Hält die Sache am Laufen

Rohölförderung mit nur einer Wellenabdichtung

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16.10.2017 Überall auf der Welt steigern petrochemische Unternehmen beständig die Rohstoffförderung und die Herstellung von Fertigprodukten, um der anwachsenden Nachfrage nach Kraftstoff, Bitumen und anderen petrochemischen Produkten nachkommen zu können. Die Zunahme der Produktion erfordert größere Lagerkapazitäten, einschließlich großer und zuverlässiger Verdrängerpumpen.

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Entscheider-Facts für Betreiber

  • Prozesssichere Pumpen zu bauen, ist im Grunde immer eine Herausforderung. Aber ganz besonders dann, wenn es in den Bereich der Rohöl-Förderung geht: Viskositäten bis 100.000 cst bei Temperaturen von 280 °C machen es Betreibern noch einmal ganz besonders schwer.
  • Mit den beiden im Beitrag vorgestellten Pumpen-Baureihen kann der Hersteller diese Anforderungen erfüllen. Und erreicht dabei auch einen hohen Arbeitsschutz sowie geringe Betriebskosten.

Dabei liegen Energiebedarf, Arbeitsschutzbestimmungen und vor allem die Verringerung der Betriebskosten heutzutage im Fokus der Terminalbetreiber.

Pumpen bis 100.000 cst

Um die Terminals beim Umsetzen dieser Ziele zu unterstützen, hat Leistritz Pumpen zwei Schraubenpumpen-Baureihen entwickelt. Diese legt der Hersteller nach DIN- bzw. API-Normen aus und fertigt sie entsprechend. Die zwei- und fünfspindeligen einflutigen Schraubenspindel-Pumpen aus den Baureihen L2NG und L5NG gehören zur Gruppe der selbstansaugenden, rotierenden Verdrängerpumpen. Sie sind für einen Druckbereich bis 16 bar (232 psi) ausgelegt und eignen sich für das Fördern von leicht abrasiven und korrosiven, hoch- oder niedrigviskosen Lagerflüssigkeiten mit gut oder auch schlecht schmierenden Eigenschaften. Die Förderkapazitäten beginnen bei wenigen Litern pro Minute und reichen bis 1.700m3/h, wobei Viskositäten von 1 bis 100.000 cst und Pumptemperaturen bis 280 °C möglich sind.

Günstig im Betrieb

Außer für Be- oder Entladeaufgaben, sind diese Pumpen auch als Umwälz-, Misch- und Restentleerungspumpen geeignet. Beide Ausführungen besitzen nur eine atmosphärenseitige Dichtung. Die Antriebsspindel rotiert dicht kämmend mit der Laufspindel in der Spindelbohrung des Gehäuses, die das Spindelpaket mit engem Spiel umschließt. Die Laufspindeln treibt eine Antriebsspindel durch hydraulische Kräfte an. Die spezielle epizykloidische Profilgebung der Spindeln ermöglicht dabei ein effizientes Abdichten der Pumpkammern, sodass sich die Flüssigkeit kontinuierlich und fast ohne zu pulsieren in axialer Richtung vom Ansaugbereich zur Pumpen-Auslassöffnung bewegt. Dieser Pumpprozess ermöglicht einen hocheffizienten Betrieb bei geringem Energieverbrauch, wodurch nicht nur die Erstausrüstungskosten niedriger sind, sondern Anwender auch von verringerten Betriebskosten profitieren. Die Spindeln aller Pumpen der Baureihe fertigt der Hersteller aus einem einzigen Stück, wodurch er eine reduzierte Durchbiegung der Spindel und eine geringst mögliche Lagerbelastung bei hoher Prozesssicherheit erreicht. Eine Oberflächenhärtung ergänzt die Robustheit der Schraubenspindeln gegen Verschleiß noch einmal.

Ausgeglichene Konstruktion

Die Pumpenbaureihe L2 hat eine zweigängige Antriebsspindel und eine dreigängige Laufspindel, während die Rotoren der Pumpenbaureihe L5 alle ein zweigängiges Profil aufweisen – wodurch sich ein zusätzliches Auswuchten erübrigt. Die Spindelsteigungen sind entsprechend niedrig gehalten, um die axiale Fließgeschwindigkeit in den Pumpen zu verringern, wodurch sich ein gutes Saugverhalten ergibt. Antriebs- und Laufspindeln sind in untereinander auswechselbaren Gleitlagern auf beiden Seiten der Pumpe gelagert. Die Spindeln haben aufgrund eines definierten Spalts keinen Kontakt zur Gehäusebohrung, wodurch der Kontakt von Metall zu Metall zwischen dem Gehäuse und den Schraubenspindeln vermieden wird. Die Pumpen sind komplett axial ausgeglichen, da das System die axiale Kraft an den Spindeln durch die verschiedenen Druckverhältnisse kompensiert.

Verlässlich geschmiert

Alle vier Gleitlagerstellen bieten gleichzeitig Drosselstellen zwischen Saug- und Druckraum – und stehen somit immer unter dem Differenzdruck des Fördermediums. Dies bewirkt eine zuverlässige Lagerschmierung und Wärmeabfuhr. Aufgrund der axial schubausgeglichenen Spindeln ist das Kugellager auf der Antriebsseite der Pumpen so gut wie keiner axialen Belastung ausgesetzt. Die Kugellager liefert der Pumpenbauer standardmäßig mit einer Langzeit-Fettfüllung, optional sind auf Anfrage nachschmierbare (Fett) oder ölgeschmierte Lager erhältlich. Nicht zuletzt sind diese Pumpen auch in der Lage, für eine längere Zeit trockenzulaufen, da die Pumpenflansche über der/den Laufspindel/n liegen, wodurch genügend Flüssigkeit für eine ausreichende Schmierung des unbelasteten Spindelprofils und der Lagerbuchsen vorhanden ist.

Capex- und Opex-Vorteile

Außer Standard-Komponentendichtungen kann der Hersteller in beiden Pumpen-Baureihen Cartridge-Dichtungen installieren, die vollständig mit den Vorschriften von API 682 übereinstimmen. Doppelflutige, mechanisch getriebene zweispindelige Schraubenpumpen benötigen aufgrund der eingeschränkten Platzverhältnisse üblicherweise teurere und speziell gestaltete Cartridge-Dichtungen. Aufgrund der Tatsache, dass nur eine mechanische Dichtung pro Pumpe nötig ist und die Anschaffungskosten entsprechend niedriger sind, haben die Konstrukteure und die Terminalbetreiber noch einen Grund mehr, qualitativ hochwertigeren Dichtungen und/oder den zuverlässigsten Dichtungslösungen den Vorzug zu geben. Dies könnten beispielsweise verschleißfeste Dichtungsflächen aus Wolframkarbid sein oder sogar doppelt wirkende Gleitringdichtungen mit Versorgungssystemen; gemäß den API-Plänen 53A, 53B oder 54.

Einfache Wartung

Die Bauart selbst, mit einer geringeren Anzahl an Teilen im Vergleich zu einer doppelflutigen, mechanisch getriebenen zweispindeligen Schraubenpumpe, ermöglicht eine extrem kurze Stillstandszeit für die Wartungsarbeiten: Das Design erfordert keinerlei Getriebekästen, Zahnräder, Einschübe oder Spannelemente. Außerdem ist keine zusätzliche Einstellung von Zahnrädern oder eine besondere Ausrichtung von Dichtungsdeckeln notwendig. Einfaches und schnelles Zerlegen und Wiederzusammenbauen – selbst von einer ungeübten Person – steigert die betriebliche Verfügbarkeit des Terminals und hält die Betriebskosten so niedrig wie möglich.

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Kreiselpumpen vs. Schraubenspindel-Pumpen

 

Heftausgabe: Oktober 2017

Über den Autor

Manfred Weiß, Marketing, Leistritz Pumpen
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