemie
Grundsatz: So viel wie nötig,
so wenig wie möglich
Die im Einheitsblatt gegebenen Empfehlungen
beruhen auf dem Grundsatz „So viel Druckluftaufbereitung wie nötig, so wenig wie möglich“.
Denn neben den technischen Anforderungen
haben die Mitgliedsfirmen des Fachverbandes,
die das Einheitsblatt erstellt haben, auch die
Kosten aus Anwendersicht im Blick behalten.
Dabei spielen zum einen die Investitionskosten
eine Rolle: Je höher die Druckluftqualität sein
soll, desto hochwertiger die Filtration. Noch
wichtiger aber sind die Energiekosten, die rund
75 % der Druckluftkosten ausmachen. Daher
kann die Empfehlung nur lauten, die Aufbereitung von Anfang an mit Blick auf diesen Kostenfaktor auszuwählen. Das schließt eine genaue
Dimensionierung ebenso ein wie eine dezentrale Aufbereitung an solchen Verbrauchern, die
besonders hohe Anforderungen an die Druckluft stellen: Es ist wirtschaftlich nicht sinnvoll,
für ein ganzes Werksluftnetz extrem hohe
Druckluftqualität zentral bereitzustellen, wenn
nur wenige Verbraucher diese Qualität tatsächlich benötigen.
Das VDMA-Einheitsblatt gibt dem Anwender
konkrete Hilfestellungen für die Planung der
Aufbereitungskomponenten. Es ersetzt jedoch
nicht die Beratung des Anwenders durch den
Anbieter: In der Regel besteht eine Druckluftaufbereitung aus mehreren Komponenten (Filter bzw. Filterkombinationen; Adsorptions
trockner (Abb. 1), Kältedrucklufttrockner mit
Vor- und Nachfilter; Kondensatableitung und
Feste Verunreinigungen
Petrochemie
Einheitsblatt gibt Antwort
Diese Empfehlungen wurden erstmals 2004 mit
dem „VDMA-Einheitsblatt 15390“ ausgesprochen, das – vereinfacht gesagt – für eine Vielzahl
von Anwendungen die empfohlene Reinheitsklasse angibt. Für Steuerluft in der chemischen
Industrie empfiehlt das Einheitsblatt beispielsweise die in Tab. 3 genannten Klassifizierungen.
Das Einheitsblatt, das sich bereits als Arbeitsgrundlage für die Konzeption der Druckluftaufbereitung bewährt hat und zurzeit überarbeitet
wird, berücksichtigt u. a. auch die Klassifizierungen der ISO 8573-1.
Anforderungen an Steuerluft in der chemischen Industrie
gemäß VMDA-Einheitsblatt 15390
Nahrungsmittel & Getränke
ISO 8573-1 nicht beantworten, und eben das
war der Anlass für den VDMA-Fachverband
Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik,
den Druckluftanwendern entsprechende Empfehlungen zu geben.
99
Quelle: Donaldson
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Messungen können darüber hinaus durch unabhängige Institute validiert werden.
Quelle: Donaldson
100
Abb. 1: Adsorptionstrockner mit
Vor- und Nachfilter
Quelle: Donaldson
bereitete eben dieser Vergleich Probleme, weil
es keine einheitliche Regelung zum Messaufbau
bei der Erfassung der Leistungsdaten von Filtern
gab. Diese Lücke wird durch die neue Normenreihe ISO 12500 geschlossen. Führende Hersteller von Druckluftfiltern haben sich frühzeitig auf
diese Norm eingestellt und z. B. zur Validierung
der Filter nach ISO 12500 eigene Messstrecken
aufgebaut und damit die Voraussetzungen
geschaffen, die Leistungsdaten der Filter vergleichbar zu machen. Die Ergebnisse solcher
Differenzdruck deutlich gesenkt
Unter Berücksichtigung dieser praxisorientierten Parameter ist es gelungen, eine neue Fil
trationstechnologie zu entwickeln, die hohe
Filtrationsleistung mit einer Senkung des Differenzdrucks um 50 % im Vergleich zur Vorgängerbaureihe verbindet. Die neue Filtrationstechnologie nutzt eine besondere Struktur beschichteter Hightech-Fasern, die zu einem plissierten
Filtermedium mit hoher Abscheideleistung von
Flüssigpartikeln und großer Aufnahmekapazität
für Feststoffpartikel verarbeitet werden. Der
mehrschichtige Aufbau des neuen Filtermediums wurde so gestaltet, dass sich strömungstechnisch optimale Verhältnisse ergeben und
gleichzeitig eine über 400 % größere Filterfläche im Vergleich zu gewickelten Filtermedien
zur Verfügung steht. Für die Abscheidung von
Ölaerosolen wird eine Effizienz von ≥ 99,9 %
gemäß ISO 12500-1 erzielt. Die Filterleistungsdaten nach ISO 12500-1 und ISO 12500-3 sind
zudem von einem unabhängigen Institut für
Energie- und Umweltforschung validiert worden. Diese hohe Filtrationsleistung bei gleichzeitiger Senkung des Differenzdrucks trägt deutlich
zur Steigerung der Energieeffizienz und der
Ressourcenschonung bei (Abb. 2).
Für die Druckluftanwender lohnt sich der Einsatz der neuen Technologie: Wird beispielsweise
ein Druckluftfilter bestimmten Typs 8.000
Betriebsstunden mit einem Volumenstrom von
1.000 m³/h bei einem Betriebsüberdruck von
7 bar betrieben, ergibt sich eine Reduzierung
des Differenzdrucks um 190 mbar auf 180 mbar,
gemessen im ölbenetzten Zustand. Das entspricht einer Einsparung an Energiekosten von
ca. 1.460 € pro Jahr bei einem Strompreis von
8 Cent/kWh.
Eine wirtschaftliche Lösung
für die Endstellenfiltration
Da es nicht wirtschaftlich ist, für ein ganzes
Werksluftnetz extrem hohe Druckluftqualität
zentral bereitzustellen, wenn nur wenige Verbraucher diese Qualität tatsächlich benötigen,
wurde für die Endstellenfiltration ein Druckluftfilter entwickelt, der drei Filtrationsaufgaben in
einem Element übernimmt (Abb.3):
•
Abb. 2: Vorteile der neuen Filtrationstechnologie
als Koaleszenzfilter hält er Ölaerosole und
Partikel zurück,
•
als Aktivkohleadsorber entfernt er Öldämpfe
und sonstige Kohlenwasserstoffe und
als Hochleistungspartikelfilter sorgt er für
die Erzielung der Qualitätsklasse 1 nach
ISO 8573-1.
Dieser kompakte Dreistufen-Druckluftfilter bietet wesentliche wirtschaftliche Vorteile bei
hohem Sicherheitsstandard: Die Anzahl der Filter wird verringert, dadurch sinken die Kosten
für die Wartung und den Filteraustausch. Bauraum wird eingespart, so dass eine Integration
in Maschinen und Apparate einfacher wird. Für
End-of-pipe-Lösungen in sensiblen Einsatzbereichen wie der Lebensmittelproduktion, der pharmazeutischen Industrie sowie der Umwelttechnik ist sein Einsatz ebenso interessant wie in der
zentralen Druckluftaufbereitung für Leistungen
bis 110 m³/h. Besonders vorteilhaft lässt er sich
als kompakte Aufbereitungseinheit für Kleinkompressoren einsetzen, um auf einfachste
Weise reine Druckluft, z. B. für Lackierarbeiten,
zu erzeugen.
Der Schritt zum Dreistufenfilter ist damit folgerichtig und zielt auf die von den Anwendern
gewünschte kostengünstige Anpassung der
Druckluftqualität an das Verbrauchsprofil.
Nachrüstung mit geringem Aufwand
Entscheidend für den wirtschaftlichen Nutzen
dieser Neuentwicklung ist die einfache Nachrüstung durch den geringen Investitionsaufwand: So ist bei jedem normalen Filterelementewechsel der Einstieg in die Dreistufen-Technologie möglich ohne Investition in neue Gehäuse.
Vergleicht man die Kosten beim Austausch der
Elemente in der bisher üblichen Kombination
von drei Filtern, die durch einen neuen ersetzt
Quelle: Donaldson
•
101
Abb. 3: Der Dreistufenfilter vereint drei Filter in einem.
werden, so ergeben sich Einsparungen zwischen
48 und 55 %. Eine deutliche Reduzierung der
Wartungskosten ergibt sich im Verhältnis 1:3.
Zur objektiven Beurteilung des Filter-Prinzips ist
es sinnvoll, die Regeln für eine effiziente Druckluftfiltration zu betrachten. Bei der Entwicklung
„energiebewusster“ Filtertechnologien sind die
Strömungsoptimierung und die Auswahl der
Filtermedien entscheidende Parameter. Auch

die Handhabung der Filter bei Montage und
beim Filterelementwechsel ist ein Aspekt, der
bei der Entwicklung neuer Produkte zunehmend
berücksichtigt wird. Beispielhaft dafür ist eine
neue Filtergehäuse-Generation, bei der die eintretende Luft gezielt ins Element geführt wird
und sich dort gleichmäßig und ohne Verwirbelungen auf die Filterfläche verteilt. So wird der
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Quelle: Donaldson
102
Abb. 4: Strömungsoptimierte Luftführung
durch den Druckluftfilter
Quelle: Donaldson
Differenzdruck auf ein Minimum reduziert. Die
optimale Luftführung wurde mit Hilfe der
CFD-Technologie erarbeitet (Abb. 4). Die
Gehäuse sind modular aufgebaut und lassen
sich daher flexibel an die Anforderungen anpassen.
Als Verbindung des Gehäuseoberteils zum
Gehäuseunterteil kommt ein Bajonettverschluss
zum Einsatz, der sich durch eine 1/8-Drehung
lösen und verbinden lässt. Das Filterelement
muss nicht separat eingeschraubt werden, sondern es wird mit der Filterglocke montiert, dies
gilt auch für die neuen Dreistufen-Filterele-
Abb. 5: Ein Mikroprozessor zur DifferenzdruckÜberwachung zeigt den wirtschaftlichsten Zeitpunkt
für einen Filterelementwechsel an.
mente. Das hat den Vorteil, dass man für den
Filterelementwechsel deutlich weniger Bauraum benötigt.
Ein ins Gehäuse integrierter Mikroprozessor
ermöglicht eine durchgehende Erfassung des
Differenzdrucks und vergleicht hierbei die damit
einhergehenden höheren Energiekosten mit
den Kosten des Filterelements. Das Programm
berechnet den kostengünstigsten Austauschzeitpunkt des Filterelements und zeigt den notwendigen Filterelementwechsel über eine
Leuchtdiode an (Abb. 5). Zudem bietet das Gerät
die Möglichkeit, das Differenzdrucksignal über
eine Analog-Schnittstelle (4–20 mA) abzurufen.
Nicht nur die Filtergehäuse müssen strömungsoptimiert sein, sondern auch die Strömungsverhältnisse im Filterelement müssen so beeinflusst werden, dass eine gleichmäßige Anströmung des Filtermediums erfolgt. Dies wird mit
den integrierten Strömungsführungen erreicht.
Moderne Filtertechnik spart
Energie und Kosten
Die Praxis zeigt, dass der nach spätestens zwölf
Monaten oder 8.000 Betriebsstunden notwendige Filteraustausch nach wie vor zu selten
unter dem Gesichtspunkt der Energieeffizienz
durchgeführt wird. Vielmehr stehen gerade bei
der Auswahl von Ersatz- und Verschleißteilen
häufig die Investitionskosten im Vordergrund
und nicht die Einsparungen, die man im Sinne
der Produktlebenszykluskosten und der Energieeffizienz erzielen kann. Das bedeutet: Mit Filter
elementen, die unter der Maßgabe höchster
Effizienz und geringstmöglichen Differenzdrucks entwickelt wurden und nach der Norm
ISO 12500 validiert sind, hat der Anwender eine
„Stellschraube“ zur Verfügung, die den spezifischen Energiebedarf – d. h. den Faktor „Energiekosten pro Kubikmeter Druckluft“ – deutlich
senken kann.
Mit der Validierung der Elemente nach
ISO 12500 ist eine umfassende Vergleichbarkeit
der Leistungsdaten gegeben. Für den Anwender
bedeutet dies: lange Standzeit der Elemente bei
gleichbleibend niedrigem Differenzdruck − dem
entscheidenden Parameter für die Energieeinsparung bei der Versorgung mit sauberer Druckluft.
Autor:
Heiner Carstensen
Geschäftsführer
Donaldson Filtration Deutschland GmbH, Haan
Zum Beispiel bei der Pulverbeschichtung wird mit kältegetrockneter Druckluft gearbeitet.
Foto: Kaeser Kompressoren
Drucklufttrocknung: Neue Technik spart Geld und Platz
Dipl.-Ing. Erwin Ruppelt und Dipl.-Betriebsw. Daniela Koehler
Kältetrocknung ist das wichtigste Aufbereitungsverfahren für
Druckluft. Früher war sie allerdings verhältnismäßig energie
intensiv oder der Einsatz energiesparender Verfahren nur begrenzt
durchführbar. Neue Speichertechniken ermöglichen nun nicht
nur beträchtliche Einsparungen bei der Druckluftkältetrocknung
bei Anlagen bis zu 34 Kubikmetern, sondern öffnen auch Möglichkeiten, mit dieser Technik kompaktere Kältetrockner zu bauen.
Quelle: Kaeser Kompressoren
104
Abb. 1: Die neuen Kältetrockner verfügen über eine innovative Speichertechnik, die
nicht nur den Platzbedarf um bis zu 46 % im Vergleich zu herkömmlichen Trocknern,
sondern auch den Energiebedarf deutlich senkt. So können bei 6.000 Betriebsstunden
jedes Jahr bis zu 20.000 kWh eingespart werden.
Normale Umgebungsluft enthält Wasserdampf.
Wie viel Wasserdampf die Luft aufnehmen
kann, hängt von der herrschenden Temperatur
ab. Steigt die Lufttemperatur, dann steigt auch
die Fähigkeit der Luft, Wasserdampf aufzunehmen. Den Grad der Sättigung der Luft mit Wasser bezeichnet man als Relative Feuchte. Wird
diese normale Umgebungsluft nun durch einen
Kompressor angesaugt und verdichtet, erhöht
sich der Wasserdampfanteil je Volumeneinheit
in der verdichteten Druckluft. Wird anschließend die Temperatur der Druckluft abgesenkt,
was in der Regel im Nachkühler des Kompressors geschieht, führt dies dazu, dass die Sätti-
Abb. 2: Kältetrockner arbeiten typischerweise ganzjährig in einem sehr breiten
Lastbereich in etwa von 0 bis 100 %. Im Vergleich zu alternativen Teillast-Regelungen passt die Speicherregelung der neuen Kältetrockner den elektrischen
Leistungsbedarf in allen Lastphasen nahezu ideal an.
gung überschritten wird und der Wasseranteil
kondensiert. Er wird zu Wasser, dem sogenannten Kondensat.
Unterschätzte Wassermenge
Die Menge an Kondensat, die aus der Druckluft
ausgeschieden wird, wird dabei häufig unterschätzt. Kommt zum Beispiel in Deutschland ein
Kompressor mit einer Förderleistung von 10 m³/
min und 9 bar Überdruck zum Einsatz, der bei
einer Temperatur von 20 °C und 60 % Luftfeuchte Umgebungsluft ansaugt, so entstehen
in 24 Stunden rund 140 l Kondensat. Erhöhen
sich im Sommer die Temperaturen auf Spitzenwerte um die 35 °C, bei einer Luftfeuchtigkeit
von 30 %, so würde die Kondensatmenge auf
160 l pro Tag steigen. Bei ähnlichen Temperaturen in asiatischen Ländern, in denen die Luftfeuchte mit rund 80 % noch weitaus größer ist,
erhöht sich der Wert sogar leicht um das 3-Fache
der deutschen Werte.
Der Kompressor selbst verdichtet die Umgebungsluft nur. Wird die Druckluft deshalb nicht
nach dem Kompressor entsprechend aufbereitet, gelangt das entstandene Kondensat ungehindert in das Druckluftnetz. Durch weitere
Abkühlung der Druckluft bis zur Umgebungstemperatur der Druckluftsysteme wird
ständig weiter Kondensat gebildet. Das kann zu
Korrosion in den Rohrleitungen oder beschädigten Produktionsmaschinen führen, ganz zu
schweigen davon, dass durch das Wasser bei der
Produktion die Qualität der Produkte verschlechtert werden kann. Aus diesem Grund sollte der
Druckluft zentral in der Druckluftstation die
Feuchte entzogen werden, damit im anschließenden Druckluftnetz keine Kondensatbildung
mehr möglich ist und die Relative Feuchte der
Druckluft nur rund 30 % beträgt.
Zur Druckluftaufbereitung stehen verschiedene
Trocknungsmethoden zur Verfügung, die ab
hängig von den Anforderungen der Produktion
eingesetzt werden. Die Kältetrocknung ist unter
den vielen Trocknungsmethoden, die es gibt, die
am häufigsten angewendete, da sie in den
meisten Fällen ausreicht.
Auf die Spitzenwerte kommt es an
Wegen der sich ändernden Temperaturbedingungen während eines Jahres sollten Kältetrockner immer auf die Spitzenwerte ausgelegt
sein, so dass sie auch an den heißesten Tagen
des Jahres die erforderliche Druckluftqualität
zuverlässig liefern. Das heißt, sie werden in ihrer
Gesamttrocknungsleistung für das ganze Jahr
so ausgelegt, als ob 365 Tage lang Spitzentemperaturen herrschen würden. Da dies natürlich
nicht der Fall ist, kommt es automatisch dazu,
dass für die Drucklufttrocknung mehr Energie
eingesetzt werden müsste, als für den tatsächlichen Bedarf wirklich erforderlich ist, wenn die
Trockner nicht über entsprechende Techniken
verfügen, die sie an den aktuell täglich anfallenden Bedarf anpassen.
Wird der gesamte Energiebedarf eines Druckluftsystems betrachtet, so entfallen auf die
Drucklufttrocknung rund 3 % des Gesamtleistungsbedarfs, sofern die Station zu 100 % ausgelastet ist. Ist dies nicht der Fall und die Druckluftstation läuft nur im Teillast-Betrieb, sinkt die
Auslastung des Drucklufttrockners entsprechend. Besonders negativ wirkt sich das Verhältnis dann aus, wenn Betriebe ein- oder zweischichtig arbeiten und die Trockner in der übrigen Zeit nur die Druckluft von Kleinverbrauchern
oder Leckagen trocknen müssen.
Trockner immer laufen lassen
Um eine Druckluftqualität sicher zu gewährleisten, ist es empfehlenswert, Drucklufttrockner
durchgehend laufen zu lassen, da ansonsten der
Trockner vor dem Einschalten der Kompressoren
je nach Größe bis zu einer Stunde vorgekühlt
werden muss. Das bedeutet: Je umfangreicher
der Teillast-Betrieb ist, desto größer wäre bei
einem 24 Stunden am Tag auf Spitzentemperaturen ausgerichteten, durchlaufenden Drucklufttrockner die Energieverschwendung. Bei derartigen Bedingungen kann der Energiebedarf
für die Drucklufttrockner bei der Drucklufterzeugung anteilig auf bis zu 20 % wachsen.
Im Laufe der Jahre haben sich Kältetrockner
allerdings technisch weiterentwickelt. Bis
Anfang der neunziger Jahre waren Kältetrockner
wie folgt aufgebaut: Wirtschaftliche Kältetrockner hatten einen Luft-Luft-Wärmetauscher, in
dem zunächst einmal die kalte ausströmende
Druckluft die warme einströmende Druckluft
rückkühlte und eine Art Energierückgewinnung
darstellte. Gleichzeitig konnte durch die Rück
erwärmung die Relative Feuchte der Druckluft
auf unter 30 % reduziert und eine Außenkondensation an den Rohrleitungen durch kalte einströmende Druckluft verhindert werden. Nachdem die Druckluft im Luft-Luft-Wärmetauscher
vorgekühlt war, wurde sie in einem Luft-Kältemittel-Wärmetauscher auf eine Temperatur von
in der Regel 3 °C abgekühlt.
Der Kältemittelkreislauf war häufig mit einem
sogenannten Heißgas-Bypass-Regler ausgestattet, der, wenn die Kälte aufgrund des geringen
Luftverbrauchs nicht benötigt wurde, das Kältemittel in den Kreislauf schickte. So wurde mehr
oder weniger Energie vernichtet, da der Kompressor des Kältemittelkreislaufs (der Kälte
mittelkompressor) ständig mit annähernd derselben Leistung lief. Einzige Möglichkeit, den
Kältetrockner bei der Energie im Teillast-Betrieb
etwas zu entlasten, war es, den Ventilator des
Kältemittels zu schalten, was jedoch nur geringe
Auswirkungen hatte, da dieser Ventilator des
Kondensators nur eine geringe Leistungsaufnahme im Verhältnis zum Gesamtsystem hat.
Bei Großanlagen, d. h. Anlagen über 50 m³/min
Druckluftdurchsatz, hatte man schon seit längerem eine Möglichkeit gefunden, Kältetrockner
bei geringerem Druckluftverbrauch dem Bedarf
anzupassen. Dies erfolgte mit mehrzylindrigen
Kälteverdichtern, bei denen im Teillast-Betrieb
entsprechend Zylinder abgeschaltet wurden.
105
106
über die Veränderung der Spaltverluste im
Scroll-Kältekompressor die Fördermenge von
Kältemittel beeinflusst und an die zur Kühlung
der Druckluft benötigte Menge angepasst. Der
Vorteil dieser Methoden liegt darin, dass ein
relativ großer Regelbereich abgedeckt wird, aber
sie sind technisch sehr aufwendig. Mitunter
wird zusätzlich zu einem Grundlastscroll ein
geregelter Scroll eingesetzt, der bei sehr niedrigem Bedarf komplett abgeschaltet wird.
Infokasten 1: Belastung eines Kältetrockners
Frühschicht mit Mittagspause
Tagesschicht
Nachtschicht
Die Belastung eines Kältetrockners hängt nicht nur von der Höhe des zu
trocknenden Druckluftvolumenstroms ab (graue Fläche), sondern vielmehr
davon, wie viel Wasser die eintretende Druckluft mit sich führt. Dabei
nimmt die Wasserbeladung der Druckluft mit steigender Temperatur zu.
Aufgrund des breiten Volumenstrom- und Temperaturspektrums arbeiten
Kältetrockner typischerweise ganzjährig in einem sehr breiten Lastbereich
von näherungsweise 0 bis 100 %. Die Speicherregelung der neuen Kältetrockner arbeitet hier besonders energieeffizient, da sie über den gesamten
Lastbereich für einen bedarfsgerechten Energieeinsatz und damit maximale Energieeinsparung sorgt.
Auch heute ist dies noch ein sinnvoller Weg, derartig große Druckluftkältetrockner im Teillast-Betrieb wirtschaftlich arbeiten zu lassen.
Maßnahmen zur Energie-Optimierung
Mitte der neunziger Jahre entwickelten sich
dann drei Wege, Druckluftkältetrockner im
Bereich unter 50 m³/min Druckluftdurchsatz im
Teillast-Betrieb energetisch zu verbessern:
•
•
•
der Massespeichertrockner
der sogenannte Digital Scroll
die Drehzahlregelung des Kältekompressors
Beim sogenannten Digital Scroll wird das Verdichtungsverhältnis innerhalb des Kältekreislaufs verändert, bei der Drehzahlregelung wird
der Verdichter über die Drehzahl nach unten
geregelt.
Die Drehzahlregelung hatte den Nachteil, dass
der Kältekompressor nur in einem relativ kleinen Bereich reguliert werden konnte, danach
muss wieder auf die Heißgas-Bypass-Regelung
übergegangen werden. Dieses System bringt
daher nur eine geringe Energieeinsparung im
Teillast-Bereich. Mit dem Digital Scroll wurde
Ein Speicher für mehr Ersparnis
Im Bereich unter 20 m³/min Druckluftdurchsatz
waren die Speichertrockner die bevorzugte
Technologie. Sie funktioniert ähnlich wie ein
Druckluftspeicher im Druckluftsystem. Bei diesem hat auch der Kessel die Funktion, Lastveränderungen abzupuffern, dabei gleichzeitig den
Druck relativ konstant zu halten und die Kompressoren so wenig wie möglich schalten zu lassen. Das heißt, je größer der Kessel ist, desto
kleiner ist die Druckspreizung und desto weniger Schaltungen benötigt ein Kompressor. Ähnlich funktioniert ein Massespeicher, der zur
Speicherung von Kälteenergie dient.
Diese Speicher arbeiten zum Beispiel mit mineralischen Stoffen, um die Druckluft zu speichern.
Aus dem Begriff „Masse“ lässt sich dabei schon
schließen, dass umso mehr Masse eingesetzt
werden muss, je größer die Leistungen sind,
damit die Schalthäufigkeit eines Kältekompressors in wirtschaftlichen Grenzen gehalten und
eine Drucktaupunktkonstanz erreicht wird.
Daneben muss auch die Wärmeverteilung innerhalb der Speichermasse genau reguliert werden.
Irgendwann zu schwer
Diesen Drucklufttrocknern sind aus Gewichtsgründen bestimmte Größengrenzen gesetzt,
obwohl das Speichersystem selbst nahezu ideal
ist. (Es hat keine mechanischen Belastungen
und Schaltungen irgendeines Systems, da der
Kältetrockner lediglich von der Drucklufterzeugung bei Bedarf ein- und ausgeschaltet werden
muss, und es arbeitet äußerst zuverlässig.
Wenn der Kältespeicher gefüllt ist, hat das System auch bei kurzzeitigen Überlastungen
Sicherheits
reserven zur Verfügung.) In einem
Leistungsbereich von 17 bis 20 m³/min Druckluftdurchsatz wiegen Massespeichertrockner
bereits an die 850 Kilo. Noch größere Systeme
mussten somit bisher mit Digital Scroll ausgerüstet werden und konnten die Vorteile der
Massespeichertrockner nicht genießen.
Paraffine sorgen für Konstanz
Bei Latent-Wärmespeichern werden meist spezielle Salze oder Paraffine als Speichermedium
geschmolzen, die dabei sehr viel Wärmeenergie
(zum Beispiel Schmelzwärme) aufnehmen. Das
Entladen findet als Erstarren statt. Während des
Vorgangs gibt das Speichermedium die zuvor
aufgenommene große Wärmemenge wieder an
die Umgebung ab. Beim Übergang von einem
Aggregatzustand in den anderen bleibt die Temperatur konstant – genauso wie das Getränk mit
dem Eiswürfel –, da die gesamte zugeführte
Wärme in die Veränderung des Zustands investiert wird. So hat zum Beispiel ein Gemisch aus
Wasser und Eis unter normalen Druckverhältnissen eine konstante Temperatur von 0 °C. Die
neuen Kältetrockner haben das Prinzip des
Schmelzens und Erstarrens übernommen.
In den Grundzügen funktioniert es wie folgt:
Wird Kälte zum Abkühlen der Druckluft benötigt, zum Beispiel bei einer Temperatur von 5 °C,
so wird der Kältemittelkompressor eingeschaltet.
Infokasten 2: System Kältetrockner
Das System funktioniert wie folgt:
1. Kompressor stellt kaltes Kältemittel zur Drucklufttrocknung und
Abkühlung des Speichers bereit.
2. Speichermedium erstarrt bei konstanter Temperatur und führt dabei
eine hohe Wärmemenge über das Kältemittel ab.
3. Kältemittel kühlt Speichermedium bis zum Ausschaltpunkt weiter ab.
4. Kältekompressor schaltet aus.
5. Speichermedium liefert Kälte zur Drucklufttrocknung und erwärmt sich.
6. Speichermedium schmilzt bei konstanter Temperatur und nimmt dabei
eine hohe Wärmemenge aus der feuchten Druckluft auf.
7. Speichermedium erwärmt sich bis zum Einschaltpunkt des Kompressors.
Dann wird zunächst das Paraffin durch den Kältetrockner auf eine Temperatur von rund 3 °C
abgekühlt, während gleichzeitig die Druckluft
erkaltet. Zu diesem Zeitpunkt bleibt die Temperatur ganz lange konstant, weil sich die Phase
Neue Technik bringt die Lösung
Seit 2013 ist eine Technik bei Druckluftkältetrocknern auf dem Markt, die dieses Problem
löst. Ein Kältetrockner, der mit einem ganz anderen Speichermaterial, nämlich einem sogenannten Phase Changing Material (PCM – Phasen
veränderndes Material) ausgerüstet ist. Phasen
verändernde Materialien können sehr viel Energie speichern oder abgeben, wenn genau der
Zeitpunkt ausgenutzt wird, in dem sie eine Phasenveränderung durchlaufen, also zum Beispiel
zwischen flüssig und fest wechseln. Das ist das
gleiche Prinzip, mit dem im Sommer Eiswürfel
ein Getränk über längere Zeit kühl halten. Während sich der Eiswürfel im Glas befindet und
schmilzt, bleibt die Temperatur des Getränks
konstant. Um Eis bei 0 °C vom festen in den flüssigen Zustand zu verändern, wird genauso viel
Energie benötigt, wie es brauchen würde, um
Wasser von 0 °C auf 80 °C zu erhitzen.
Diese Speicher werden auch Latent-Wärmespeicher genannt, da sie die thermische Energie
nahezu verborgen, verlustarm, mit beliebigen
Wiederholzyklen und über lange Zeit speichern
können. Bekannte Beispiele für Anwendungen
sind Wärmekissen, wie sie von einigen Sportlern
im Winter eingesetzt werden, Kühl-Akkus, die
den Kühlschrank noch eine Weile auch dann
weiter kühlen, wenn der Strom ausfällt, oder mit
Paraffin gefüllte Speicherelemente in den Tanks
von solarthermischen Anlagen.
107
Abb. 3: Schema eines Kältetrockners mit Heißgas-BypassRegelung (von oben links im Uhrzeigersinn): mit Luft-LuftWärmetauscher, K
ältekompressor, temperaturgesteuertem Kondensator, Heißgas-Bypass und elektronischem
Kondensatableiter
108
des Paraffins von flüssig auf fest ändert. Es
erstarrt. Ist dieser Wechsel vollständig abgeschlossen, erfolgt eine weitere geringfügige
Abkühlung des Materials auf zum Beispiel 2 °C.
Danach schaltet der Kältemittelkompressor die
Energiezufuhr ab. Die Druckluft strömt nun
durch den Wärmetauscher, der von dem festen
Paraffin umgeben ist. Dieses wird jetzt nach und
nach durch die Druckluft wieder erwärmt und
ändert erneut seinen Zustand von fest auf flüssig, während es seinerseits die Druckluft kühlt.
Dies geschieht so lange, bis wiederum eine festgelegte obere Temperaturgrenze erreicht ist.
Danach schaltet der Kältemittelkompressor die
Energiezufuhr wieder ein und der gesamte Zyklus
beginnt von neuem.
Höhere Speicherdichte
Natürlich kann bei einem Kältetrockner nicht
mit Wasser gearbeitet werden, da die Wärmeausdehnung zu berücksichtigen ist (wie bei der
Wasserflasche, die springt, wenn man sie friert).
Deshalb wird bei den neuen Druckluft
kältetrocknern ein System auf Paraffin-Basis
verwendet. Dieses Material hat nicht nur den
Vorteil, dass es nur einen geringen Ausdehnungskoeffizienten hat, es besitzt auch eine
98 % höhere Speicherdichte als die bisher bei
Massespeichern eingesetzten Materialien. Das
wiederum bringt ganz andere Anforderungen
an die Konstruktion der Trockner, aber auch
einige entscheidende Vorteile mit sich.
Aufgrund der höheren Speicherdichte des PCM
musste auch der Wärmetauscher des Kältetrockners komplett neu konzipiert werden.
Waren früher bei Kältetrocknern sogenannte
Kupferspiralwärmetauscher im Einsatz, so verfügten die ersten Speichertrockner über Platten-
Abb. 4: Hocheffizienter Scroll-
Verdichter zur Reduzierung
der Leistungsaufnahme bei
Kältekompressoren
wärmetauscher. Bei den neuen Kältetrocknern
wurde ein Aluminium-Wärmetauscher eingesetzt, der die beiden Wärmetauschersysteme in
einem beinhaltet, nämlich den Luft-Luft-Wärme
tauscher zwischen der austretenden kalten
Druckluft und der warmen eintretenden Druckluft und den Druckluft-PCM-Wärmetauscher.
Neben den energetischen Vorteilen brachte dies
auch eine beachtliche Platzersparnis mit sich.
Wichtig war es, die genaue Verteilung des PCM
innerhalb des Wärmetauschers zu gewährleisten. Zusätzlich gelang es, einen Wasserabscheider in das System zu integrieren. Dies verhindert, dass unnötige Rohrleitungen installiert
werden müssen, die wiederum zu einem internen Druckverlust führen würden. Die mit dem
integrierten Wasserabscheider verbundenen
kurzen Wege erleichtern außerdem die Isolierung des gesamten Systems. Das reduziert
einen eventuell vorhandenen Wärme- oder Kälteverlust auf ein Minimum.
Weniger Druckverlust, geringerer Energiebedarf
Der neu entwickelte Speicher bringt zudem
mehrere energetische Vorteile mit sich. Dank
der kompakten Bauweise konnte der Druckverlust auf 0,15 bar gesenkt werden, während herkömmliche Modelle einen Differenzdruck von
0,20 bar und mehr aufweisen. Auch der geringe
Energiebedarf des PCM-Speichertrockners ist
bemerkenswert. So benötigt die Anlage weniger
als 87 Watt je m³/min zu trocknender Druckluft.
Darüber hinaus erlaubt die neue Speichertechnik eine wesentlich kompaktere, kleinere und
leichtere Bauweise des gesamten Kältetrockners. Nicht nur wegen des geringeren Platzbedarfs der neuen Komponenten, sondern auch
wegen der innovativen Anordnung aller Bauteile benötigt er bis zu 46 % weniger Stellfläche
und ist rund 60 % leichter als herkömmliche am
Markt erhältliche Massespeichertrockner.
Bei der Neukonzeption des Wärmetauschers
wurde nicht nur der Wärmetauscher der Luft
neu konzipiert, sondern auch das gesamte Kältesystem. So wurde anstelle des bisher verwendeten Kolbenverdichters ein hocheffizienter
Scroll-Verdichter eingesetzt. Die häufig im
Kältetrocknerbereich üblichen Kapillarrohre

wurden durch ein Expansionsventil ersetzt. Die
Kapillartechnik ist heute bei vielen Kältetrocknern gängige Praxis. Über eine klar definierte
Kapillare wird dabei eine gewisse Menge an
Kältemittel indiziert. Im Bereich außerhalb des
Auslegungspunktes führt dies jedoch zu einer
schlechten Befüllung. Um diesen Nachteil auszugleichen, ist bei Kapillaren eine größere
Menge an Kältemittel und eine höhere Leistung
der Kältekompressoren erforderlich. Expansionsventile haben diesen Nachteil nicht, da sie je
nach Last die Mengen regeln können. Als Folge
davon wird deutlich weniger Kältemittel benötigt und der Leistungsbedarf des Kältemittelkompressors ist wesentlich niedriger.
Der Kondensator des Kältetrockners wurde
durch einen Microchannel-Kondensator ersetzt,
der sich durch eine sehr große mechanische
Stabilität, aber auch durch große Effektivität bei
dem Wärmeaustausch mit der Kühlluft auszeichnet. Daher konnten auch die Leistungs
daten der Kältetrockner noch einmal erheblich
verbessert werden. So konnte aufgrund der

genauen Dosierung die Gesamtkältemittelmenge in den Systemen erheblich reduziert
werden. Die Leistungsaufnahme des Kältetrockners ist gegenüber marktüblichen Geräten um
zum Teil über 50 % niedriger.
Interne Steuerung sorgt für optimalen Betrieb
PCM-Speichertrockner lassen sich hocheffektiv
steuern und in ein Druckluftsystem einbinden.
Der Kältetrockner ist mit einer Mikroprozessor-Steuerung ausgestattet. Diese regelt und
kontrolliert den Speicherbetrieb und bietet viele
effiziente Analyse- und Überwachungsmöglichkeiten. Neben der leichten intuitiven Bedien
barkeit über ein großes Farbdisplay und einer
sprachneutralen Menüführung verfügt sie über
einen Speicher mit Fehlercode-Anzeige und
ermöglicht es dem Kunden, eine Taupunktmessung anzuschließen. Außerdem gewährleistet
der Kältetrockner während aller Lastphasen
einen stabilen Drucktaupunkt und einen schonenden Schaltbetrieb des Kältekompressors.
Darüber hinaus beinhaltet das System Service-
Meldung sowie ein R&I-Schema und bietet die
Möglichkeit, durch Alarmkontakte mit übergeordneten Leitsystemen zu kommunizieren. Eine
Einbindung in ein Gesamtsystem zur Überwachung, Steuerung und Koordination der vollständigen Drucklufterzeugung ist dadurch problemlos möglich. Mit Hilfe der Anbindung an
eine übergeordnete Steuerung können die
Daten des Kältetrockners von jedem gewünschten PC aus abgefragt, überwacht und auf lange
Zeit dokumentiert werden. Dies ermöglicht zum
Beispiel eine detaillierte und langfristige Auswertung wichtiger Daten für die Dokumentation des Energiemanagements nach ISO 50001.
109
Abb. 5: Schema eines Latent-
Speichertrockners mit dem neuen
platzsparenden Wärmetauscher
An den Umweltschutz gedacht
Das System ist serienmäßig mit einem automatischen Kondensatableiter ausgerüstet, so dass
alles anfallende Kondensat umweltfreundlich
abgeschieden und später aufbereitet werden
kann. Für eine einfache Wartung sind die Ventile
gut zugänglich und die Reinigung des Verflüssigers ist leicht durchzuführen. Die neuen Kältetrocknermodelle sind so konstruiert, dass eine
Aufstellung an der Wand möglich ist, was
den Platzbedarf der gesamten Druckluftstation
reduziert.
Tor für Weiterentwicklung geöffnet
Mit der Entwicklung dieses neuen Speichersystems wurde das Tor aufgestoßen, das es möglich
macht, auch größere Trockner mit dieser innovativen Speichertechnik auszustatten. Und zwar
vor allem in jenem Bereich, in dem Massespeichertrockner aufgrund der Gewichts- und Größenproblematik an ihre technischen Grenzen
stoßen. In den nächsten Jahren ist damit zu
rechnen, dass noch weitere Modelle mit höherer
Leistung auf den Markt kommen. Im unteren
Leistungsbereich ließe sich diese Technologie
ebenfalls anwenden. Da hier allerdings mit den
Massespeichertrocknern bereits eine sehr gute
Lösung gefunden ist, wird der obere Leistungsbereich vermutlich Vorrang in der Entwicklung
haben.
Autoren:
Dipl.-Ing. (FH) Erwin Ruppelt
Leitender Projektingenieur
Dipl.-Betriebsw. Daniela Koehler
Pressesprecherin
Kaeser Kompressoren SE, Coburg
Zur Prüfung kleiner Leckagen wird die Helium-Lecksuche eingesetzt.
Foto: Fotolia / Thomas Sztanek
Dünne Rohrleitungen effizient auf Dichtheit prüfen
Dr. Rudolf Konwitschny
Nach der Erstinstallation oder nach Wartungsarbeiten ist eine schnelle und
effiziente Lecksuche an Gasversorgungsleitungen für die Prozesssicherheit
im Betrieb essenziell. Dabei sind nicht nur die Anforderungen der Prozesse
zu beachten, sondern auch der Schutz des Personals, falls in den Leitungen
brennbare, toxische, korrosive oder radioaktive Medien geführt werden. Als
Technologie zur Prüfung von Leckagen wird die Helium-Lecksuche eingesetzt. Bei langen und dünnen Gasleitungen, wie sie zum Beispiel beim Bau
von Reinstmedien-Versorgungssystemen oder gewickelten Wärmetauschern
eingesetzt werden, werden Leckagen durch Ansprühen des Prüflings mit
Helium diagnostiziert. Dabei bieten sich zwei Verfahrensvarianten an: der
Sprühtest mit und ohne Trägergas. Der nachfolgende Beitrag vergleicht die
beiden Methoden.
Eine effiziente Lecksuche ist vor allem dann
wichtig, wenn die transportierten Medien
gefährliche Stoffe enthalten. Als Beispiel seien
die als Dotiergase verwendeten Hydride des
Arsens und Phosphors genannt, deren maximale Arbeitsplatzkonzentrationen bei 0,05 bzw.
0,1 ppm liegen dürfen. Werden diese Gase
beispielsweise in der Halbleiter- oder Solarindustrie verwendet, ist die maximal erlaubte
Leckage entsprechend auf einen Wert von
1,0 · 10–9 mbar · l/s festgelegt. Vergleichbar hoch
sind die Anforderungen in der Reinstmedienversorgung, zum Beispiel in der Pharmazie oder in
Forschung und Entwicklung. Die Anforderungen
an die Dichtheit sind in den genannten Anwendungen etwa 10.000-mal strenger als bei der
Prüfung einer Pkw-Klimaanlage.
Als Technologie zur Prüfung derart kleiner
Leckagen wird die Helium-Lecksuche eingesetzt.
Diese Prüftechnik ist nicht nur hochempfindlich,
sondern auch zerstörungsfrei und ermöglicht
neben der Prüfung sehr kleiner Leckagen auch
das Aufspüren sehr großer Lecks. Mit Hilfe von
Helium-Lecksuchern ist es möglich, Lecks in Gasverteilungsleitungen, Tanks, Gasschränken und
allen weiteren Geräten, die zur Gasspeicherung
und zum Gastransport genutzt werden, sowohl
quantitativ zu messen als auch zu lokalisieren.
Helium hat sich seit den 40er Jahren des 20.
Jahrhunderts als das vorherrschende Prüfgas
durchgesetzt. Die Gründe dafür liegen unter
anderem in der Ungefährlichkeit und Reaktionsträgheit des inerten Edelgases. Helium ist als
Zusatzstoff für Lebensmittel und Pharmazeutika zugelassen. Das Prüfgas ist in verschiedenen Reinheitsstufen vom Ballongas bis hin zu
einer Reinheit von mehr als 7.0 (99,999990 %)
verfügbar und lässt sich so auf unterschiedlichste Anwendungen anpassen. Hohe Gasreinheiten werden beispielsweise bei der Prüfung
111
Infokasten 1: Theoretische Ansprechzeit bei der Lecksuche
Die Grafik zeigt den zeitlichen Verlauf der Signalentwicklung im
molekularen Strömungsbereich. Die Ansprechzeit ist gegeben durch
die Gleichung
τ63 % =
V
____
Seff, He
Die oben angesprochene Anstiegszeit oder Zeitkonstante des Systems ist
die Zeit, bis 63 % des Signalmaximums erreicht sind. Im Unterschied dazu
wird das Signalmaximum erst nach einer sogenannten Ausgleichszeit
erreicht. Diese Ausgleichszeit wird je nach Definition nach 3τ (95 % der
maximalen Signalintensität) oder 5τ (99 % der maximalen Signalintensität)
erreicht.
Quelle: Pfeiffer Vacuum
Infokasten 2: Leitwerte im Vakuum
In der Vakuumtechnik addieren sich die Strömungswiderstände anein
andergeflanschter Vakuumbauteile wie in Serie geschaltete Widerstände
in der Elektrotechnik. Damit wird auch das effektive Saugvermögen, das am
Prüfobjekt anliegt, von den Verbindungselementen zwischen Lecksuchgerät
und Prüfobjekt oder Strömungswiderständen im Prüfling selbst beeinflusst.
Dies hat wiederum Einfluss auf die Ansprechzeit (siehe Infokasten 1).
1
1
1
____
_________
___
=
+
Seff, He
SLecksuchgerät, He
Cges
Der Strömungswiderstand wird auch als Leitwert bezeichnet und hat die
Dimension eines Saugvermögens. Der Leitwert (engl. conductance) wird
mit dem Formelzeichen C bezeichnet. Der Gesamtleitwert Cges kann aus den
Leitwerten mehrerer Vakuumbauteile zusammengesetzt sein.
1
1
1
1
___
___
___
___
=
+
+ ...
Cges
C1
C2
Cn
Für Hochvakuumbauteile sind diese Leitwerte meist in den Katalogen der
jeweiligen Hersteller angegeben.
Abb. 1: Helium-Sprühtest
112
von Reinstmedienversorgungen oder in der
Kerntechnik eingesetzt. Die geringe natürliche
Konzentration des Heliums von rund 5 ppm in
der Atmosphäre erlaubt – gepaart mit einer
empfindlichen und selektiven Detektortechnologie – sehr niedrige Nachweisgrenzen. Als Verfahrensvarianten werden Prüfungen sowohl
unter atmosphärischen Bedingungen als auch
im Vakuum durchgeführt und lassen sich auf
internationale Normen (DIN EN 1779) zurückführen. Nicht zuletzt ist die Versorgung mit aus
Erdgas gewonnenem Helium durch die wach-
Infokasten 3: Strömungsbereiche im Vakuum
In der Vakuumtechnik ist die Art der Strömung nicht nur vom Druck alleine,
sondern vom Produkt aus Druck und Rohrdurchmesser abhängig.
Laminarströmung
Molekularströmung
Parabolisches
Strömungsprofil
Ungerichtete Bewegung
einzelner Moleküle
Liegt vor, falls das Produkt aus
Druck und Durchmesser größer ist
als 0,6 mbar · cm
Liegt vor, falls das Produkt aus
Druck und Durchmesser kleiner ist
als 0,02 mbar · cm
p · d > 0,6 mbar · cm
p · d < 0,02 mbar · cm
Faustformel
für die Leitwertabschätzung
d4
___
C = 140 · px
l
Faustformel
für die Leitwertabschätzung
d3
___
C = 12,1 ·
l
C = L eitwert [l/s]
p=m
ittlerer Druck in der
Rohrleitung [hPa]
d = Innendurchmesser der
Rohrleitung [cm]
l = L änge der Rohrleitung [cm]
C = Leitwert [l/s]
Der Leitwert ist abhängig
vom mittleren Druck in der
Rohrleitung.
Der Leitwert ist unabhängig
vom mittleren Druck in der
Rohrleitung.
d = Innendurchmesser der
Rohrleitung [cm]
l = L änge der Rohrleitung [cm]
Der Übergangsbereich zwischen Laminar- und Molekularströmung
wird „Knudsen-Strömung“ genannt und setzt sich aus Anteilen beider
Strömungsbereiche zusammen.
sende Bedeutung von LNG (Liquified Natural
Gas – Flüssigerdgas) als Energieträger gesichert.
Grundsätzlich sollte eine Dichtheitsprüfung
möglichst nahe am tatsächlichen Einsatzbereich des Prüflings durchgeführt werden. Dies
bedeutet, dass Gasleitungen, die im tatsächlichen Einsatzfall unter Überdruck stehen, auch
bei der Prüfung mit Helium bedrückt werden
sollten; das durch Lecks austretende Prüfgas
sollte außen nachgewiesen werden. Bei bereits
verlegten Gasleitungen herrscht um die Leitungen herum normalerweise Atmosphärendruck.
Dies führt zum Einsatz von Schnüffelmethoden,
bei denen zur Lokalisierungsprüfung eine Sonde
manuell um den Prüfling geführt wird oder als
quantitative Messung die Anreicherung des
Prüfgases in einem definierten Volumen um die
zu prüfende Stelle, beispielsweise eine Klemmringverschraubung oder Orbitalschweißnaht,
gemessen wird. Die natürliche Heliumkonzen
tration von 5 ppm ist im Prüfraum durch das
Handling mit Helium bei der Dichtheitsprüfung
oder durch den Einsatz heliumhaltiger Schutzgase beim Schweißen möglicherweise noch
erhöht. Sehr niedrige Nachweisgrenzen im
Bereich von 10–9 mbar · l/s sowie der hohe und
möglicherweise schwankende Untergrund des
Prüfgases verhindern den Einsatz von Schnüffelmethoden; die Prüfung muss nach Abpumpen
des Prüflings im Vakuum durchgeführt werden.
Damit werden bei der Helium-Dichtheitsprüfung die Gesetzmäßigkeiten der Strömungsmechanik relevant. Hohe innere Strömungswiderstände einzelner Prüfobjekte können die Leistungsfähigkeit der Helium-Lecksuche auch bei
Verfahren im Vakuum stark beeinträchtigen.
Dies gilt insbesondere für lange und dünne Gasleitungen, wie sie zum Beispiel beim Bau von
Reinstmedien-Versorgungssystemen oder gewickelten Wärmetauschern eingesetzt werden.
Die Lecksuche an diesen evakuierten langen,
dünnen Rohrleitungen erfolgt durch Ansprühen
des Prüflings mit Helium. Dabei bieten sich zwei
Verfahrensvarianten an: der Sprühtest mit und
ohne Trägergas. Nachfolgend ein Vergleich der
beiden Verfahren.
Lecksuche durch Ansprühen mit Helium
Vor der Dichtheitsprüfung wird der Prüfling
zunächst an den Lecksucher angeschlossen und
evakuiert. Dann werden die äußeren Flächen
des Prüflings über eine fein dosierbare Sprühpistole mit Helium beaufschlagt. Helium dringt
durch mögliche Leckagen in den Prüfling ein
Infokasten 4: Leitwertmodellierung einer Rohrleitung
In der Grafik ist der Leitwert eines Rohres mit einer Länge von 7 Metern
und einem Innendurchmesser von 4 Millimetern modelliert. Dieser
Durchmesser ist typisch für Gasleitungssysteme. Eine typische Angabe
ist 6 (Außendurchmesser) x 1 (Wandstärke) Millimeter.
Die Leitung hat also bei Atmosphärendruck einen Leitwert von gut 1 Liter
pro Sekunde. Die identische Leitung hat bei 0,01 mbar, der Feinleckschwelle
vieler kommerzieller Lecksuchgeräte, für Luft nur noch einen Leitwert von
0,001 l/s, also nur noch 1/1.000 des Wertes bei Atmosphärendruck.
Abb. 2: Helium-Sprühtest mit Trägergas
und kann zum Nachweisgerät transportiert
werden (Abb. 1). Beim Ansprühen sollten nur
geringe Mengen an Prüfgas in den Testraum
entlassen werden, da unkontrolliert abgegebene Wolken an nicht identifizierten Leckagen
in den Prüfling eindringen könnten und dadurch
das Untergrundsignal bei der Messung erhöhen
würden. Bei der Technik des Ansprühens kann
nicht davon ausgegangen werden, dass der Eintritt des Leckkanals zu 100 % von Prüfgas umgeben ist. Für eine strenge Quantifizierung wäre
dies zwar wünschenswert, der damit verbundene Mehraufwand bei der Prüflingsvorbereitung ist jedoch meist in der Praxis technisch
nicht möglich und mit den Anforderungen an
maximale Prüfdauer und Kosten der Prüfung
nicht vereinbar.
Die Evakuierung des Prüflings erfolgt entweder
mit einer separaten Pumpe oder speziell bei
Lecksuchern mit hoher integrierter Pumpleistung über das Gerät selbst. Bei modernen Lecksuchern sind die dazu erforderlichen Vakuumpumpen und der Detektor – ein magnetisches
Sektorfeldmassenspektrometer – in einem
kompakten Gehäuse miteinander kombiniert.
Die Ansprechzeit bei der Messung wird durch
das Volumen des Prüflings sowie das effektive
Saugvermögen des Testaufbaus für das Prüfgas
Helium bestimmt (Infokasten 1).
Das effektive Saugvermögen für Helium setzt
sich zusammen aus dem Helium-Saugvermögen des eingesetzten Lecksuchers sowie den
Strömungswiderständen des Prüflings und der
Leitungsbauteile zur Verbindung zwischen Lecksuchgerät und Prüfling (Infokasten 2).
In der Vakuumtechnik addieren sich die Strömungswiderstände
aneinandergeflanschter
Vakuumbauteile wie in Serie geschaltete Widerstände in der Elektrotechnik.
Marktübliche Helium-Lecksuchgeräte erreichen
ihre maximale Empfindlichkeit im sogenannten
Feinleckmodus bei einem vergleichsweise niedrigen Prüfdruck. Der maximale Prüfdruck für
den empfindlichsten Messbereich ist gerätespezifisch und liegt im Bereich von unter 0,01 bis
0,5 mbar.
Evakuiert man einen Prüfling von Luftdruck auf
einen prüffähigen Druck, wird gleichzeitig das in
der Luft mit einer natürlichen Konzentration von
5 ppm vorliegende Helium mit abgepumpt. Je
niedriger der Druck im Prüfling wird, umso niedriger ist normalerweise auch das Helium-Untergrundsignal. Daher erscheint es sinnvoll, für
möglichst empfindliche Messungen jeden
113
Abb. 3: Dichtheitsprüfung an einem quaderförmigen Behälter mit Prüfleck
114
Abb. 4: Zeitlicher Verlauf bei der Dichtheitsprüfung eines Volumens
von 1,5 l im Vergleich zu 2 Leitungen 6 x 1 mm, Länge 7 m und 20 m
Abb. 5: Zeitlicher Verlauf bei der Dichtheitsprüfung zweier Leitungen 6 x 1 mm,
Länge 7 m und 20 m mit Trägergas
Abb. 6: Vergleich der Signal-Erholzeiten bei der Dichtheitsprüfung zweier
Leitungen 6 x 1 mm, Länge 7 m und 20 m, mit (links) und ohne (rechts) Trägergas
Prüfling auf möglichst niedrigen Druck abzupumpen. Werden lange, dünne Rohrleitungen
bis zum Enddruck des Helium-Lecksuchgeräts
abgepumpt, herrscht im Inneren des Rohrs
Molekularströmung und der Leitwert des
Prüflings kann nicht mehr vernachlässigt werden. Dies gilt grundsätzlich für alle Prüflinge, bei
denen kleine Durchmesser über große Längen
gepumpt werden müssen (Infokasten 3).
Im molekularen Strömungsbereich ist der Strömungswiderstand des Rohres viel höher (der
Leitwert also niedriger) als im laminaren Strömungsbereich, der bei hohen Drücken vorherrscht (Infokasten 4).
Der molekulare Strömungsbereich macht sich
bei der Helium-Dichtheitsprüfung von dünnen
Bauteilen durch eine sehr viel längere Ansprechzeit bemerkbar (siehe Infokasten 1). Zusätzlich
verschmiert das Signal, der Peak wird breiter
und die maximale Signalintensität sinkt durch
eine sehr breite Geschwindigkeitsverteilung der
Gasmoleküle.
Sprühtest mit Trägergas
Um bei leitwertlimitierten Bauteilen wie Rohrleitungen kurze Ansprechzeiten sowie hohe
Empfindlichkeit zu erzielen, sollte die Prüfung
am besten im laminaren Strömungsbereich
durchgeführt werden. Durch Spülen der Gasleitung mit einem heliumfreien Trägergas wird
eventuell durch Leckagen eintretendes Prüfgas
zügig durch den Prüfling zum Messgerät transportiert. Ein typischer Testaufbau ist in Abb. 2
dargestellt. Als Trägergas hat sich Stickstoff in
der Reinheit 5.0 bewährt. Oft ist während des
Aufbaus einer Reinstmedienversorgung noch
kein Trägergas aus der Hausversorgung an der
Baustelle verfügbar. Der Einsatz einer weiteren
Gasflasche sollte vermieden und das oft als
Schutzgas beim Schweißen verwendete Argon
auch als Trägergas verwendet werden. Dies ist
technisch möglich, erfordert aber möglicherweise eine Kalibrierung der im Lecksuchgerät
befindlichen Druckmessgeräte. Bei modernen
Geräten ist dies problemlos durch den Anwender vor Ort möglich.
Helium-Sprühtest mit und ohne Trägergas –
ein Vergleich
Abb. 3 zeigt einen typischen zeitabhängigen
Verlauf einer Helium-Leckageprüfung, wie sie
auch im aktuellen Versuch durchgeführt wurde.
Die gemessenen Leckageraten sind in Rot dargestellt, der Druckverlauf in Blau.
Nach der Autokalibrierung (Phase I in Abb. 3) des Lecksuchgeräts wird
ein quaderförmiger Behälter mit einem Volumen von 1,5 Litern ab
gepumpt (Phase II). Bei Erreichen eines Untergrundsignals von
1,0 · 10–9 mbar · l/s (Phase III) wird die Untergrundunterdrückung des
Lecksuchgeräts aktiviert und das Absperrventil zu einem Prüfleck mit
einem Wert von 1,0 · 10–7 mbar · l/s geöffnet. Das Leckageratesignal
zeigt einen Anstieg innerhalb von weniger als 2 Sekunden. Theoretisch
ergibt sich eine Ansprechzeit τ63 % von 1 Sekunde. Die zeitliche Auflösung der eingesetzten Software liegt bei 1 Sekunde. Das zwischen dem
Diffusionselement des Prüflecks und dem Absperrventil eingeschlossene Helium führt zu Überschwingen bis zu einem Wert von maximal
1,9 · 10–5 mbar · l/s (Phase IV). Dieses Verhalten ist typisch für nicht
differenziell gepumpte Testlecks mit Helium-Reservoir. Bei Einsatz von
Prüflecks mit größeren Leckwerten kann das Überschwingen sogar
zum Ansprechen der internen Schutzschaltungen der Lecksuchgeräte
führen. Daher werden Kalibrierlecks in den meisten kommerziellen
Lecksuchanlagen differenziell gepumpt oder in marktüblichen Lecksuchgeräten über ein Dreiwegeventil angeschlossen, eine Anreicherung des Heliums wird vermieden. In der gezeigten Anwendung kann
das Überschwingen auch durch Einsatz eines in die Gasleitung inte
grierbaren Prüflecks ohne Reservoir vermieden werden.
Es zeigt sich, dass sich der nominelle Wert des Prüflecks (+/–10 %)
innerhalb von 13 Sekunden nach Öffnen des Absperrventils eingestellt
hat (Phase V). Wird das Ventil wieder geschlossen, ist das Heliumsignal
nach nicht einmal 9 Sekunden wieder vollständig abgebaut (Phase VI).
Nach Beendigung des Tests und Deaktivieren der Untergrundunterdrückung (Phase VII) wird noch eine weitere Autokalibrierung (Phase VIII)
durchgeführt. Die mit Lecksucher und zugehöriger Software erzeugten
Graphen erlauben eine einwandfreie Dokumentation der Messwerte
als Basis für die Qualitätssicherung.
Abb. 4 zeigt den zeitlichen Verlauf bei der Prüfung des oben beschriebenen Behälters im Vergleich zu 2 Rohrstücken mit einem Innendurchmesser von 4 Millimetern und Längen von 7 bzw. 20 Metern. Mit dem
Quader wird innerhalb von rund 1 Minute ein Untergrundsignal von
10–9 mbar · l/s erreicht. Aus der Gasleitung kann der restliche Heliumgehalt der Luft wegen des hohen Strömungswiderstands der Rohrleitung nur sehr langsam abgepumpt werden und das Untergrundsignal
stabilisiert sich bei einem Wert von 5 · 10–8 mbar · l/s. Das Untergrundsignal bei der Messung an der dünnen Gasleitung ist also um den Faktor 50 höher als bei einer Messung an einem strömungsgünstigen Bauteil. Um ein identisches Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu erzielen, wird
demzufolge an der Gasleitung ein Prüfleck mit einem Wert von
5 · 10–6 mbar · l/s eingesetzt.
Bei der Prüfung des Quaders wird die Leckagerate augenblicklich angezeigt. Der Signalanstieg mit der Gasleitung ist annähernd so schnell.
Das Signalmaximum wird aber erst nach 15 Sekunden erreicht (Quader 2,5 Sekunden) und das Signal stabilisiert sich erst nach 3,5 Minuten (Quader 13 Sekunden) (Infokasten 5).
Verlängert man die Gasleitung auf 20 Meter, so verlängert sich die Zeit
bis zum ersten Beobachten eines Heliumsignals auf 80 Sekunden.
Selbst nach mehr als 8 Minuten wird keine Stabilisierung auf den
nominellen Leckagewert beobachtet. Dabei bleibt der gemessene Wert
um mehr als Faktor 50 unter dem des eingesetzten Prüflecks
(Infokasten 6).
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Leistungsstarker Lecksucher
für Helium und Wasserstoff
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116
Die Erholzeit nach dem Schließen des Ventils
zum Testleck beträgt 9 Sekunden mit dem Quader und gut 4,5 Minuten mit der 7-Meter-Gasleitung. Mit der 20-Meter-Gasleitung wurde das
Experiment nach 25 Minuten ohne Ergebnis
abgebrochen (Infokasten 7).
Abb. 5 zeigt dieselben Prüflinge mit Trägergasmessung im identischen Maßstab wie in Abb. 4.
Bei allen folgenden Messungen wird ein Prüfleck
mit einem Wert von 1,0 · 10–7 mbar · l/s eingesetzt. Der Trägergasstrom wird so eingestellt,
dass das eingesetzte Lecksuchgerät gerade die
Druckschwelle für den Normal-Testmodus von
0,5 mbar erreicht. Der Leitwert der 20-Meter-
Leitung liegt bei 0,5 mbar etwa um Faktor 5
höher als bei 0,01 mbar. Dies bedeutet beim Einsatz von Trägergas auch wesentlich kürzere
Infokasten 5: Ansprechzeiten – Vergleich Theorie und Praxis
Aus der Leitwertmodellierung in Infokasten 4 ergibt sich im rein molekularen
Strömungsbereich eine Ansprechzeit von 21,5 Sekunden. Die tatsächlich
gemessene kürzere Ansprechzeit ergibt sich aus laminaren Strömungs
anteilen.
Rechnungen in der Vakuumtechnik haben zumeist den Charakter von
Abschätzungen ohne den Anspruch auf mathematische Genauigkeit. Die
beobachteten Unterschiede sind ein gutes Beispiel für die Schwierigkeit,
Strömungen im Übergangsbereich zwischen laminarem und molekularem
Regime, die sogenannte Knudsen-Strömung, mit einfachen, praxis
gerechten Faustformeln rechnerisch zu erfassen.
Infokasten 6: Leitwerte und Ansprechzeiten – ein Vergleich
Der folgende Vergleich zeigt den Zeitgewinn bei der Ansprechzeit
unter Einsatz von Trägergas auch bereits bei relativ kurzen Leitungen
von wenigen Metern Länge.
Dimensionen Leitung
Länge 7 m, Innendurchmesser 4 mm
Volumen
8,8 x 10–2 l
Trägergas
nein
Einlassdruck Lecksuchgerät
3,3 x 10 mbar
4,5 x 10–1 mbar
Druck am anderen Ende der Rohrleitung
4,9 x 10 mbar
13 mbar
Mittlerer Druck
0,25 mbar
6,7 mbar
Leitwert Luft
2,3 x 10 l/s
3,4 x 10–2 l/s
Leitwert Helium
4,1 x 10 l/s
3,2 x 10–2 l/s
Theoretische Ansprechzeit
21,5 s
2,8 s
ja
–3
–1
–3
–3
Messzeiten. Der Trägergasstrom transportiert
eine erhebliche Menge des Prüfgases aus dem
Testleck am Detektor vorbei. Die Empfindlichkeitsreserven des Detektors sind jedoch mehr
als ausreichend, um den Nachweis prozess
sicher durchzuführen. Durch die wesentlich
kürzeren Anstiegs- und Erholzeiten werden die
Prüfungen deutlich beschleunigt und sind einfacher zu interpretieren.
In Abb. 6 sind die Signal-Erholzeiten nochmals
grafisch zusammengefasst. Die Skalierung auf
der Y-Achse ist logarithmisch.
Beim Einsatz von Trägergas sind Anstiegs- und
Erholzeiten kurz und erlauben eine eindeutige
Identifizierung von eventuell vorhandenen
Leckagen. Der Einsatz des Prüflecks bedeutet
nicht nur eine in-situ-Kalibrierung der Leckagerate, sondern auch die Bestimmung des maximalen Zeitbedarfs für die Messung. Der Vergleich zwischen den Ansprechzeiten bei der
Kalibrierung und der eigentlichen Messung
über die Länge des Prüflings erlaubt die Lokalisierung der Leckage.
Diese Erkenntnisse belegen, dass der Einsatz
von Trägergas eine effektive Verfahrensführung
für quantifizierbare und reproduzierbare Messungen an leitwertlimitierten Bauteilen ist.
Die erreichbare Nachweisgrenze hängt in erster
Linie vom Helium-Restgehalt des eingesetzten
Trägergases und dem geforderten Signalzu-Rausch-Verhältnis ab. Der Helium-Restgehalt
in Stickstoff mit einer Standard-Reinheit von
99,8 % (Stickstoff 2.8) erzeugt ein Untergrund
signal von 3,8 · 10–6 mbar · l/s. Auch mit Untergrundunterdrückung misslingt damit der Nachweis einer Leckage kleiner als 5 · 10–8 mbar · l/s.
Der Helium-Restgehalt von Stickstoff 5.0
erzeugt ein Untergrundsignal kleiner als
1 · 10–9 mbar · l/s. Damit können wesentlich kleinere Leckagen nachgewiesen werden. Der Einsatz eines inerten Trägergases erlaubt auch die
Lecksuche an Gasleitungen für toxische, reaktive,
explosible oder brennbare Medien während der
Erstinstallation oder nach Wartungs
arbeiten.
Für die Standardanwendung der beschriebenen
Lecksuchmethode existieren Geräte mit integrierten, ölgeschmierten oder ölfreien Vorpumpen, die einen hohen Trägergasstrom und damit
kurze Ansprechzeiten bei der Messung erlauben. Die hohe Schaltschwelle zwischen Grobleck- und Normalmodus bietet maximale Flexibilität bei der Auswahl von Prüfdruck und Empfindlichkeit.
Versuchsaufbau
Der Versuchsaufbau besteht aus einem Lecksuchgerät mit PC-Steuerung. Als Druckmessgeräte werden an beiden Enden des jeweiligen
Prüflings Pirani-Röhren mit Anzeigegeräten eingesetzt. Die Prüfobjekte werden mit heliumdichten Druckluft-Schlauchleitungen simuliert.
Bei der Auswahl des Prüflecks wird der Einsatz
eines Einbaulecks ohne Heliumreservoir empfohlen. Durch Ansprühen des Leckelements oder
Beaufschlagung aus einem Ballon wird das zeitliche Verhalten eines realen Lecks mit einer
realistischen Signal-Anstiegszeit simuliert. Das
sehr schnelle, schlagartige Freisetzen einer großen Menge Helium mit vermeintlich extrem
kurzen Ansprechzeiten wie aus einem Prüfleck
mit Reservoir wird ebenso vermieden wie
Fehlinterpretationen der Signale. Kommerziell
erhältlich sind Prüflecks mit Klemmring
verschraubungen, die einfach in eine Gasleitung
integriert werden können. Diese Prüflecks
sind mit Leckagewerten zwischen 10–5 und
10–9 mbar · l/s verfügbar.
Wichtig beim experimentellen Aufbau ist die
Minimierung aller Totvolumina, um Gasdurchmischungen mit resultierenden Unschärfen im
zeitlichen Verhalten der Prüfung zu vermeiden.
Ein leistungsfähiges Softwarepaket kann zur
Messwertdokumentation eingesetzt werden.
Zusätzlich zu der hier vorgestellten Messung
von Rohrleitungen für Reinstmedienversorgungen kann Trägergas grundsätzlich bei der Prüfung von Bauteilen mit hohem Strömungs
widerstand eingesetzt werden. Dazu zählen
zum Beispiel Rohre für den Bau von Rohrbündelwärmetauschern oder Plattenwärmetauscher
mit engen Spaltabständen.
Alternative Einsatzgebiete
Helium-Lecksuchgeräte haben sich für den Einsatz in unterschiedlichsten Industrieanwendungen etabliert. Dazu gehören:
•
•
•
•
•
•
Forschung und Entwicklung
Luft- und Raumfahrtindustrie
Teilchenbeschleuniger
Tieftemperaturtechnik
Photovoltaik
Kraftwerke
117
Infokasten 7: Signal-Erholzeit
Die Signal-Erholzeit kann mit der folgenden Formel abgeschätzt werden:
Td =
V
Q
___
___
x 2,3 x log
Seff
QUG
Td = Erholzeit [s]
V = Volumen [l]
Seff = effektives Saugvermögen für Helium
Q = nachzuweisende Leckagerate [mbar · l/s]
QUG = Untergrund-Leckagerate [mbar · l/s]
In unserem Beispiel ist Q die Leckagerate des Prüflecks und QUG die
geforderte Untergrund-Leckagerate von 10–9 mbar · l/s. Beim Einsetzen
der Werte ist darauf zu achten, dass der Leitwert der Rohrleitungen das
effektive Saugvermögen bei der Messung bestimmt. Der Vergleich
zwischen den Messwerten und Abschätzungen mit der oben angegebenen Faustformel ergibt die folgenden Werte:
Prüfobjekt
Quader
Leitung 7 m
Leitung 20 m
1l
0,088 l
0,25 l
Volumen
Td ohne Trägergas
Theorie
4,6 s
182 s
1.519 s
9s
280 s
> 2.000 s
Theorie
N/A
13 s
88 s
Messung
N/A
10 s
16 s
Messung
Td mit Trägergas
Die Überschätzung der Signal-Erholzeiten ergibt sich durch die eingesetzten Leitwerte. Die Werte am Lecksuchgerät stellen über den niedrigsten
Druck den „worst case“ dar. Mit wachsender Entfernung vom Lecksuchgerät
steigt der Druck innerhalb des Rohres und der Strömungswiderstand sinkt.
Daher sind die mit der oben angegebenen Formel erzielten Werte als
Abschätzung des maximalen Zeitbedarfs zu sehen.
•
•
•
•
•
Mechanische Industrie
Messtechnik
Kältetechnik
Klimatechnik
Halbleitertechnologie
Autor:
Dr. Rudolf Konwitschny
Technical Support
Pfeiffer Vacuum GmbH, Asslar
Mechanische Vakuumsysteme in Stahlentgasungsanlagen haben
sich als praktikabel, zuverlässig und leistungsfähig erwiesen.
Foto: Oerlikon Leybold Vacuum
Explosionsschutz für mechanische
Vakuumpumpsysteme in Stahlentgasungsverfahren
Uwe Zoellig, Gunnar Groß und Dirk Schiller
Die heutigen internationalen Standards für mechanische Vakuumsysteme
basieren auf der neuesten Generation von Wälzkolbenpumpen sowie
trockenverdichtenden Schraubenvakuumpumpen. Entgasungsanlagen,
insbesondere jene mit Sauerstoffblasprozessen wie z. B. VOD- und
RHO-Verfahren, können je nach Prozessführung potenziell explosive Abgase
produzieren. Ausrüstungen mit ATEX-Zulassung ermöglichen hier sichere
und kosteneffiziente Lösungen für mechanische Vakuumpumpsätze.
Im Verlauf des letzten Jahrzehnts haben sich
mechanische Vakuumsysteme in Stahlentgasungsanlagen als sehr praktikabel, zuverlässig
und leistungsfähig erwiesen. Verglichen mit
herkömmlichen Systemen mit Dampfstrahlern
verringern sie die Betriebskosten und CO2-Emissionen in erheblichem Umfang.
Die heutigen internationalen Standards für
mechanische Vakuumsysteme basieren auf der
neuesten Generation von Wälzkolbenpumpen
und trockenverdichtenden Schraubenpumpen.
Die Auswahl solcher modernen mechanischen
Pumpenlösungen ermöglicht zudem außer
gewöhnliche Prozess-Steuerungsmöglichkeiten
und nutzt eine höchst zuverlässige Konstruktion, die eine lange Betriebsdauer der Pumpen
innerhalb der rauen Umgebung eines Stahlwerkes ermöglicht. Durch die Installation von Standardpumpen in Mehrfachanordnungen lassen
sich sogar die höchsten Saugvermögensanforderungen erfüllen, und dies bei einer wettbewerbsfähigen Preisgestaltung (siehe Abb. 1).
In den letzten Jahren haben Anlagenhersteller
und Endbenutzer vermehrt Aufwand für Abgas
analysen betrieben, um festzustellen, welche
Abgaszusammensetzungen bei den verschiedenen Stahlentgasungs- und Entkohlungsverfahren anfallen. Besondere Aufmerksamkeit wurde
dabei den entstehenden entflammbaren Gasen
wie Kohlenmonoxid (CO) oder Wasserstoff (H2)
gewidmet, welche in Verbindung mit Sauerstoff
in einer bestimmten Konzentration möglicherweise explosionsfähige Gasmischungen bilden
können.
Da mechanische Vakuumpumpen schnell rotierende Teile enthalten, könnten diese theoretisch
zu einer Zündquelle werden. Durch die Einhaltung der europäischen Geräterichtlinie für
explosive Atmosphären (ATEX – Appareils destinés à être utilisés en ATmosphères EXplosives)
sind sichere und immer noch kosteneffektive
Lösungen für mechanische Vakuumpumpsätze
möglich. Die Richtlinie 94/9/EC beschreibt die
technischen Anforderungen sowie die entsprechenden
Konformitätsbewertungsverfahren,
die anzuwenden sind, bevor Geräte oder Schutzsysteme zum Einsatz in potenziell explosiven
Atmosphären (ATEX) auf den europäischen
Markt gelangen.
Risikobewertung
Die ATEX-Regelungen schreiben vor, dass der
Endanwender für die Analyse des jeweiligen
Entgasungsverfahrens verantwortlich ist. Er
119
muss das vorgesehene Entgasungsverfahren
analysieren und seine Anlage analog zu den in
den jeweiligen Anlagenkomponenten stattfindenden Verfahren in verschiedene Bereiche einteilen. Dies betrifft sowohl die Prozesseinrichtungen selber als auch deren Umgebung. Der
Endanwender muss ermitteln, ob Gasmischungen, die möglicherweise innerhalb dieser Bereiche entstehen, explosiv sein können und wie
wahrscheinlich dies ist. Zudem muss er – analog
zu seinen Ergebnissen – Explosionsschutzbereiche definieren (Zonen-Einteilung). Im Verlauf
eines typischen Stahlentgasungsverfahrens
entstehen potenziell entflammbare Brennstoffe
wie CO oder H2. Jedoch bedeutet das bloße Vorhandensein solcher Gase alleine noch nicht,
dass diese eine Gefährdung darstellen. Nur
wenn das Gas in einer bestimmten Konzentration mit Sauerstoff vermischt wird, stellt die
Gasmischung eine Gefahr dar. Dies kann geschehen, wenn die Konzentration der Gase zwischen
dem Wert für die untere Explosionsgrenze (UEG)
und dem Wert für die obere Explosionsgrenze
(OEG) liegt.
Bei einem typischen Entgasungszyklus liegt kein
eindeutiges Brennstoff-Luft-Gemisch vor, sondern verschiedene andere inerte Gase sind beigemischt. Die Werte für UEG und OEG stellen
daher nur Richtwerte zur Ermittlung der Gefährlichkeit der identifizierten Gasmischungen dar.
Zusätzlich sind die UEG und OEG druckabhängig; jedoch werden in der Literatur nur gültige
Angaben bei Atmosphärendruck gemacht.
Unter Vakuumbedingungen verringert sich die
„Explosionsbandbreite“ und unterhalb eines
bestimmten Vakuumdrucks (minimaler Zünd-
Abb. 1: Modernes mechanisches Vakuumpumpsystem zur Stahlentgasung
Quelle: Oerlikon Leybold Vacuum
120
Zu wenig Brennstoff:
Untere Explosionsgrenze UEG
Zu viel Brennstoff:
Obere Explosionsgrenze DEG
Abb. 2: Druckabhängigkeit von UEG und OEG
druck) kann keine Gasmischung mehr gezündet
werden (siehe Abb. 2).
In der Literatur werden keine eindeutigen Informationen hinsichtlich des minimalen Zünddruckes erwähnt und spezifische Daten für H2 und
CO lassen sich nicht finden. Traditionell wurden
Drücke unter 50–100 mbar als sichere Bereiche
deklariert. Jedoch deuten neuere Veröffentlichungen darauf hin, dass unter bestimmten
Bedingungen eine Zündung auch bei niedrigeren Drücken möglich ist.
Selbst wenn man davon ausgeht, dass die Entgasungsanlage unterhalb des minimalen Zünddrucks arbeitet, muss der Endanwender berücksichtigen, dass die extrahierten Gase vom
Vakuumpumpsystem auf Atmosphärendruck

komprimiert werden, so dass diese zu einer
Gefahrenquelle innerhalb der Pumpe oder deren
Auspuffseite werden.
Ein anderer Weg, der festlegt, ob eine Gasmischung sicher ist, ist die Verwendung der minimalen Sauerstoffkonzentration (MOC – Minimum Oxygen Concentration) bzw. der Sauerstoffgrenzkonzentration (LOC – Limiting Oxygen
Concentration). Dieser Wert definiert die Grenzkonzentration des Sauerstoffs unterhalb derer,
unabhängig von der Brennstoffkonzentration,
keine Verbrennung möglich ist. Der Wert für die
minimale Sauerstoffkonzentration hängt von
Druck und Temperatur ab und ist zudem abhängig von der Art des inerten (nicht entflammbaren) Gases (z. B. des in einem Kreislauf geführten Argons). In Tab. 1 sind einige Beispieldaten
aufgeführt.
Die genannten Temperaturklassen und gasspezifischen Explosionsgruppen sind für die Auswahl der richtigen Einrichtungen wichtig. Diese
Werte werden im Rahmen dieses Beitrages
nicht weiter behandelt.
Da es technische Möglichkeiten zur Messung
der Sauerstoffkonzentration innerhalb evakuierter Gase gibt, stellen diese einen wichtigen
Weg zum Erhalt der Sicherheit dar. Bei der Arbeit
mit Literaturdaten, welche unter Standardbedingungen definiert wurden, ist es allgemein
üblich, eine Sicherheitsspanne von mindestens
40 % anzuwenden, um so die Sicherheit für spezifische, von den Standardbedingungen abweichende Bedingungen zu berücksichtigen. Abb. 3
zeigt die modellberechnete Abgas
analyse bei
einem VOD-Verfahrensablauf.
Wasserstoff:
Die H2-Konzentration variiert in diesem Fall zwischen 0 % und 15 % während des Zyklus und
liegt somit während des Prozesses zeitweise
zwischen der UEG (4 %) und der OEG (75 %). Dies
bedeutet, dass die Gasmischung dann potenziell explosiv ist, wenn das Restgas genug Sauerstoff enthält.
Entflammbarkeitsgrenzen für Wasserstoff und Kohlenmonoxid
CO
H2
Untere Explosionsgrenze, % in Luft (UEG)
12
4
Obere Explosionsgrenze, % in Luft (OEG)
75
75
Minimale Sauerstoffkonzentration, % (MOC)
5,1
3,1 (60 %-Niveau)
4,6
2,8 (60 %-Niveau)
Selbstentzündungstemperatur
605 °C
570 °C
Temperaturklasse
T1 (> 450 °C)
T1 (> 450 °C)
Explosionsgruppe
IIB
IIC
Tab. 1: Entflammbarkeitsgrenzen für Wasserstoff und Kohlenmonoxid
121
Abb. 3: Abgasverlauf während eines typischen VOD-Zyklus
Kohlenmonoxid:
Die CO-Konzentration variiert in diesem Fall zwischen 0 % und 72 % während des Zyklus und
liegt somit während des Prozesses zeitweise
zwischen der UEG (12 %) und der OEG (75 %).
Dies bedeutet, dass die Gasmischung dann
potenziell explosiv ist, wenn das Restgas genug
Sauerstoff enthält.
Sauerstoff:
Die O2-Konzentration variiert in diesem Fall zwischen 0,6 % und 20 % während des Zyklus. Der
maximal empfohlene 60 %-MOC-Wert für CO ist
3,1 %, für H2 liegt er bei 2,8 %. Da die O2-Konzentration also zumindest zeitweilig oberhalb dieser Werte liegt, wäre genug O2 vorhanden, um
das H2 bzw. CO-haltige Gasgemisch in den
explosionsfähigen Bereich zu überführen.
Der Endanwender muss nun analysieren, ob das
Auftreten höherer CO- oder H2-Konzentrationen
zeitgleich mit einer hohen O2-Konzentration
stattfindet. Die beispielhafte Berechnung der
Abgaszusammensetzung weist zwischen der
84. und 92. Minute eine O2-Konzentration von
über 3,1 % auf (60 % des MOC-Wertes); gleichzeitig liegt die CO-Konzentration über 12 %. Im
Bereich zwischen Minute 96 und 120 liegt
die O2-Konzentration über 2,8 % (60 % des
MOC-Wertes); gleichzeitig liegt die H2-Konzen
tration über 4 %.
Trotz des potenziellen Auftretens dieser Gasgemische ist es dennoch nicht sicher, dass unter
den spezifischen Bedingungen während des
VOD-Zyklus und innerhalb der Vakuumpumpen
solche Gasmischungen tatsächlich zündfähig
sind. Aber es besteht zumindest die Gefahr und
dem Endanwender wird in diesem Fall empfohlen, aktive Maßnahmen zur Sicherstellung von
Gesundheit und Sicherheit durchzuführen.
Potenzielle Sicherheitsmaßnahmen
Die ideale Sicherheitsmaßnahme würde die Entstehung explosiver Gasmischungen verhindern.
Dies bedeutet, dass entweder Brennstoff oder
Sauerstoff vermieden werden muss. Beides ist
hier aus folgenden Gründen nicht möglich:
•
•
•
•
Alle Systeme werden irgendwo ein Leck
haben.
Das VOD-Verfahren beinhaltet eine Sauerstoffblasphase und da es unrealistisch ist,
dass 100 % des eingeblasenen Sauerstoffs
mit der Schmelze reagieren werden, wird
sich immer Sauerstoff im Abgas befinden.
Da der Kohlenstoffanteil des Stahls nicht
vollständig zu CO2 reagiert, wird immer
etwas CO innerhalb des Abgases als
potenzieller Brennstoff vorhanden sein.
Da dem Stahl gelöster Wasserstoff entzogen
werden soll, wird auch immer H2 im Abgas
vorliegen.
Alternativ könnte der Endanwender das Abgas
mit einem inerten Gas (z. B. Stickstoff) verdünnen, um sicherzustellen, dass die Brennstoffkonzentration immer unterhalb des UEG-Wertes liegt oder dass die Sauerstoffkonzentration
immer unterhalb des MOC-Wertes bleibt. Die
Probleme liegen hier in den unbekannten tatPumpen und Kompressoren für den Weltmarkt mit Druckluft- und Vakuumtechnik 2015
122
ATEX-Explosionszonen
Zone 0:
Die explosive Gasmischung ist zu über 50 %
der Betriebszeit vorhanden
Zone 1:
Die explosive Gasmischung ist regelmäßig
vorhanden (> 30 Minuten/Jahr, < 50 % der
Betriebszeit)
Zone 2:
Die explosive Gasmischung ist selten
v orhanden (< 30 Minuten/Jahr)
Tab. 2: ATEX-Explosionszonen
ATEX-Gerätekategorien
ATEX-Zone
ATEX-Gerätekategorie
Zone 0:
Kat. 1
Keine Zündquelle mit
seltenen Störungen
Zone 1:
Kat. 2
Keine Zündquelle mit zu
erwartenden Störungen
Zone 2:
Kat. 3
Keine Zündquelle bei
Normalbetrieb
Tab. 3: ATEX-Gerätekategorien
sächlichen Konzentrationen, welche in der Praxis auftreten, aber auch in der Tatsache, dass die
UEG- und MOC-Literaturwerte für „Standardbedingungen“ festgelegt wurden, welche jedoch
weit von den Bedingungen innerhalb einer
Stahlentgasungsanlage entfernt sind.
Um eine vollständige Sicherheit zu gewährleisten, muss der Endanwender die Umstände
berücksichtigen, welche im schlimmsten Fall
auftreten können. Als Ergebnis können die Inertgasmengen, die zur sicheren Verdünnung des
Abgases erforderlich sind, die Abgasmenge
leicht um den Faktor 2 bis 10 vergrößern. Dies
würde dann ein 2- bis 10-fach größeres mechanisches Vakuumsystem erforderlich machen;
eine dramatisch höhere Investition, welche
wohl jedes mechanische Vakuumpumpsystem
unwirtschaftlich machen würde.
Die pragmatischste und wirtschaftlichste
Lösung für den Erhalt der Sicherheit beruht auf
der europäischen Richtlinie 1999/92/EC (oder
ATEX 137), welche klare Vorgaben macht und
nicht von unklaren Gaszusammensetzungen
und Sicherheitsgrenzwerten abhängig ist.
ATEX wurde zur Vermeidung der Zündung einer
explosiven Gasmischung entwickelt, indem einfach die Zündquellen kontrolliert werden.
Unterschiedliche Explosionsrisikoniveaus sowie
die entsprechenden Regelungen für den Einsatz
von Einrichtungen unter diesen Bedingungen
werden definiert. Je größer das Risiko, umso
unwahrscheinlicher muss es sein, dass die Einrichtungen zu einer Zündquelle werden.
Entsprechend den ATEX-137-Regelungen werden drei verschiedene Explosionszonen definiert (siehe Tab. 2).
In Abhängigkeit von der definierten Zone muss
der Endanwender Einrichtungen benutzen, welche so konstruiert sind, dass sie den besonderen
Anforderungen innerhalb dieser Explosionszonen genügen. Die europäische Richtlinie 94/9/
EC (oder ATEX 95) definiert die Gerätekategorien
gemäß Tab. 3.
Abhängig von der definierten Explosionszone
hat der Endanwender die Einrichtungen so auszuwählen, dass diese für die entsprechende
Gerätekategorie zertifiziert sind, um somit
einen sicheren Betrieb in Übereinstimmung mit
den Standards sicherzustellen.
ATEX-Zonenanalyse für den VOD-Zyklus
Betrachtet man den hier beispielhaft berechneten VOD-Prozesszyklus in Abb. 3, so ist es offensichtlich, dass im schlimmsten Fall während
einer 32-minütigen Phase das Abgas eine explosive Konzentration erreicht. Unter Nichtberücksichtigung zusätzlicher Leerlaufzeiten der Entgasungsanlage und der Pumpen, während der
diese ohne Abgas betrieben werden, würde dieser Zeitwert maximal ca. 25 % der gesamten
Verarbeitungszeit ausmachen. Selbst unter
Annahme der günstigsten Bedingungen wird
die explosive Gasmischung über 30 Minuten pro
Jahr vorliegen und entsprechend der vorgenannten Zonendefinitionen müsste der Betreiber der Anlage ein solches zeitweiliges regelmäßiges Auftreten (> 30 Minuten/Jahr, < 50 % der
Betriebszeit) als Zone 1 definieren. Der Endanwender ist dann verpflichtet, zertifizierte Einrichtungen entsprechend der Gerätekategorie 2
einzunetzen.
Externe Geräte: Berücksichtigt man, dass im
Inneren der Entgasungsanlage und im Inneren
aller Vakuumpumpen bei Auftreten entflammbarer Gase immer Vakuumbedingungen herrschen, können selbst Leckagen nicht zum Entweichen dieser entflammbaren Gase in den
Umgebungsbereich führen, da dort ja ein höherer Druck herrscht. Das Vorhandensein von
Leckagen würde die Umgebungsluft ins Innere
der Einrichtungen eindringen lassen, welche ja
schon den Anforderungen einer Zone 1 genügen. Die Umgebung der Pumpen würde von
einem solchen Leck nicht betroffen sein. Der Einsatz hermetisch abgedichteter mechanischer
Pumpen und die Leckprüfung der statischen
Dichtungen auf der Auspuffseite des Systems
garantieren, dass die Dichtigkeit auch für jene
Teile des Systems sichergestellt ist, in denen ein
geringer Überdruck auftreten könnte. Aus diesem Grund ist es unwahrscheinlich, dass der
Endanwender eine Explosionszone für die
Umgebung des Vakuumsystems definieren
muss. Hier können daher normale, nicht ex-geschützte Geräte verwendet werden.
Zusätzlich zur Festlegung der Explosionszone ist
das Gasgemisch entsprechend einer Temperaturklasse und einer Gasexplosionsgruppe einzuteilen. Durch die Temperaturklasse wird eine
minimale Oberflächentemperatur, bei der sich
das Gas selbst entzünden würde, festgelegt,
wohingegen durch die Gasexplosionsgruppe
die unterschiedlichen Gasarten entsprechend
ihrer Zündwahrscheinlichkeit eingeteilt werden
(siehe Tab. 1).
VOD-Prozess-Risikobewertung
zusammengefasst
Nach Analyse ihres Verfahrens werden die
Werksbetreiber sehr wahrscheinlich eine Explosionsschutzzone 1 für das Innere der Entgasungsanlage, jedoch keine Zone für den Außenbereich festlegen. Daher muss ein Vakuumsystem für den VOD-Prozess, in dem CO- und
H2-Gase entstehen, für ATEX Kategorie 2 (innen),
Temperaturklasse T1 (oder besser) und Explosionsgruppe IIC zertifiziert sein. Standardpumpen, die in der Lage sind, solche Spezifikationen
zu erfüllen, sind auf dem Markt verfügbar und
können von erfahrenen und zertifizierten Vakuumsystemherstellern mit anderen Innen-ATEXzertifizierten Komponenten zu kompletten
Vakuumsystemen kombiniert werden.
Risikobewertung mechanischer
Vakuumpumpen und Pumpsysteme
Jedes ATEX-Vakuumsystem für Stahlentgasungsanlagen sollte entsprechend den nachstehend aufgeführten Richtlinien oder Standards
konstruiert sein:
•
•
Richtlinie 94/9/EC – ATEX-Geräterichtlinie
EN 60079-0:2009 – Explosionsfähige
Atmosphäre – Teil 0: Geräte – Allgemeine
Anforderungen
•
123
EN 60079-7:2007 – Explosionsfähige
Atmosphäre – Teil 7: Geräteschutz durch
erhöhte Sicherheit „e“
Bei der Risikobewertung dieser Pumpen sind
alle möglichen Zündquellen zu berücksichtigen.
Diese sind im Wesentlichen:
•
•
•
•
heiße Oberflächen und Gase, verursacht
durch die Kompression von Gasen und
interne Reibung
mechanische Funken, verursacht durch
Kontakt zwischen beweglichen Teilen oder
Fremdkörpern, die in die Pumpe gelangen
elektrische Funken, verursacht durch
spannungsführende Teile innerhalb der
Pumpe oder durch elektrostatische
Entladung
chemische Reaktionen innerhalb der
Pumpen
Jedes ATEX-Vakuumsystem für Stahlentgasungs
anlagen sollte gemäß den entsprechenden
Richtlinien oder Standards konstruiert sein.
Zur Vermeidung dieser möglichen Zündquellen
muss bei Konstruktion und Herstellung von
ATEX-zertifizierten Vakuumpumpen im höchsten Maße beachtet werden:
•
•
•
Solche Maschinen weisen nur minimale
interne Spalte zwischen den stehenden und
rotierenden Bauteilen auf, was eine sorg
fältige Anordnung dieser Bauteile erfordert,
um so sicherzustellen, dass selbst unter den
ungünstigsten anzunehmenden Betriebs
bedingungen kein mechanischer Kontakt
möglich ist.
Präzision bei der Herstellung und umfang
reiche Qualitätssicherungsmaßnahmen sind
erforderlich, um sicherzustellen, dass die
Komponenten und die montierte Maschine
alle Anforderungen erfüllen.
Die Pumpen sind effektiv gegen Überlast
zu schützen, um so unzulässig hohe
Temperaturen zu vermeiden.
Bei der Konstruktion eines ATEX-Pumpsystems
sind alle möglichen Betriebs- und Umgebungsbedingungen zu berücksichtigen. Dies ist ins
124
Abb. 4: Wälzkolbenpumpe
besondere für Wälzkolbenpumpen eine Herausforderung, da diese bei verschiedensten Be
triebszuständen sorgfältig gegen thermische
Überlastungen geschützt werden müssen, welche z. B. durch zu hohe Differenzdrücke verursacht werden können. Das Ziel besteht darin, ein
System zu konstruieren, welches sich bei allen
möglichen Betriebszuständen nicht überlasten
lässt. Die Belastung der Pumpen unterscheidet
sich erheblich bei hohen Einlassdrücken (die
Wälzkolbenpumpe liefert einen hohen Differenzdruck, arbeitet jedoch bei kleinem Kompressionsverhältnis) im Vergleich zum Betrieb bei
niedrigen Einlassdrücken (die Wälzkolbenpumpe liefert einen geringen Differenzdruck,
arbeitet aber bei hohem Kompressionsverhältnis). Bei keinem dieser Betriebszustände darf die
Pumpe überhitzen.
Um diese Anforderungen zu erfüllen, wurde ein
einzigartiges Steuerungssystem entwickelt,
welches die geforderten hohen Differenzdrücke
während des Abpumpens zulässt, aber dennoch
Schutz gegen thermische Überlastungen bei
kontinuierlichem Betrieb bietet. Dies wurde im
Wesentlichen durch eine intelligente Antriebssteuerung mit variabler Drehmomentbegrenzung erreicht. Das Antriebsregelungssystem
erfasst automatisch den aktuellen Betriebszustand und stellt die Grenzen für das Motordrehmoment für jede Pumpe entsprechend ein,
so dass eine thermische Überlastung des Systems vermieden, jedoch eine maximale Leistungsfähigkeit sichergestellt wird. Dies vermeidet die Notwendigkeit des Einsatzes teurer
ATEX-konformer Druck- oder Temperatursen
soren und reduziert zudem wesentlich die
Abpumpzeit.
Die mit diesem System ausgestattete Wälzkolbenpumpe (siehe Abb. 4) ist während des
Abpumpens in der Lage, einen Differenzdruck
von bis zu 100 mbar zu erzeugen, und ist denPumpen und Kompressoren für den Weltmarkt mit Druckluft- und Vakuumtechnik 2015
noch vollständig gegen thermische Überlastung
bei allen kontinuierlichen Betriebszuständen
geschützt. Es ist dabei nicht erforderlich, irgendwelche Sensoren zu überwachen.
Die Festlegung der Grenzen der thermischen
Überlastung ist eine komplexe Aufgabe, da
unterschiedliche Pumpkombinationen unter
verschiedenen extremen Betriebsbedingungen
getestet werden müssen.
Die maximal zulässigen Gastemperaturen, die
minimalen Kühlungsbedingungen, besondere
Zustände wie blockierte Rotoren, Eindringschutz
(Festlegung des Niveaus sowohl für eindringende Objekte und Feuchtigkeitsschutz) sowie
die Alterung nichtmetallischer Komponenten
sind in den Tests zu berücksichtigen.
Ferner müssen eine Anzahl von Vorsichtsmaßnahmen definiert werden, die das Bedienpersonal der Pumpen beachten muss. Dies sind unter
anderem:
•
•
•
Einsatz eines geeigneten Filtersystems,
welches das Eindringen von zu großen
Partikeln in die Pumpsysteme und somit die
Funkenbildung verhindert
Einsatz einer Gaskühlung, welche verhindert, dass die Gaseinlasstemperaturen eine
vordefinierte Grenze übersteigen
Betrieb nur mit zugelassenem Öl, welches
eine definierte elektrische Leitfähigkeit
aufweist
Nach Durchlaufen aller erforderlichen Tests
muss die Dokumentation von einer benannten
Prüfstelle genehmigt und dort für eine mögliche
Beurteilung durch dritte Parteien aufbewahrt
werden.
Für Schraubenvakuumpumpen ist das Verfahren
prinzipiell das gleiche. Aufgrund der Tatsache,
dass der Auspuffdruck von Schraubenvakuumpumpen immer konstant ist (ca. Atmosphärendruck), sind die Vielfalt der möglichen Betriebspunkte und der Schutz gegen thermische
Überlastungen allerdings wesentlich weniger

komplex als bei Wälzkolbenpumpen.
Durch eine effektive Wasserkühlung und ein
Schraubendesign mit effektiver interner Kompression erreichen diese Pumpen keine Gastemperaturen, welche eine mögliche Zündquelle für
T1-Gase wie Wasserstoff oder Kohlenmonoxid
darstellen.
Zur Vermeidung von Zündquellen durch die
Pumpe weisen die neu entwickelten Wälzkolben- und Schrauben-Vakuumpumpen (siehe
•
•
•
•
•
•
•
•
•
hermetisch abgedichtete Konstruktion
mit Leckraten unter 1x 10–3 Pa l/s
keine beweglichen Dichtungen zur
Atmosphäre
integrierte Wasserkühlung, die einen von der
Umgebungstemperatur unabhängigen
Betrieb ermöglicht
hocheffizienter integrierter ATEX-zertifizierter Motor, der die Notwendigkeit einer
magnetischen Kupplung vermeidet
überdimensionierte Lager für extreme
Langlebigkeit mit Wartungsintervallen von
bis zu 40.000 Betriebsstunden
Schmiermittel mit antistatischen Eigenschaften zur Vermeidung elektrostatischer
Ladungen innerhalb der Pumpe
Frequenzwandler mit Pumpenüberlastschutz, so dass die Notwendigkeit von
Sensoren entfällt
automatische Erkennung unzureichender
Kühlung
automatische Erkennung von unzulässigem
Auspuffüberdruck (nur Schraubenpumpe)
ATEX-Systemkonstruktion
Leistungsfähige Produkte alleine sind keine
Garantie für den unproblematischen Betrieb
einer Entgasungsanlage. Durch eine unzureichende Systemkonstruktion sind Bedienerfehler
möglich. Der Vakuumpumpenlieferant muss in
der Lage sein, einzelne Produkte in eine intelligente Lösung zu integrieren, um so die Zufriedenheit des Anwenders sicherzustellen.
Intelligente Lösungen beinhalten unter anderem:
•
•
•
•
•
kompakte Konstruktion für kleinste
Abmessungen
flexible Konstruktion zum Einbau in allen
Installationsräumen
zugängliche Konstruktion zur einfachen
Bedienung und Wartung
redundante Konstruktion zur Sicherstellung
einer höchstmöglichen Verfügbarkeit der
Entgasungsanlage
intelligente programmierbare Regelungs
systeme zur Optimierung der Leistungs
fähigkeit und zur Energieeinsparung
Moderne Vakuumlösungen beruhen auf nur
zwei unterschiedlichen Pumpentypen, die zu
einem dreistufigen Vakuumsystem kombiniert
werden. Solche dreistufigen Systemkonstruktionen ermöglichen höchste Saugvermögen bei
niedrigster Leistungsaufnahme (siehe Abb. 6).
Bei der Konstruktion eines ATEX-Pumpsystems
muss der Hersteller zwei Anforderungen erfüllen:
•
•
Sicherstellung, dass durch die Kombination
von ATEX-zertifizierten Komponenten keine
zusätzlichen Zündquellen erzeugt werden
Sicherstellung, dass alle Komponenten
innerhalb ihrer spezifizierten Betriebsgrenzen betrieben werden
Neben den Vakuumpumpen gibt es verschiedene Bauteile eines Vakuumsystems für Stahl
entgasung, welche in Kontakt mit der explosiven
Gasmischung kommen können, wie z. B. Ventile,
Verbindungsrohre, Faltenbalge und Sensoren.
Alle diese Komponenten müssen entweder als
unbedenklich eingestuft werden (z. B. Absperrklappen, für welche der Ventillieferant eine entsprechende Sicherheitserklärung ausstellen
kann) oder ebenfalls in ATEX-zertifizierter Version ausgeführt werden (z. B. Drucksensoren,
welche in ATEX-zertifizierter Ausführung erhältlich sind).
Aufgrund der Bewegung des staubbelasteten
Gases innerhalb der Verrohrung besteht die
Gefahr, dass die Verrohrung statischer Elektrizität ausgesetzt wird. Daher ist nach der Montage
die elektrische Leitfähigkeit der Rohrverbindungen zu messen und die Verrohrung ist ausreichend zu erden.
Der Parameter, der die größte Herausforderung
beim Betrieb eines ATEX-zertifizierten Vakuumsystems ist und welcher durch den System-
Abb. 5) eine einzigartige Kombination zusammenwirkender Konstruktionsmerkmale auf:
125
Abb. 5: Konstruktionsmerkmale zur ATEX-Zertifizierung
126
Abb. 6: R&I-Fließschema eines typischen ATEX-Vakuumpumpsatzes für VOD
hersteller unbedingt zu beachten ist, ist die
Grenze für die Gaseinlasstemperatur jeder einzelnen Pumpe. Für die beschriebene Wälzkolbenpumpe ist die maximale Gaseinlasstemperatur auf 80 °C begrenzt. Zur Einhaltung dieser
Betriebsbedingungen für die zweite Stufe des
Pumpsystems muss eine Gaskühlung der dritten Stufe nachgeschaltet werden. Dies stellt
sicher, dass das Gas, welches durch Kompression
in der dritten Stufe erhitzt wird, sicher unter die
80-°C-Grenze abgekühlt wird. Temperatursensoren vor den Pumpen der zweiten Stufe werden
zur Überwachung der Kühlleistung des Gaskühlers eingesetzt.
Durch die konstruktive Beseitigung aller
Zündquellen und den sicheren Betrieb aller
Komponenten des Vakuumsystems lässt sich
ein mechanisches Vakuumsystem für Stahlentgasungsanwendungen nach EN 13463-1 zertifizieren:
II 2/- G c IIC T2 Gb
ATEX-Zertifizierung ermöglicht höchste
Sicherheit
Der Einsatz mechanischer Pumpen führt zu
neuen Herausforderungen für Stahlerzeuger.
Falls der Betreiber unsicher ist, ob die bei seiner
spezifischen Prozessführung entstehenden Gasgemische zündfähig sind oder nicht, so kann er
dieses Problem wirkungsvoll mit einem Vakuumsystem, zertifiziert gemäß ATEX Zone 1,
Kategorie 2 (innen) für Gase, lösen.
Moderne mechanische Standardpumpen wurden schon im Hinblick auf die Sicherheit konstruiert und deren Einsatz führt nicht automatisch
zu einer Zündung beim Auftreten explosiver
Gase. Durch die zusätzliche ATEX-Zertifizierung
kann der Endanwender allerdings ein höchstes
Sicherheitsniveau zum Schutz seiner Mitarbeiter
und Einrichtungen bei einem nur geringen Investitionsumfang sicherstellen.
Die Gasgemische und Zündmöglichkeiten wurden abhängig von der jeweiligen Prozessführung beispielhaft für das VOD-Verfahren
beschrieben. Jedoch gelten die gleichen Überlegungen für alle Vakuumverfahren, bei denen
Sauerstoff zur erzwungenen Entkohlung eingesetzt wird, Prozesse wie z. B. VD-OB und RHO
oder Prozesse mit natürlicher Entkohlung wie
Vacuum Carbon Deoxidation (VCD). Die Abgaszusammensetzungen und der Zeitpunkt, an
dem möglicherweise gefährliche Emissionen
erscheinen, unterscheiden sich jedoch erheblich
bei diesen Prozessen. Die beschriebenen
ATEX-kompatiblen Einrichtungen stellen eine
Lösung für alle diese Prozesse dar.
Autoren:
Uwe Zoellig, Gunnar Groß und Dirk Schiller
Oerlikon Leybold Vacuum GmbH, Köln
Literatur:
• Minimaler Explosionsdruck: Abhängigkeit
sicherheitstechnischer Kenngrößen vom
Druck unterhalb des atmosphärischen
Druckes. D. Pawel, E. Brandes, PTB,
September 1998
• 2. UEL + LEL: http://www.engineeringtoolbox.com/explosive-concentrationlimits-d_423.html
• MOC: The limiting oxygen concentration and
flammability limits of gases and gas
mixtures. Isaac A. Zlochower, Gregory M.
Green
• Gaszusammensetzung: Wilhelm Burgmann,
Vakuummetallurgieberater, Frankreich und
Deutschland, E-Mail: wburgmann@
burgmann-net.de
127
Neben der Ihnen hier vorliegenden Zeitschrift finden
Sie unter www.vdma-verlag.com/puko unser
E-Magazine mit zusätzlichen Features. In der Rubrik
„Produkte & Anwendungen“ präsentieren wir Ihnen
anwenderorientiert neueste technische Entwicklungen,
Trends und Produkte aus den jeweiligen Branchen – im
Printheft in Form einer kurzen Zusammenfassung,
im E-Magazine ausführlich, mit tiefer gehenden
Informationen zu den jeweiligen Themen. Anhand
der hier abgebildeten Flaggen können Sie erkennen,
in welchen S
prachen die umfassenden Beiträge bereit
gestellt sind.
Pfeiffer Vacuum präsentiert Vakuumlösungen in neuer Online-Erlebniswelt
Auf seiner neuen Website für Vakuumlösungen
www.pfeiffer-vacuum-solutions.de präsentiert
Pfeiffer Vacuum die Bandbreite seiner Produkte
in einer praxisorientierten Darstellung. Das
Erleben von Vakuumlösungen steht im
Mittelpunkt: Filme, Anwendungsberichte und
3D-Animationen von Produkten veranschau
lichen das Komplettangebot.
BEKO TECHNOLOGIES:
Kompakter Datenlogger für
Druckluftanlagen
Der speziell auf den Einsatz in Druckluftanlagen
ausgerichtete Datenlogger METPOINT® BDL
compact von BEKO TECHNOLOGIES erlaubt das
Anschließen von 2 bis 4 beliebig kombinierten
Messumformern beziehungsweise Sensoren. Er
lässt sich ohne großen Aufwand in bestehende
und neue Druckluftsysteme einbinden.
128
NEUMAN & ESSER:
Umbau einer KolbenkompressorAnlage bringt Flexibilität
BORSIG ZM Compression:
Turboverdichter mit eigenen Getrieben
Wenn sich die Betriebsbedingungen von
Kolbenkompressoren ändern, bietet ein Umbau
die Möglichkeit, diese an die neuen Spezifika
tionen anzupassen. Mit dem NEA-Auslegungsprogramm KO³ hat NEUMAN & ESSER einen
Wasserstoff-Verdichter in einer Raffinerie
äußerst effizient in kürzester Zeit modernisiert.
Die Fertigungstiefe für Getriebeturboverdichter
wurde weiter erhöht. Neben der vorhandenen
Fertigung von offenen und geschlossenen
Laufrädern mit einem Durchmesser von bis zu
800 mm stellt BORSIG ZM seit 2014 nach
erfolgreicher Testphase im eigenen Haus
einstufige und zweistufige Getriebe für ihre
Turboverdichter für Prozessgase her.
KTR Kupplungstechnik: Perfekte
Kraftübertragung für alle Medien
HAUG Kompressoren: Ölfreier und
gasdichter TIG Kolbenkompressor
Das zertifizierte Kupplungsprogramm für
Pumpenantriebe der KTR Kupplungstechnik
GmbH umfasst eine Vielzahl an hochwertigen
und leistungsstarken Wellen- und Flansch
kupplungen für jede Art von Pumpen. Bei der
Auswahl der optimalen Kupplung unterstützt
das Unternehmen seine Kunden und bietet
individuelle Beratung. Maßgeschneiderte
Entwicklungsarbeiten werden durchgeführt.
HAUG präsentiert auf der Hannover Messe
2015 und auf der ACHEMA 2015 erstmals den
völlig neu entwickelten TIG Kompressor. Der
trockenlaufende TIG ist technisch gasdicht,
100 % ölfrei und dank modularem Aufbau ideal
für kundenspezifische Lösungen. Weltweit ist
es der erste Kolbenkompressor mit einer
berührungslosen Magnetkupplung bis 110 kW
Leistung.
129
Gardner Denver Industrial Group
präsentiert ein komplettes Vakuumund Druckluftportfolio
SIHIdetect –
effiziente Zustandsüberwachung
Auf Basis eines umfassenden Produkt- und
Anwendungs-Know-hows der Experten rund
um den Globus präsentiert die Industrial Group
wirtschaftlichste Lösungen für den gesamten
Vakuum- und Druckluftbedarf. Produktmarken
von Gardner Denver, darunter CompAir und
Elmo Rietschle, gewährleisten innovative, auf
den Kunden abgestimmte Bedarfslösungen.
Betrachtet man die Lebenszykluskosten von
Pumpen, so kann man erkennen, dass die
Kosten für Wartung und Instandhaltung neben
den Energiekosten das größte Potenzial für
Einsparungen bieten. Hier gilt es durch
effiziente und intelligente Zustandsüber
wachungssysteme die Wartungs- und Instandhaltungskosten zu reduzieren und außerdem
Produktionsausfallkosten zu vermeiden.
Industrielle Prozesse optimieren
mit SOGEVAC®-Pumpen von
Oerlikon Leybold Vacuum
Ölgedichtete Drehschieber-Vakuumpumpen
werden in allen Arbeitsbereichen der Vakuumtechnik verwendet. In der industriellen
Produktion bewährt sich die einstufige
SOGEVAC-Pumpenreihe seit vielen Jahren
durch hohe Zuverlässigkeit und Langlebigkeit.
ALMiG: internet-basierte
Fernüberwachung Ihrer gesamten
Drucklufterzeugung
In Zukunft wird die Fernüberwachung Ihrer
Drucklufterzeugung noch einfacher: per
Visualisierung über den ALMiG Webserver –
unabhängig von Ihrem Aufenthaltsort.
Rechtzeitige Meldungen und vollständige
Fakten garantieren eine hohe Betriebssicherheit.
ABN Apparatebau Nittenau GmbH
www.abn-drucklufttechnik.de
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Aerzener Maschinenfabrik GmbH
www.aerzener.de
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AKG Thermotechnik International GmbH & Co. KG
www.akg-gruppe.de
www.almig.de
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Maschinenbau
Pneumatik
Garagen
Handwerk
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Gebr. Becker GmbH
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BlitzRotary GmbH
www.blitzrotary.com
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www.borsig.de/zm
CompAir Drucklufttechnik – Zweigniederlassung der Gardner
Denver Deutschland GmbH / www.compair.com
Werkstatt
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Atlas Copco Energas GmbH, Gas and Process Division
www.atlascopco-gap.com
BOGE KOMPRESSOREN Otto Boge GmbH & Co. KG
www.boge.de
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Apex Tool Group GmbH & Co. OHG
www.apexpowertools.eu
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J. A. Becker & Söhne Maschinenfabrik GmbH & Co. KG
www.jab-becker.de
Handwerk/Werkstatt
Tankstellen (Autogas)
Biogas
Raffinerien
Petrochemie
Ölfeld
Erdgasindustrie
Öl/Gas
Reinigung (Ausblasen)
Labor
Medizintechnik
Brauereiwesen
Hygiene
Einsatzgebiete
Prozess- &
Drucklufttechnik
Verpackung (ohne Nahrungsmittel)
Nahrungs-/Genussmittelindustrie
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Donaldson Filtration Deutschland GmbH
www.donaldson.com
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Drumag GmbH Fluidtechnik
www.specken-drumag.com
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FRIATEC Aktiengesellschaft – Division Rheinhütte Pumpen
www.rheinhuette.de
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FST GmbH Filtrations-Separations-Technik
www.fstweb.de
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Gardner Denver Deutschland GmbH
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CVS engineering GmbH
www.cvs-eng.de
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HATLAPA Uetersener Maschinenfabrik GmbH & Co. KG
www.hatlapa.de
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www.haug.ch
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KAESER Kompressoren GmbH
www.kaeser.com
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www.koerting.de
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MAN Diesel & Turbo SE
www.mandieselturbo.com
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Sandstrahlanlagen
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Straßenfahrzeuge
Schifffahrt
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Wärmerückgewinnung
Antrieb
Trocknung
Weitere Anwendungsgebiete
Anlassen von Motoren und Triebwerken
Schienenfahrzeuge
Fahrzeuge und Schifffahrt
Lackieranlagen
l
Lackieranlagen/Sandstrahlanlagen
Ölfeuerungsgebläse
Koksofengebläse
Hochofengebläse
Windkanal
Gießereien
Gießereien/Windkanal
Belüften
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Kläranlagen
l
Kläranlagen
Rohrpostgebläse
Schüttguttransport
Silo
Abfüllanlagen
Lagerung und Transport
Textilindustrie
Holzbe- und -verarbeitung
Bauwesen
Bau/Holz/Textil
Düngemittelherstellung
Chemie
Chemie
Instrumentenluft
Steuerluft
Schaltanlagen
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www.mehrer.de
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Nash – Zweigniederlassung der Gardner Denver Deutschland
GmbH / www.GDNash.com
Maschinenbau
Pneumatik
Garagen
Handwerk
Werkstatt
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Handwerk/Werkstatt
Tankstellen (Autogas)
Biogas
Raffinerien
Petrochemie
Ölfeld
Erdgasindustrie
Öl/Gas
Reinigung (Ausblasen)
Labor
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METAPIPE GmbH
www.metapipe.de
MTA Deutschland GmbH
www.mta.de
Medizintechnik
Brauereiwesen
Hygiene
Einsatzgebiete
Prozess- &
Drucklufttechnik
Nahrungs-/Genussmittelindustrie
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Neuenhauser Kompressorenbau GmbH
www.nk-air.com
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Parker Hannifin GmbH, Hiross Zander Division
www.parker.com/hzd
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Piab Vakuum GmbH
www.piab.com
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Schneider Druckluft GmbH
www.schneider-airsystems.de
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Sera ComPress GmbH
www.sera-web.com
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Ultrafilter GmbH
www.ultraair.de / www.ultra-filter.de
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WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG
www.wika.de
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Instrumentenluft
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Düngemittelherstellung
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Wärmerückgewinnung
Antrieb
Trocknung
Weitere Anwendungsgebiete
Anlassen von Motoren und Triebwerken
Schifffahrt
Straßenfahrzeuge
Schienenfahrzeuge
Fahrzeuge und Schifffahrt
Sandstrahlanlagen
Lackieranlagen
Lackieranlagen/Sandstrahlanlagen
Ölfeuerungsgebläse
Koksofengebläse
Hochofengebläse
Windkanal
Gießereien
Gießereien/Windkanal
Belüften
l
Kläranlagen
l
Kläranlagen
Rohrpostgebläse
Schüttguttransport
Silo
Abfüllanlagen
Lagerung und Transport
Textilindustrie
Holzbe- und -verarbeitung
Bauwesen
Bau/Holz/Textil
Chemie
Chemie
Steuerluft
Schaltanlagen
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ABN Apparatebau Nittenau GmbH
www.abn-drucklufttechnik.de
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Aerzener Maschinenfabrik GmbH
www.aerzener.de
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Apex Tool Group GmbH & Co. OHG
www.apexpowertools.eu
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Gebr. Becker GmbH
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CVS engineering GmbH
www.cvs-eng.de
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Vakuumwärmebehandlung2
Vakuummetallurgie1
Industrielles Vakuum
Energie (Wind, Kernkraft, Dampfturbinen, ...)
Gefriertrocknung
Keramikherstellung
Papierherstellung
Textilindustrie
Getränkeindustrie
Kunststoffindustrie
Pharmazie
Petrochemie
chemische Industrie
Prozessvakuum
Medizin
Luftmessung
Vakuumförderung
Vakuumheben
Grobvakuum
Einsatzgebiete
Vakuumtechnik
Druckmaschinen und Papiertransport
zentrale Vakuumstationen (z. B. Krankenhäuser)
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Drumag GmbH Fluidtechnik
www.specken-drumag.com
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Flowserve-Sterling SIHI GmbH
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FRIATEC Aktiengesellschaft – Division Rheinhütte Pumpen
www.rheinhuette.de
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Gardner Denver Deutschland GmbH
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Gardner Denver Schopfheim GmbH
www.gd-elmorietschle.de
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GEA Wiegand GmbH
www.gea-wiegand.de
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HATLAPA Uetersener Maschinenfabrik GmbH & Co. KG
www.hatlapa.de
www.haug.ch
KAESER Kompressoren GmbH
www.kaeser.com
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www.koerting.de
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MTA Deutschland GmbH
www.mta.de
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Nash – Zweigniederlassung der Gardner Denver Deutschland
GmbH / www.GDNash.com
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1 (Metallentgasung, Schmelzen, Umschmelzen, Elektronenstrahlschweißen, ...)
2 (Hartlöten, Aufkohlen, Aufsticken, Härten, ...)
3 von Halbleiter-, Ionen-, und Elektronensystemen
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Weltraumsimulation
Forschungseinrichtungen
öffentliche Forschungseinrichtungen
Universitäten
R&D
Probenvorbereitung (Trocknung, Schleudern, ...)
MRI und NMR
Röntgenanalyse
Elektronenstrahlsysteme
Ionenstrahlsysteme
Messwesen, Inspektion und Überarbeitung3
Gasanalyse
Oberflächenanalyse
Lecksuchgeräte
Elektronenmikroskope
Massenspektrometer
Messgerätehersteller
Kristallwachstum (Umschmelzen, ...)
Thermische Solaranlagen (Wassererwärmung, ...)
Photovoltaik (Kristallin, Dünnschicht, Laminieren, ...)
Solar
Display-Beschichtungen (OLED, FED, PDP, SED, ...)
Oberflächenbeschichtung
Dünnschichtsensoren
magnetische Speichermedien (Festplatten, ...)
Speichermedien (CD, DVD, Hi Def. Disk, ...)
Glas- und optische Beschichtungen
Vakuumbeschichtungstechnik (ohne Halbleiter)
Kristallziehen
MEMS
TFT-LCD Bildschirme
Verbindungshalbleiter
Halbleiter (Silizium)
Halbleiterindustrie
Elektrik (Vakuumvergießen, ...)
Automotive
Kühlung und Klimaanlagen
Industrielle Lecksuche
Lampen und Glühbirnen
Fernsehröhren
Elektronenröhren
Laser
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Piab Vakuum GmbH
www.piab.com
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SBS Metalltechnik GmbH
www.sbs-metalltechnik.de
1 (Metallentgasung, Schmelzen, Umschmelzen, Elektronenstrahlschweißen, ...)
2 (Hartlöten, Aufkohlen, Aufsticken, Härten, ...)
3 von Halbleiter-, Ionen-, und Elektronensystemen
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Vakuumwärmebehandlung2
Vakuummetallurgie1
Industrielles Vakuum
Energie (Wind, Kernkraft, Dampfturbinen, ...)
Gefriertrocknung
Keramikherstellung
Papierherstellung
Textilindustrie
Getränkeindustrie
Kunststoffindustrie
Pharmazie
Petrochemie
chemische Industrie
Prozessvakuum
Medizin
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VACOM Vakuum Komponenten & Messtechnik GmbH
www.vacom.de
VAKOMA GmbH
www.vakoma.de
Luftmessung
Vakuumförderung
Vakuumheben
Grobvakuum
Einsatzgebiete
Vakuumtechnik
Druckmaschinen und Papiertransport
zentrale Vakuumstationen (z. B. Krankenhäuser)
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Weltraumsimulation
Forschungseinrichtungen
öffentliche Forschungseinrichtungen
Universitäten
R&D
Probenvorbereitung (Trocknung, Schleudern, ...)
MRI und NMR
Röntgenanalyse
Elektronenstrahlsysteme
Ionenstrahlsysteme
Messwesen, Inspektion und Überarbeitung3
Gasanalyse
Oberflächenanalyse
Lecksuchgeräte
Elektronenmikroskope
Massenspektrometer
Messgerätehersteller
Kristallwachstum (Umschmelzen, ...)
Thermische Solaranlagen (Wassererwärmung, ...)
Photovoltaik (Kristallin, Dünnschicht, Laminieren, ...)
Solar
Display-Beschichtungen (OLED, FED, PDP, SED, ...)
Oberflächenbeschichtung
Dünnschichtsensoren
magnetische Speichermedien (Festplatten, ...)
Speichermedien (CD, DVD, Hi Def. Disk, ...)
Glas- und optische Beschichtungen
Vakuumbeschichtungstechnik (ohne Halbleiter)
Kristallziehen
MEMS
TFT-LCD Bildschirme
Verbindungshalbleiter
Halbleiter (Silizium)
Halbleiterindustrie
Elektrik (Vakuumvergießen, ...)
Automotive
Kühlung und Klimaanlagen
Industrielle Lecksuche
Lampen und Glühbirnen
Fernsehröhren
Elektronenröhren
Laser
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MARKEN- & MESSEVERZEICHNIS
Marken- & Messeverzeichnis
ABEL GmbH & Co. KG
Abel Twiete 1
21514 Büchen
Telefon +49 4155 818-0
Fax
+49 4155 818-499
[email protected]
www.abel.de
• ABEL EM – Elektromechanische Membranpumpen
• ABEL CM – Kompaktmembranpumpen
• ABEL HM – Hydraulische Membranpumpen
• ABEL HMT – Hydraulische Membranpumpen Triplex
• A
BEL HMQ – Hydraulische Membranpumpen
Quadruplex
• ABEL HP / HPT – Hochdruckpumpen
• ABEL SH – Feststoffpumpen
• ABEL Marine – Marinepumpen
SME Mining Show, Denver, USA,
15.–18.2.2015
CCE Internat., München, 10.–12.3.2015
ACHEMA, Frankfurt, 15.–19.6.2015
Extemin, Arequipa, Peru, 21.–25.9.2015
WEFTEC, Chicago, USA, 26.–30.9.2015
Weitere internationale Messebeteiligungen finden Sie auf unserer Homepage
www.abel.de
Alltech Dosieranlagen GmbH
Rudolf-Diesel-Straße 2
76356 Weingarten
Telefon +49 7244 7026-0
Fax
+49 7244 7026-50
[email protected]
www.alltech-dosieranlagen.de
Wir bieten Dosiertechnik aus einer Hand: von der
Planung über die Herstellung bis zu Montage/
Service. Unsere Produkte: Löse- und Dosieranlagen
für trockene, flüssige und gasförmige Medien,
Dosiereinrichtungen für Pulver und Granulat, Dosierpumpen, Dosierstationen und Zubehör, Rührwerke
und Mischer, Prozess- und Lagerbehälter aus Kunststoff, Steuer- und Regelsysteme.
Aqua Nederland Vakbeurs, Gorinchem,
Niederlande, 17.–19.3.2015
Dresdner Abwassertagung, Dresden
17.3.–18.3.2015
IFAT, München, 30.5.–3.6.2016
Gebr. Becker GmbH
Hölker Feld 29–31
42279 Wuppertal
Telefon +49 202 697-0
Fax
+49 202 660855
[email protected]
• Drehschieber-Verdichter und -Vakuumpumpen
• Schrauben-Verdichter und -Vakuumpumpen
• Seitenkanal-Verdichter und -Vakuumpumpen
• Radial-Verdichter und -Vakuumpumpen
• (zentrale) Luftversorgungssysteme
Comvac, Hannover, 13.–17.4.2015
Ligna, Hannover, 11.–15.5.2015
Fachpack, Nürnberg, 29.9.–1.10.2015
Productronica, München,
10.–13.11.2015
Im Taubental 7
41468 Neuss
Telefon +49 2131 988-0
Fax
+49 2131 988-900
[email protected]
Hochwertige Produkt- und Systemlösungen:
• BEKOKAT Katalysator für ölfreie Druckluft
• DRYPOINT und EVERDRY Drucklufttrockner
• CLEARPOINT Druckluftfilter
• BEKOMAT Kondensatableiter
• ÖWAMAT und BEKOSPLIT Öl-Wasser-Trennsysteme
• METPOINT Massenstrom-, Drucktaupunkt-,
Qualitätsmesssysteme
• Beratung, Engineering, Schulung, Service
ComVac, Hannover Messe-Industrie,
Hannover,
13.–17.4.2015, Halle 26, Stand C 33
ITT Bornemann GmbH
Industriestraße 2
31683 Obernkirchen
Telefon +49 5724 390-0
Fax
+49 5724 390-290
[email protected]
www.bornemann.com
Wir sind Hersteller von 2-spindeligen Schraubenspindelpumpen, Multiphasen- und Exzenterschneckenpumpen, Verdrängerpumpen,
selbstansaugenden Schraubenspindelpumpen
Vision Pharma, Stuttgart,
19.–21.5.2015
OGA, Kuala Lumpur, Malaysia,
2.–4.6.2015
ACHEMA, Frankfurt,
15.–19.6.2015
BrauBeviale, Nürnberg,
10.–12.11.2015
Seiferitzer Allee 26
08393 Meerane
Telefon +49 3764 5390-0
Fax
+49 3764 5390-5092
[email protected]
www.borsig.de/zm
• Kolbenverdichter für Prozessgase nach API 618 in
horizontaler und vertikaler Bauweise bis 16.000 kW
und 1.000 bar
• Getriebeturboverdichter für Prozessgase nach API 617, Teil 3, bis 12.000 kW
• BORSIG BlueLine – vereint Prozesssteuerung,
Maschinensicherheit und Zustandsüberwachung für Kolben- und Turboverdichteranlagen
• BORSIG Verdichterservice und Ersatzteile
OGA, Kuala Lumpur, Malaysia,
2.–4.6.2015, Halle 9.A, Stand 9107
ACHEMA, Frankfurt,
15.–19.6.2015, Halle 4.0, B26
MIOGE, Moskau, Russland,
23.–26.6.2015
ADIPEC, Abu Dhabi, VAE, 9.–12.11.2015
Weitere aktuelle Messetermine unter
www.borsig.de/zm
Donaldson Filtration
Deutschland GmbH
Büssingstraße 1
42781 Haan
Telefon +49 2129 569-0
Fax
+49 2129 569-100
[email protected]
www.donaldson.com
Donaldson ist ein weltweit führender Hersteller
von Produkten aus den Bereichen:
• Druckluftfiltration
• Filter für sterile Luft, Dampf und Flüssigkeiten
• Kältetrocknung, Adsorptionstrocknung
• Kondensatableitung, Kondensataufbereitung
• Aufbereitung von Prozessluft und technischen
Gasen
• Kompressorenfilter Hannover Messe, Hannover,
13.–17.4.2015, Halle 6, Stand C58
Weitere weltweite Messebeteiligungen:
Weitere aktuelle Messetermine finden Sie auf unserer Website
www.donaldson.com für weitere aktuelle Messetermine
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DÜCHTING PUMPEN
Maschinenfabrik & Co. KG
Wilhelm-Düchting-Straße 22
58453 Witten
Telefon +49 2302 969-0
Fax
+49 2302 969-443
[email protected]
www.DUECHTING.com
Das Lieferprogramm von DÜCHTING PUMPEN
umfasst im Wesentlichen die Fertigung von ein
stufigen und mehrstufigen Kreiselpumpen, die
in ihrer Ausführung und Konstruktion auf die
anspruchsvollen Bedürfnisse des Marktes angepasst
sind. Unsere Stärken liegen in der Konstruktion,
Fertigung, Prüfung und Inbetriebnahme unserer
Produkte. Die passende Lösung für nahezu jeden
Einsatzbereich.
Ugol Rossii & Mining, Novokuznetsk,
Russland, 2.–5.6.2015
Achema, Frankfurt, 15.–19.6.2015
IDA World Congress ’15, San Diego,
USA, 30.8.–4.9.2015
EXTEMIN 2015, Arequipa, Peru,
21.–25.9.2015
Unseren ausführlichen Messekalender
finden Sie auf www.DUECHTING.com
EDUR-Pumpenfabrik
Eduard Redlien GmbH & Co. KG
Edisonstraße 33
24145 Kiel
Telefon +49 431 6898-68
Fax
+49 431 6898-800
[email protected]
www.edur.com
EDUR bietet etwa 60.000 verschiedene Pumpen
bis 500 m³/h Förderstrom und 40 bar Förderdruck:
normal- und selbstansaugende Kreiselpumpen,
Freistrompumpen für mit Feststoffen belastete
Flüssigkeiten, Mehrphasenpumpen für FlüssigkeitsGas-Gemisch-Förderung, Dispersionspumpen,
Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen.
Hannover Messe, Hannover,
Pumpe DE Pumpenplatz,
13.–17.4.2015
parts2clean, Stuttgart, 9.–11.6.2015
WEFTEC, Chicago, USA, 26.–30.9.2015
FELUWA Pumpen GmbH
Beulertweg 10
54570 Mürlenbach
Telefon +49 6594 10-0
Fax
+49 6594 10-200
[email protected]
www.feluwa.de
Lieferprogramm:
Prozess- und Transportpumpen für abrasive/ aggressive Flüssigkeiten und Schlämme
• MULTISAFE Schlauchmembranpumpen
• Schlauch-Membran-Kolbenpumpen
• Kommunale Abwasser-Pumpstationen
• Diagnosesysteme
• Abwasser-Trennförderanlagen
Messetermine für 2015:
www.feluwa.de
FRIATEC AG
Division Rheinhütte Pumpen
Rheingaustraße 96–98
65203 Wiesbaden
Telefon +49 611 604-0
Fax
+49 611 604-328
[email protected]
www.rheinhuette.de
Für anspruchsvolle Förderaufgaben für korrosive,
abrasive und toxische Medien.
• Kreisel- und Vakuum-Pumpen in horizontaler und vertikaler Ausführung
• Materialvielfalt aus Metall, Kunststoff, Kunststoff-Auskleidungen und Keramik
• Verschiedene Abdichtungs-Systeme
Phosphates 2015, Tampa, Florida,
23.–25.3.2015
ACHEMA 2015, Frankfurt,
15.–19.6.2015
Sulphur 2015, Toronto, Kanada,
9.–12.11.2015
Weltweite Messebeteiligungen, aktuelle Termine unter www.rheinhuette.de/messetermine
Gewerbestraße 51
79194 Gundelfingen
Telefon +49 761 5830-0
Fax +49 761 5830-280
[email protected]
• Spaltrohrmotorpumpen
• Hermetische Kältemittelpumpen
• Magnetkupplungspumpen
• Hochdruckpumpen
• Kreiselpumpen, ein- und mehrstufig
• Sonderpumpen
• Kreiskolbenpumpen
• Chemie-Zahnradpumpen
• Verdrängerpumpen
• Hermetische Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen
Messetermine für 2015 unter
HNP Mikrosysteme GmbH
Bleicherufer 25
19053 Schwerin
Telefon +49 385 52190-300
Fax
+49 385 52190-333
[email protected]
www.hnp-mikrosysteme.de
Produktprogramm
Mikrozahnringpumpen zur hochpräzisen Dosierung
und Förderung kleinster Flüssigkeitsmengen
• für Maschinen- u. Anlagenbau, Life Science, Chemie
• fünf Baureihen inkl. hermetisch inerter Pumpen
• pulsations- und scherarme Förderung, geringes
Leervolumen, hohe Standzeiten, kompakte Bauform
• Volumenströme von 1 µl/h bis 1,1 l/min
• Beratung, integrierte Systeme, eigene Filterserie
13.–17.4.2015
ECCE, Nizza, Frankreich, 26.9.–1.10.2015
Motek, Stuttgart, 5.–8.10.2015
Biotechnica, Hannover, 6.–8.10.2015
ESCRE, Fürstenfeldbrück, 27.–30. 10.2015
Weitere Messetermine unter:
www.hnp-mikrosysteme.de/news-presse
HOMA Pumpenfabrik GmbH
Industriestraße 1
53819 Neunkirchen-Seelscheid
Telefon +49 2247 702-0
Fax
+49 2247 702-44
[email protected]
www.homa-pumpen.de
Pumpen für Sanitärtechnik, Abwasserentsorgung, Be- und Entwässerung:
Schmutzwasser-Tauchmotorpumpen, Motorum
flutete Tauchmotorpumpen, Abwasser-Tauchmotor
pumpen, Tauchmotorpumpen mit Schneidwerk,
Abwasser-Hebeanlagen, Schmutzwasser-Hebeanlagen,
Kondensatpumpen, Rührwerke, Strömungsbeschleuniger, Beckenreinigungs-Systeme, Gartenpumpen,
Hauswasserautomaten, Pumpensteuerungen.
Aktuelle Messetermine unter:
www.homa-pumpen.de
Wir freuen uns auf Ihren Besuch!
Postfach 10 13 49
44713 Bochum
Telefon +49 234 4595-0
Fax
+49 234 4595-7000
[email protected]
www.klaus-union.com
Pumpen: Schraubenspindelpumpen, magnetgekuppelte und wellengedichtete Pumpen für die Öl und
Gas Industrie, die Chemie und Petrochemie sowie die
Pharma- und Bioindustrie.
Kreisel-, Seitenkanalrad-, Gliedergehäuse-, Tauch-,
Vertikal- sowie Propellerpumpen. DIN-EN- und API685-Baureihen sowie Pumpen außerhalb der Norm.
Armaturen: Absperrschieber und -ventile, Rückflussverhinderer
OGA 2015, Kuala Lumpur, Malaysia,
2.–4.6.2015
15.–19.6.2015
DIAM 2015, Bochum, 4.–5.11.2015
The right solution. For any fluid.
Weitere Details finden Sie unter: www.klaus-union.com
140
®
KRACHT GmbH
Gewerbestraße 20
58791 Werdohl
Telefon +49 2392 935-0
Fax +49 2392 935-209
[email protected]
www.kracht.eu
Wir sind ein weltweit aktives mittelständisches
Unternehmen mit ca. 310 Mitarbeitern am Stammsitz
in Werdohl, Deutschland und weiteren 85 Beschäftigten
in China, USA und Ungarn. Als innovativer Entwickler,
Konstrukteur und Hersteller von Zahnrad-Pumpen,
Durchflussmesstechnik, Mobil- und Industriehydraulikkomponenten legen wir höchsten Wert auf Qualität
und werden so den Wünschen unserer Kunden
weltweit gerecht. Hannover Messe 2015, Hannover,
MDA – Motion, Drive and Automation
13.–17.4.2015
UTECH Europe 2015,
Maastricht, Niederlande,
14.–16.4.2015
Automotive Testing Expo Europe 2015,
Stuttgart,
16.–18.6.2015
Johann-Klein-Straße 9
67227 Frankenthal
Telefon +49 6233 86-0
Fax +49 6233 86-3401
[email protected]
www.ksb.com
KSB Aktiengesellschaft ist ein international führender
Hersteller von Pumpen und Armaturen für die
Verfahrens- und Gebäudetechnik, die Wasser- und
Abwasserwirtschaft sowie die Energietechnik und den Bergbau. Darüber hinaus bietet das Unternehmen
umfassende Serviceleistungen an. Aktuelle Messetermine finden Sie auf unserer Website
www.ksb.com
Postfach 1763
48407 Rheine
Telefon +49 5971 798-0
[email protected]
www.ktr.com
Seit über 50 Jahren steht der Name KTR schon für gute Verbindungen. Als leistungsstarker Anbieter
in der Antriebstechnik für industrielle Anwendungen
liefert KTR hochwertige Antriebskomponenten,
Brems- und Kühlsysteme sowie Hydraulik-Kompo
nenten in die Industriemärkte auf allen fünf
Kontinenten.
KTR – Made for Motion.
13.–17.4.2015
ACHEMA, Frankfurt,
15.–19.6.2015
LEISTRITZ PUMPEN GMBH
Markgrafenstraße 29–39
90459 Nürnberg
Telefon +49 911 4306-0
Fax
+49 911 4306-490
[email protected]
www.leistritz.com
Leistritz Pumpen GmbH hat sich seit 1924 auf die
Herstellung von Schraubenspindelpumpen spezialisiert. Die Leistritz Pumpen gibt es mit Innen- und
mit Außenlagerung und in ein- und doppelflutiger
Ausführung. Das Lieferprogramm besteht aus den
Baureihen L2, L3, L4, L5 mit 2 bis 5 Spindeln und
bietet somit Lösungen für die unterschiedlichsten
Anwendungen z. B. in der Öl- und Gasindustrie und
Chemie.
CIPPE, Peking, China, 26.–28.3.2015
Norshipping, Oslo, Norwegen, 2.–5.6.2015
MIOGE, Moskau, Russland, 23.–26.6.2015
SPE Offshore, Aberdeen, UK, 8.–11.9.2015
Europort , Rotterdam, Niederlande,
3.–6.11.2015
ADIPEC, Abu Dhabi, VAE, 9.–12.11.2015
Marintec, Shanghai, China, 1.–4.12.2015
Rosenfelder Straße 35
72336 Balingen
Telefon +49 7433 2605-0
Fax
+49 7433 26 05-41
[email protected]
www.mehrer.de
Mit dem Gründungsjahr 1889 zählt Mehrer zu den
ältesten und traditionsreichsten Kompressorenherstellern der Welt und gehört heute zu den führenden
Herstellern von ölfreien Kolben- und Membrankompressoren für technisch anspruchsvolle Aufgaben
stellungen. Als Partner der Verfahrens- und Prozessgasindustrie haben wir uns auf die ausfallsichere,
wirtschaftliche und absolut ölfreie Verdichtung von
Gasen, Gasgemischen und Luft spezialisiert. Biogas Jahrestagung und
Fachmesse 2015, Bremen,
27.–29.1.2015
CIPPE 2015, Beijing, China,
26.–28.3.2015
15.–19.6.2015
MIOGE 2015, Moskau, Russland,
23.–26.6.2015
NETZSCH
Pumpen & Systeme GmbH
Geretsrieder Straße 1
84478 Waldkraiburg
Telefon +49 8638 63-0
Fax
+49 8638 67981
[email protected]
www.netzsch.com
NETZSCH produziert und vertreibt weltweit rotierende Verdrängerpumpen. Speziell für schwierige
Anforderungen, rangiert das Produktspektrum von
kleinsten Dosierpumpen bis hin zu Großpumpen
für den Öl-und Gasbereich. Mit NEMO® Exzenterschneckenpumpen, TORNADO® Drehkolbenpumpen,
Schraubenspindelpumpen, Zerkleinerungsmaschinen
und Zubehör bietet NETZSCH maßgeschneiderte und
anspruchsvolle Lösungen.
ANUGA FoodTec, Köln,
Halle 5.1, Stand C 059
Wasser, Berlin, Halle 4.2
IFAT Eurasia, Ankara,Türkei, Halle 1, D 113
OTC Houston, Houston, USA,
German Pavillon, Stand 4527-19
WOD-KAN, Bydgoszcz, Polen
ACHEMA, Frankfurt, Halle 8.0, Stand C 27
POLAGRA-TECH, Pozna, Polen
Werkstraße
52531 Übach-Palenberg
Telefon +49 2451 481-01
Fax
+49 2451 481-100
[email protected]
Kolbenkompressoren und -systeme verschiedener
Baugrößen und -formen nach API 618, API 11P und ISO 8012 in Trockenlauf oder geschmierter Ausführung mit bis zu 100.000 Nm³/h Volumenstrom, 10–30.000 kW Antriebsleistung und bis zu
1.000 bar Enddruck bilden die Eckdaten des Leistungsspektrums. Service-Zentren an zehn Standorten
weltweit sichern die hohe Anlagenverfügbarkeit.
LNG, Moskau, Russland, 31.3.–2.4.2015
77th EAGE, Madrid, Spanien, 1.–4.6.2015
OGA – Oil Gas Asia, Kuala Lumpur,
Malaysia, 2.–4.6.2015
Turbomachinery Symposium,
Houston, USA, 14.–17.9.2015
GMC, Austin, USA, 4.–7.10.2015
SEG, New Orleans, USA, 18.–23.10.2015
oddesse Pumpen- und
Motorenfabrik GmbH
Am Pappelwald 12
39387 Oschersleben/Bode
Telefon +49 3949 932-0
Fax
+49 3949 932-463
[email protected]
www.oddesse.de
• Tauchmotorpumpen
• Tauchmotoren
• Propellerpumpen
• Ein- und mehrstufige Kreiselpumpen
• Schmutz- und Abwasserpumpen
• Abwasserhebesysteme
• Druckerhöhungsstationen
• Service
Wasser Berlin International, Berlin,
24.–27.3.2015
IFAT 2016, München,
30.5.–3.6.2016
SMM 2016, Hamburg,
6.–9.9.2016
Weitere Messetermine unter www.ktr.com
Industrial Technology
Mining ∙ Energy ∙ Environment ∙ Oil & Gas
141
Bonner Straße 498
50968 Köln
Telefon +49 221 347-0
Fax
+49 221 347-1250
[email protected]
www.oerlikon.com/ leyboldvacuum
Oerlikon Leybold Vacuum bietet Vakuumlösungen
für ein breites Spektrum moderner Produktions- und
Analyseverfahren sowie für Forschungszwecke an.
Die Entwicklung von kundenspezifischen Systemen
zur Vakuumerzeugung und Prozessgasförderung
stellt die Kernkompetenz des Unternehmens dar.
COMVAC, Hannover, 13.–17.4.2015
IPACK-IMA, Mailand, Italien,
19.–23.5.2015
China Glass, Peking, China, 20.–23.5.2015
THERM PROCESS/METEK, Düsseldorf,
16.–20.6.2015
PPMA Show 2015, Birmingham, UK,
29.9.–1.10.2015
OSNA-Pumpen GmbH
Brückenstraße 3
49090 Osnabrück
Telefon +49 541 1211-0
Fax
+49 541 1211-220
[email protected]
www.osna.de
• Hochdruck-Kreiselpumpen
• Druckerhöhungsanlagen
• Niederdruckpumpen • Schmutzwasserpumpen
• Vertikale Eintauchpumpen
• Unterwasserpumpen • Tauchmotorpumpen
• Selbstansaugende Pumpen
• Kolbenpumpen zur Hauswasserversorgung
• Wasseraufbereitung und -behandlung
15.–19.6.2015
Halle 8.0, Stand L44
Berliner Straße 43
35614 Asslar
Telefon +49 6441 802-0
Fax
+49 6441 802-1202
[email protected]
Seit 125 Jahren garantiert Pfeiffer Vacuum
hochwertige Vakuumtechnik, ein hochqualitatives
Komplettangebot und erstklassigen Service. Unser
Leistungsportfolio reicht von Vakuumpumpen über
Mess- und Analysegeräte bis hin zu kompletten
Vakuumsystemen. Das Unternehmen beschäftigt
weltweit circa 2.250 Mitarbeiter und hat mehr als
20 Tochtergesellschaften.
Pittcon, New Orleans, USA, 8.–12.3.2015
DPG Tagung, Berlin, 15.–20.3.2015
Hannover Messe, 13.–17.4.2015
VTE, Moskau, Russland,
14.–16.4.2015
China Glass, Peking, China,
20.–23.5.2015
Semicon West, San Francisco, USA,
14.–16.7.2015
Putzmeister Solid Pumps GmbH
Max-Eyth-Straße 10
72631 Aichtal
Telefon +49 7127 599-500
Fax
+49 7127 599-988
[email protected]
www.pmsolid.de
Putzmeister Solid Pumps bietet Lösungen zum Transport und Lagern von Schlämmen und Dickstoffen.
Einsatzgebiete: • Berg- und Tunnelbau • Energie/Mitverbrennung • Klärwerke • Gewässerentschlammung
• Biomasse und Sondermüll • Mineralölindustrie.
Leistungsangebot: • Planung von Förderaufgaben • Beratung bei Verfahrenstechnik • Lieferung von
Pumpen, Silos und Rohrleitungen mit Zubehör • Montage, Inbetriebnahme und Instandhaltung.
Unsere aktuellen Messetermine:
www.pmsolid.de
SKF Lubrication Systems
Germany GmbH
Heinrich-Hertz-Straße 2–8
69190 Walldorf
Telefon +49 6227 33-0 [email protected]
www.skf.com/schmierung www.lincolnindustrial.de
• Zentralschmieranlagen für Maschinen und
Anlagen, Nutzfahrzeuge aller Art, Förderzeuge,
Bau- und Landmaschinen
• Spurkranzschmieranlagen für Schienenfahrzeuge
EWEA, Kopenhagen, Dänemark,
10.–12.3.2015
Hannover Industrie Messe, Hannover
13.–17.4.2015
METEC, Düsseldorf, 16.–20.6.2015
EMO, Mailand, Italien, 5.–10.10.2015
Agritechnica, Hannover, 10.–14.11.2015
BrauBeviale, Nürnberg, 11.–13.11.2015
EWEA, Paris, Frankreich, 17.–20.11.2015
J. P. Sauer & Sohn
Maschinenbau GmbH
Brauner Berg 15
24159 Kiel
Telefon +49 431 3940-0
Fax
+49 431 3940-24
[email protected]
www.sauercompressors.com
Produktprogramm
Sauer Kompressoren liefert Mittel- und Hochdruckkompressoren für Anwendungen in den Bereichen
Marine, Schifffahrt, Offshore und Industrie. Die
modernen Hubkolbenkompressoren zur Verdichtung von Luft sowie neutralen und inerten Gasen
erreichen dabei Drücke von 20 bis 500 bar. Für jeden
Anwendungsbereich können individuell angepasste
Lösungen angeboten werden.
Hannover Messe, ComVac, Hannover,
13.–17.4.2015
15.–19.6.2015
Gebr. Steimel GmbH & Co.
Maschinenfabrik
Johann-Steimel-Platz 1
53773 Hennef
Telefon +49 2242 8809-0
Fax
+49 2242 8809-160
[email protected]
www.steimel.com
Kreiselpumpen
• See- und
• Kühlwasserpumpen für Verbrennungsmotoren
Kreiskolbenpumpen
• für die Hygiene- und Lebensmittelindustrie
• für die Schokoladenverarbeitung
Zahnradpumpen
• für Ölversorgungsanlagen, Kraftstoffsysteme
• Bitumenanlagen, Farben- und Lackindustrie
Aktuelle Messetermine unter:
www.steimel.com
Deutsche Vortex GmbH & Co. KG
Kästnerstraße 6
71642 Ludwigsburg
Telefon +49 7141 2552-0
Fax
+49 7141 2552-70
[email protected]
www.deutsche-vortex.de
VORTEX ist Hersteller von Hocheffizienz-
Brauchwasserpumpen am Produktionsstandort
Deutschland. Darüber hinaus bietet VORTEX
Hocheffizienz-Heizungspumpen für den privaten und gewerblichen Bereich an.
Energiesparmesse Wels, Österreich,
25.2.–1.3.2015
ISH Frankfurt,
10.–14.3.2015, Halle 9.1, Stand F20
SHKG Leipzig,
28.–30.10.2015
142
Simoniusstraße 17
88239 Wangen im Allgäu
Telefon +49 7522 997-0
Fax
+49 7522 997-199
[email protected]
www.wangen.com
WANGEN-Pumpen werden erfolgreich in der Biogastechnik, Landwirtschaft, Lebensmitteltechnik,
Industrie oder bei Kommunen eingesetzt – immer
dann, wenn es um zuverlässige Förderung von
Medien geht. Medien hoher Viskosität, abrasive
Stoffe, Mehrphasengemische oder klebrige Medien
werden dabei ebenso gefördert wie hochentwässerte
Schlämme.
Anuga FoodTec, Köln, 24.–27.3.2015
Agritechnica, Hannover, 8.–14.11.2015
WOMA GmbH
Werthauser Straße 77–79
47226 Duisburg
Telefon +49 2065 304-0
Fax
+49 20650304-200
[email protected]
www.woma.de
Seit über 50 Jahren entwickelt, produziert und
vertreibt WOMA Hochdrucktechnik für Kunden auf
der ganzen Welt.
• Hochdruck-Plungerpumpen bis 4.000 bar
• Hochdruckwasserstrahlgeräte und -systeme
• Hochdruck-Heißwassergeräte
• Wasserwerkzeuge und Zubehöre zum Einsatz in
Industrie und Baugewerbe
• Service, Wartung und Schulungen
Aktuelle Termine zu Messen und
Veranstaltungen der WOMA GmbH
finden Sie unter
www.woma.de
Besuchen Sie uns!
Xylem Water Solutions
Deutschland GmbH
Biebigheimer Straße 12
63762 Großostheim
Telefon +49 6026 943-0
Fax
+49 6026 943-210
[email protected]
www.xylemwatersolutions.com/de
• Pumpen und Pumpsysteme
• Druckerhöhungsanlagen und Drehzahlregelungen
• Ein- und mehrstufige vertikale Kreiselpumpen
• Brunnen-, Tauchmotor-, Schmutzwasserpumpen
• Heizungs- und Inline-Pumpen
• Trinkwasser-Zirkulationspumpen, Kondensatpumpen
• UV- und Ozondesinfektionsanlagen
• Rührwerke
• für Industrie, Kommunen, Haus- und Gebäudetechnik
ISH, Frankfurt, 10.–14.3.2015
Wasser Berlin, Berlin, 24.–27.3.2015
ISH Nachlese, Dresden, 8.–9.5.2015
SHKG, Leipzig, 28.–30.10.2015
BRAU, Nürnberg, 10.–12.11.2015
Impressum
Impressum
Herausgeber
VDMA Pumpen + Systeme VDMA Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik Lyoner Straße 18 60528 Frankfurt am Main Telefon +49 69 6603-1296 Fax +49 69 6603-2296 E-Mail [email protected] Internet www.vdma.org
Verantwortlich
Dipl.-Wirt.-Ing. Christoph Singrün
Erscheinungsweise
jährlich
Copyright 2015
VDMA Pumpen + Systeme VDMA Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik Frankfurt am Main
Verlag
VDMA Verlag GmbH Lyoner Straße 18 60528 Frankfurt am Main Telefon +49 69 6603-1232 Fax +49 69 6603-1611 E-Mail [email protected] Internet www.vdma-verlag.com
Anzeigen und Vertrieb
Martina Scherbel
Redaktion
Dr. Beate Metten
Gestaltung
VDMA Verlag GmbH Frankfurt am Main
Herstellung
VDMA Verlag GmbH
Druck
Zarbock Media GmbH & Co. KG Frankfurt am Main
VAKUUMLÖSUNGEN
Für höchste Ansprüche – aus einer Hand
Vakuum ist nicht gleich Vakuum, auf die spezifischen Anforderungen kommt es an. Gemeinsam mit unseren
Kunden erarbeiten wir jede Vakuumlösung individuell und nach ihren Bedürfnissen. Dieser Prozess umfasst alle
Schritte zur Schaffung von perfekten Vakuumbedingungen. Dabei bieten wir nicht nur hochqualifizierte Produkte,
sondern auch passendes Zubehör, Anwenderschulungen und weltweiten Service.
Firmen
InternetadressePlatzierung
www.almig.de
Seite 83
Seite 49
Gebr. Becker GmbH
Seite 95
Seite 91
ITT Bornemann GmbH
www.bornemann.com
Seite 27
www.borsig.de/zm
Seite 105
Seite 65
www.bungartz.de
Seite 59
CP Pumpen AG
www.cp-pumps.com
Seite 31
DECHEMA Ausstellungs-GmbH
www.achema.de
Seite 15
DEKRA Automobil GmbH www.dekra.de
Seite 43
FELUWA Pumpen GmbH
www.feluwa.com
Seite 25
CompAir – Gardner Denver Deutschland GmbH
Seite 87
www.gea.com
Seite 53
GRUNDFOS GMBH
www.grundfos.de
Seite 33
www.haug.ch
Seite 101
Seite 35
Kistler Instrumente AG
www.kistler.com
Seite 17
www.klaus-union.de
Seite 67
www.ksb.de
Seite 7
www.ktr.com
Seite 13
www.leistritz.com
Seite 58
LEWA GmbH
www.lewa.com
Seite 3
www.mehrer.de
Seite 99
MUNSCH Chemie-Pumpen GmbH
www.munsch.de
Seite 63
NEUMAN & ESSER GmbH & Co. KG
www.neuman-esser.de
Seite 85
Seite 93
U2, Seite 115
ProMinent GmbH
www.prominent.com
Seite 9
RUHRPUMPEN GmbH
www.ruhrpumpen.com
Seite 45
Überzeugen Sie sich selbst! Entdecken Sie unsere Lösungen und Applikationen unter:
www.schmalenberger.de
Seite 37
www.pfeiffer-vacuum-solutions.de
Sterling SIHI GmbH
www.sterlingsihi.com
Seite 19
www.sulzer.com
Seite 11
URACA GmbH & Co. KG
www.uraca.de
Seite 51
www.wangen.com
Seite 57
WILO SE
www.wilo.de
Seite 21
www.witte-pumps.de
Seite 64
VDMA
VDMA
Pumpen + Systeme
Lyoner Straße 18
60528 Frankfurt am Main
Telefon +49 69 6603-1296
Fax
+49 69 6603-2296
E-Mail [email protected]
Internet pu.vdma.org
kdv.vdma.org
Pumpen + Systeme
Pumpen und Kompressoren für den Weltmarkt 2015
pu.vdma.org
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