Pumpen optimieren

Max und der Leistungstest

In der Praxis arbeiten die meisten Pumpen weit außerhalb ihres Optimums. Sie fördern also nicht mit dem bestmöglichen Wirkungsgrad. Läuft eine Pumpe nur in Teil- oder sogar in Überlast, wird nicht nur Energie verschwendet, sondern es mindert auch die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit der Verschleißkomponenten wie der Gleitringdichtungen und der Wälzlager. Der Pumpenhersteller KSB zeigt, mit welchen Mitteln man die Leistung einer Anlage ermitteln und verbessern kann.

Der Pumpenhersteller KSB zeigt, mit welchen Mitteln man die Leistung einer Anlage ermitteln und verbessern kann.

Max Mustermann hat ein Gefühl. Die Kreiselpumpen in seinem Unternehmen vibrieren und geben starke Geräusche von sich. Er glaubt, seine Pumpen seien nicht ausgelastet. Deshalb versucht er, den Betriebspunkt zu ermitteln, also den Schnittpunkt von Pumpen- und Anlagenkennlinie. Dies ist die einzige Möglichkeit herauszufinden, wie gut oder schlecht eine Anlage arbeitet. Max Mustermann behilft sich mit der konventionellen Instrumentierung, wie dem an der Druckseite der Pumpe angebrachten Manometer. So kann er grob bei bekannten Zulaufbedingungen die Förderhöhe der Pumpe bestimmen. Doch er weiß, hier ist Vorsicht geboten, denn mit der für Wasser gebräuchlichen Faustformel p (in bar) x 10 = H (in Meter) wird der je nach Art und Geometrie von Pumpe und Rohrleitung beträchtliche dynamische Anteil der Förderhöhe nicht berücksichtigt. Auch erschweren ihm abschnittsweise flache Förderstrom-Förder-höhen-Kennlinien, wie sie zum Beispiel bei Wassernormpumpen vorkommen, eine exakte Bestimmung des Betriebspunktes. Im nächsten Schritt ermittelt Mustermann die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors. Mit den gemessenen Werten und einer vom Hersteller zur Verfügung gestellten Kennlinie lässt sich der Betriebspunkt mit relativ guter Genauigkeit bestimmen. Bei Max Mustermann sind jedoch viele Pumpen im Einsatz. Was für ein Aufwand, alle zu prüfen!

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Der Pumpenhersteller KSB bietet Max Mustermann für das vorhergehend beschriebene Problem drei Lösungen an:

Eine erste sozusagen „ambulante“ Möglichkeit, seine Pumpen auf die Schnelle auf Effizienz zu prüfen, bietet dem Anwender die Smartphone-App „KSB Sonolyzer“. Mit dieser ist es möglich, den Auslastungszustand jeder Kreiselpumpe, die von einem ungeregelten Asynchronmotor angetrieben wird, zu ermitteln. Dazu muss man folgende Daten der Pumpe eingeben: Motornennleistung, Motornenndrehzahl, Förderhöhe sowie Fördermenge.

Nach Gehör des Smartphones

Diese Informationen kann man dem Typenschild an jeder Pumpe entnehmen. Nach Starten der Messung nimmt man etwa 20 Sekunden mit dem im Smartphone oder Tablet eingebauten Mikrofon die emittierenden Geräusche am Lüfter des Elektromotors auf. Aus dem Geräuschspektrum filtert die Anwendung die genaue Drehzahl des Aggregats heraus und ermittelt das Drehmoment. Mittels der vom Anwender eingegebenen Leistungsdaten und der vom Hersteller entwickelten Hydraulik-Datenbank lässt sich so feststellen, ob die Pumpe teillastig arbeitet. Die App zeigt dem Anwender auf, ob man durch Optimierung der Hydraulik oder der Antriebstechnik Energie einsparen kann. Sie ist sowohl für das Betriebssystem iOS als auch für das Betriebssystem Android lieferbar. Die Verwendung eines explosionsgeschützten Smartphones oder Tablet PCs ermöglicht auch einen Einsatz im Ex-Schutzbereich.

Die zweite Möglichkeit, die Effektivität einer Pumpe zu messen, ist der seit seiner Einführung im Jahr 2010 schon über 30.000-mal installierte Pump Meter. Dieser ist bereits ab Werk Bestandteil der Pumpe. In ihm sind Kennlinie sowie die Motor- und Applikationsparameter hinterlegt. Das Gerät bestimmt den Betriebspunkt der Pumpe aus einer einzigen physikalischen Größe – dem Druck, und zwar gemessen am Eintritt und am Austritt der Kreiselpumpe. Die Messung weiterer Größen und weitere Instrumentierung ist nicht erforderlich. Dies ermöglicht eine einfache Handhabung und erfordert einen minimalen Installationsaufwand bei optimalen Ergebnissen. Nebenbei gestattet der Funktionsumfang des Pump Meter dem Anlagenbauer auf herkömmliche Instrumentierung in Form von Druckaufnehmern oder Manometern zu verzichten. Das stellt sogar ein gewisses Einsparpotenzial dar.

Jede Pumpe individuell optimieren

Der Anwender kann mittels der einfachen Anzeige des Pump Meters mit international verständlicher Symbolik und einer typischen Kennliniendarstellung den Betriebspunkt der Pumpe bei der Inbetriebnahme sofort beurteilen. Der durch Pump Meter fortlaufend bestimmte Betriebspunkt wird anhand der gespeicherten Kennlinie entsprechend des Lastbereichs eingeordnet und das Entfallen der Betriebsstunden auf die verschiedenen Bereiche registriert. Das Lastprofil kann mit einer PC-Software jederzeit ausgelesen werden. Es wird über einen Zeitraum von bis zu zehn Jahren gespeichert. Auf der Basis dieses aufgezeichneten Lastprofils kann der Betreiber individuell für die jeweilige Pumpe Optimierungsmaßnahmen, wie die Nachrüstung einer Drehzahlanlage, vornehmen.

Für besonders große, leistungsstarke, „Taylormade“ Pumpen bietet die Servicesparte des Pumpenherstellers noch eine dritte Möglichkeit, die Wirtschaftlichkeit eines Aggregates zu überprüfen. Den sogenannten „SES System Effizienz Service“. Dieser ist in mehrere Einzelschritte gegliedert: Bei der ersten Begehung einer Anlage verschaffen sich die Spezialisten der KSB Service GmbH zunächst einen Überblick über die Anlage und legen in Absprache mit dem Betreiber fest, welche Maschinen man messtechnisch erfassen soll. Während der folgenden Messphase zeichnen von KSB entwickelte Datenlogger alle relevanten Parameter auf. Die Geräte erfassen in dieser Zeit eine Vielzahl von Kenngrößen, mit deren Hilfe sich ein präzises Bild von der Anlage und ihrer Fahrweise gewinnen lässt. Um den Verschleißzustand von Pumpen beurteilen zu können und Schäden vorzubeugen, misst man auch die an den Lagerträgern auftretenden Schwingungen. So können die Fachleute Fehlausrichtungen u. Ä. ermitteln, die andere Komponenten der Anlage auf die Pumpen übertragen.

Die Daten zeichnet man in der Regel über ein bis drei Wochen auf. Falls dieser Zeitraum nicht ausreicht, um ein repräsentatives Bild zu gewinnen, können sie durch längerfristige Messwerte, wie zum Beispiel ein Ganzjahresdiagramm des Förderstroms, ergänzt werden. Dies kann zum Beispiel in Anlagen vorkommen bei denen der Kühlwasserbedarf starken saisonalen Schwankungen unterworfen ist. Die gesammelten Daten dienen als Basis für die Ausarbeitung konkreter Optimierungsvorschläge, mit deren Hilfe sich der Energieverbrauch senken, die Verfügbarkeit von Pumpen und Anlagen steigern und Schäden pro aktiv vermeiden lässt. Kunden bekommen klare Handlungsempfehlungen zusammen mit allen Messwerten in einer übersichtlichen Präsentation zur Verfügung gestellt. Diese geben Auskunft darüber, welche Umbauten zu welchen Einsparungen führen würden, wie sich Fehler und Schäden am besten beseitigen und welche Kosten, Verbrauchsreduzierungen sowie Amortisationszeiten bei der Umsetzung der einzelnen Maßnahmen zu erwarten sind. Nach der Umsetzung der technischen Veränderungen bietet KSB Anwendern eine kostenlose Zweitmessung an, die nach Abschluss aller Arbeiten die Wirksamkeit der empfohlenen Optimierungsmaßnahmen dokumentiert. ee

Hannover Messe, Halle 15, Stand D31

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