Trockenlaufende, magnetgekuppelte Chemie-Kreiselpumpe

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01.07.2011 Wie in der CT-Umfrage unter Anlagen-Ausrüstern in Heft 5/11 ermittelt, setzen Entscheider unter den Prozessbetreibern im Anlagenbau auch in Zukunft in erster Linie auf klassische Kaufkriterien wie Zuverlässigkeit und Qualität. Die Umfrage belegt aber auch, dass Themen wie Energieeffizienz an Bedeutung gewinnen.

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Entscheider-Facts Für Anwender:

  • Die Pumpe läuft über eine trockenlaufende und druckentlastete Magnetkupplung und die Dichtungs- und Lagertechnologie arbeiten unabhängig vom Fördermedium, sind dadurch komplett verschleißfrei.
  • Fettgeschmierte Wälzlager haben eine Mindest-Lebensdauer von 32.000 Stunden und benötigen in dieser Zeit keine Wartung.
  • Der von Sperrgas durchströmte, produktfreie Labyrinthbereich zwischen Laufradrückseite und Wellenlagerung sorgt für eine Wärmebarriere mit hohem Temperaturgradienten und somit für eine niedrige Temperatur des Lagers.

Juli 2011

Ob toxische Medien oder feststoff- und gashaltiges Fördergut, der Einsatz der horizontalen magnetgekuppelten Kreiselpumpe MPCHDryrun amortisiert sich schnell. Bilder: Bungartz

Ob in den Medien, auf Messen oder in Fachpublikationen, beim Thema Energie sind sich alle einig: Sparen ist aktueller denn je. Aufgrund jüngster Entwicklungen ist mit weiter steigenden Energiepreisen zu rechnen. Unternehmen sind heute gezwungen, jede Möglichkeit der Energieeinsparungen zu nutzen. Auch und gerade beim Einsatz von Pumpen. Energiekosten sind hier ein wesentlicher Bestandteil der Betriebskosten. Die ideale Pumpe muss heute neben den allgemeinen betriebswirtschaftlichen und verfahrenstechnischen Aspekten Einsparmöglichkeiten beim Energieverbrauch aufweisen. Die Auswahl wird von den Einsatzbedingungen, zum Beispiel den zu fördernden Medien und dem Gefährdungspotenzial, das die zu fördernden Medien für die Umgebung darstellen, bestimmt. Höchste Sicherheitsstandards und massive Umweltschutzbestimmungen müssen bei allen toxischen Stoffen Berücksichtigung finden. Auch gesetzliche Vorschriften sind umzusetzen wie die Technische Anleitung Luft (TA-Luft). Für Medien, die eine mittlere bis hohe Gefährdung für die Umwelt darstellen, sind nur die Dichtungssysteme Dop­pelgleitringdichtung, Magnetkupplung sowie Spaltrohrmotor zugelassen. Wenn es um die Sicherheit gegen Emissionen geht, werden üblicherweise diese hermetisch dichten Pumpen mit Magnetkupplungs- oder Spaltrohrmotor eingesetzt. Letztere haben in der Regel einen schlechten Gesamtwirkungsgrad. Über 30 % der Antriebsenergie geht durch Wärmeentwicklung verloren. Bei Magnetkupplungen liegt der Verlust noch bei circa 10 bis 15 %.

Bei besonders schwierigen Bedingungen, die bei allen toxischen Medien und feststoff- oder gashaltigen Förderflüssigkeiten zu meistern sind, stellt die Chemiekreiselpumpe MPCHDryRun ihre Leistungsfähigkeit unter Beweis. Das zeigt sich einmal an der Magnetkupplung, die trockenlaufend und druckentlastet ist. Durch einen keramischen Spalttopf ist eine wirbelstromfreie Magnetfeldübertragung möglich, was erheblich Energie spart. Der Lagerträger der Pumpe besteht aus einer Welle mit fettgeschmierten Wälzlagern. Durch diese erhöht sich der Wirkungsgrad gegenüber herkömmlichen Magnetpumpen mit Gleitlagerung nochmals.

 

Für die Pumpe wird eine Betriebsdauer von über 32.000 h Stunden und ein Wartungsintervall von 3 Jahren erwartet. Der Zustand der Wälzlagerung lässt sich durch regelmäßige Schwingungsmessungen überprüfen. Auch die Störanfälligkeit der üblichen Magnetkupplungs- und Spaltmotorpumpen konnte überwunden werden. Die axialen und radialen Kräfte, die in herkömmlichen Pumpen entstehen, werden von der Kugellagerkonstruktion der Chemie-Pumpe aufgefangen. Wichtiger Bestandteil ist die Trennung von Fördermedium und Lager. Zwischen der Laufradrückseite und der Wellenlagerung befindet sich ein vom Sperrgasdurchströmter, produktfreier Labyrinthbereich. Diese Absperrung sowie die konstruktive Gestaltung bewirken einen hohen Temperaturgradienten und somit eine niedrigere Lagertemperatur.

 

Sicherheit und Zuverlässigkeit, auch wenn es heiß hergeht

Bis zu 400 °C schafft die Spezialkreiselpumpe spielend. Bei einem Wert von ca. 240°C liegt die Temperatur des Fördermediums im Mittelbereich der Leistungsfähigkeit. In einem Anwendungsbeispiel wird gashaltige Säure mit Anteilen von Salpetersäure gefördert. Der geringe Saugdruck liegt bei 30 mbar. In der Vergangenheit wurden zur Förderung der Säure Standardpumpen mit geschlossenem Laufrad eingesetzt. Das Resultat war mehr als unbefriedigend. Häufige Unterbrechungen der Förderung führten immer wieder zum Trockenlauf der Pumpen. Das zog erhebliche Gleitlagerschäden nach sich. Solche Ausfälle und Materialschäden sind auf die Dauer kostenintensiv. Im schlimmsten Fall kann es sogar zu einem Totalschaden an der Pumpe kommen. Ein Umstieg war unausweichlich. Die Wahl fiel auf eine Horizontal-Kreiselpumpe: Die MPCHDryRun. mit trockenlaufender Magnetkupplung. Sie wurde wegen des Gasanteils im Fördermedium mit einem offenen Laufrad ausgerüstet. Vor dem Wechsel fiel die Standardpumpe mindestens einmal pro Quartal aus, nach dem Pumpenwechsel läuft die Kreiselpumpe seit ihrem Einsatzbeginn im Oktober 2009 bis heute vollkommen störungsfrei.

Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit stellt die Pumpe auch bei einem anderen Fördermedium unter Beweis: ein Acrylsäure-Rückstand. Bei einer Temperatur von 110°C neigt die Säure zum Polymerisieren. Die Normpumpe mit doppelter Gleitringdichtung zeigte beim Einsatz Probleme. Beim Abkühlen verfestigte sich das Fördergut und sorgte so jährlich mehrmals für Schäden an den Gleitringdichtungen. Die Reparatur kostete pro Ausfall 1.000 bis 2.500 Euro, da die Pumpe in ihre Einzelteile zerlegt, überprüft und wieder instand gesetzt werden musste. Da das Kreiselpumpenmodell über Norm-Anschlussmaße gemäß DIN EN 22858 verfügt, verlief der Austausch schnell und unkompliziert. Im Januar 2009 installiert, läuft die Pumpe bis heute absolut störungsfrei. Der Betreiber der Acrylsäure-Anlage wollte es jeweils nach einer Einsatzdauer von einem halben Jahr genau wissen. Nachdem die Pumpe im vorderen Bereich zweimal zerlegt wurde, zeigte sich, dass

  • das Innenleben der Pumpe sich im Zustand wie bei der Lieferung befand,
  • das Labyrinth keinerlei Produktanhaftung zeigte,
  • das Laufrad und Pumpengehäuse frei waren und keine Laufspuren aufwiesen,
  • das die Sekundärdichtung auf dem Labyrinth keine Einlaufspuren verursacht hatte.

 

Volle Leistung – geringer Energieverbrauch

Durch die Verwendung von Wälzlagern und keramischem Spalttopf setzt die Spezial-Kreiselpumpe auch in puncto Energieeffizienz neue Maßstäbe. Bei einer Laufzeit von 8000 Betriebsstunden ergeben sich schnell Einsparungen in einer Größenordnung von bis zu 7000 Euro (bei 10 ct/Kwh, Größe 50/250, n = 2900 1/min). Neuere Berechnungen zeigen, dass bei durchschnittlichen Kosten mit einem Euro Einsparung pro Betriebsstunde kalkuliert werden kann.

 

Hohes Maß an Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer

Neben der Energieeinsparung machen sich die Betriebszuverlässigkeit, ein Wartungsintervall von drei Jahren und sehr lange Standzeiten auf Dauer bezahlt. Da Lagerung und Magnetkupplung keinen Kontakt zum Fördermedium haben, ist ein nahezu flüssigkeitsunabhängiger Einsatz dieser magnetgekuppelten Pumpe möglich. Betrachtet man das übliche Kostenverhältnis von 30 : 70 – Kauf und Installation (ca. 30 %) zu den Betriebskosten wie Energie und Wartung (70%) – so ist es nicht überraschend, dass die chemische und petrochemische Industrie, der Umweltschutz oder die Kraftwerkstechnik zu den größten Abnehmern dieser effizienten Pumpenlösung zählen.

Mit der dauerhaft trockenlauffähigen Konstruktion der MPCHDryRun wurden Voraussetzungen für den Einsatz unter schwierigen Bedingungen geschaffen: Ob toxische Medien oder feststoff- und gashaltiges Fördergut, der Einsatz der horizontalen magnetgekuppelten Kreiselpumpe MPCHDryRun amortisiert sich schnell.

 

Heftausgabe: Juli 2011
Annette van Dorp, A. v. D. Kommunikation

Über den Autor

Annette van Dorp, A. v. D. Kommunikation

Annette van Dorp, Pressestelle, Bungartz

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