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Würden Pumpen doch nur richtig bedient…

Heißlauf, Trockenlauf und Kavitation sind Folgen falscher Bedienung
Würden Pumpen doch nur richtig bedient…

…dann würden sie auch nicht ausfallen. Das ist die Erfahrung von Wolfgang Renner, Gründer und Seniorchef von Renner Pumpen. Jetzt will er wachrütteln und erläutert, wie sich teure Bedienungs- und Handhabungsfehler vermeiden lassen.

Von unserem Redaktionsmitglied Olaf Stauß olaf.stauss@konradin.de

Immer wieder wird Wolfgang Renner mit Pumpenschäden konfrontiert, die allein auf falsche Auslegung oder Bedienung zurückzuführen sind. Natürlich muss er dies dann belegen. „Deswegen führen wir seit 15 Jahren eine Hundertprozent-Prüfung durch“, erklärt er. „Wir legen bei solchen Beanstandungen unser Endabnahme-Protokoll auf den Tisch – und das ist dann für uns wie ein Herz Ass im Skat.“
Wolfgang Renner spricht aus Erfahrung. Vor 25 Jahren gründete er die Renner GmbH, Maulbronn, die heute mit 50 Mitarbeitern unter anderem magnetgekuppelte Kreiselpumpen und Chemiefilter herstellt. Die Produkte werden exklusiv über die Sondermann Pumpen und Filter GmbH & Co. KG in Köln vertrieben, die seit Jahresbeginn zur Flux-Geräte GmbH, Maulbronn, gehört. Nicht, dass sich der Pumpenbauer über zuviele Reklamationen beschweren müsste. Die Rate liegt unter 1 %. Aber sie könnte noch niedriger sein: Die Bedienungsanleitung weist auf alles Wichtige hin, um Fehler zu vermeiden. Doch wer liest sie? Viele für den Betreiber kostspielige Schäden entstehen eben nur, weil ungeschickt oder unsachgemäß mit den Aggregaten umgegangen wird, betont Renner. „Ist die Pumpe richtig ausgewählt und übersteht dann noch Transport, Einbau und Inbetriebnahme, geht sie in der Regel auch nicht mehr kaputt.“
Darum lohnt es sich, Aufklärungsarbeit zu leisten – eine Aufgabe, die sich der Seniorchef von Renner Pumpen vorgenommen hat, seit er am 1. Januar die aktive Geschäftsleitung an seine zwei Töchter und zwei Söhne abgegeben hat. Zunächst weist er darauf hin, dass drei Schadensfälle häufig miteinander verwechselt werden, weil sie alle drei zum Verschmelzen der Kunststoffteile der Pumpe führen: Heißlauf, Trockenlauf und Kavitation. „Ist die Pumpe erst einmal defekt, dann lässt sich die eigentliche Schadensursache nicht mehr herausfinden.“ Dabei sind die Unterschiede groß: Bei Heißlauf erwärmt sich das Fördermedium, weil die Druckleitung geschlossen ist. Bei Trockenlauf ist im Pumpengehäuse zu wenig Flüssigkeit vorhanden und die Gleitlager erwärmen sich, weil sie unzureichend geschmiert sind. Bei Kavitation hingegen bilden sich Dampfblasen, die implodieren und die Bauteile zerstören. Heißlauf begünstigt die Kavitation noch.
Wie entsteht Heißlauf? Ganz einfach dadurch, dass jemand ein Ventil in der Druckleitung komplett schließt, ohne die Kreiselpumpe abzuschalten. Das Medium zirkuliert dann innerhalb des Pumpengehäuses und heizt sich auf. Denn die Wärme, die durch die Reibung des Laufrades und der Gleitlager entsteht, kann nur abfließen, wenn das Druckventil zumindest teilweise geöffnet ist. Renner: „Schon eine sehr geringe Durchflussmenge von 0,5 l/min reicht dafür aus.“ Um die Zusammenhänge zu illustrieren, hat er eine Messreihe an einer Pumpe mit druckseitig geschlossenem Ventil angesetzt. Dabei erhöhte sich die Temperatur im Pumpengehäuse um 30 °C. Bei Heißlauf könnte sich die Temperatur der Pumpe also – je nach Ausgangstemperatur des Fördermediums – ohne weiteres in kurzer Zeit auf 80, 90 oder 100 °C erhöhen. Bei einer Polypropylen-Pumpe würde die Maximaltemperatur von 80 °C überschritten – mit fatalen Folgen. „Auf Dauer überlebt das keine Pumpe“, erklärt Wolfgang Renner. Es sei nur eine Frage der Zeit – genau genommen von Minuten – bis sie sich überhitzt und ausfällt. Als Maßnahme, um Heißlauf zu vermeiden, empfiehlt er eine Überwachung. Dafür eigneten sich Strömungsmesser einfachster Bauart, Druckmanometer mit Magnetkontakt oder Differenzdruckschalter.
Trockenlauf tritt dann auf, wenn sich in der Anlage (noch) keine Flüssigkeit befindet oder wenn jemand ein Ventil in der Saugleitung ganz schließt. In diesem Fall erzeugt nicht das Pumpenlaufrad die Reibungswärme. Vielmehr entsteht die Reibungshitze ausschließlich in den Gleitlagern. Wie schnell Fehler in der Inbetriebnahme zum Trockenlauf führen können, weiß Renner aus der Praxis: „Der Monteur will testen, ob er die Pumpe richtig angeschlossen hat“, schildert er einen der typischen Schadensfälle. „Er geht also zum Schaltschrank und schaltet ein, ohne zu bedenken dass noch keine Flüssigkeit in der Anlage ist. Auf dem Rückweg holt er sich einen Kaffee. Wenn er dann zehn Minuten später zurückkommt, ist die Pumpe bereits durch Trockenlauf havariert.“ Teure Kaffeepause.
Die Ursache solcher Fehler sind oft fehlende Kenntnisse. Hier nimmt der Maulbronner Pumpenexperte auch Wettbewerber aufs Korn, insbesondere aus Fernost, die mit irreführenden Informationen operieren. Er kritisiert Begriffe wie „trockenlauffähig“, die suggerieren, eine Kreiselpumpe ließe sich ohne Flüssigkeit betreiben. „Solche Begriffe sollten nicht verwendet werden. Beim Installieren einer Kreiselpumpe muss immer geprüft werden, ob Flüssigkeit vorhanden ist.“ Denn Gleitlager mit niedrigem Reibkoeffizienten können die Trockenlaufzeit allenfalls erhöhen, nicht endlos ausdehnen. Im Normalbetrieb mit Flüssigkeitsschmierung ist die Standzeit dieser Lager sogar geringer. Und Gleitlager mit sehr hoher Standzeit im Normalbetrieb eignen sich wenig für Trockenlauf. Es bleibt dabei: Trockenlauf sollte möglichst verhindert werden. Renner empfiehlt dazu, in die Druckleitung eine Strömungsüberwachung einzubauen.
Kavitation ist nicht weniger gefährlich. Dabei handelt es sich um ein örtliches Verdampfen von Flüssigkeit, verursacht durch eine hydrodynamische Druckabsenkung. Die Dampfblasen werden von der Strömung mitgerissen und fallen implosionsartig zusammen, sobald der Druck wieder über den Dampfdruck steigt. Damit einher gehen starke Schwingungen und hochfrequente Druckstöße, die die Bauteile durch Erosion zerstören. Wie kommt es dazu? „Zum Beispiel durch zu kleine Leitungen“, macht Renner klar. „Die höheren Fließgeschwindigkeiten führen zu einem Unterdruck, der die Flüssigkeit verdampfen lässt. Nur wer die Rohrquerschnitte groß genug wählt, ist dagegen gewappnet.“ Auch Heißlauf begünstigt Kavitation, weil die höheren Temperaturen leicht zu lokalen Dampfblasenbildungen führen können. Und höhere Drehzahlen steigern die Kavitationsgefahr ebenfalls. Selbst harte Keramik-Lager werden von Erosion nicht verschont. Ihr Lagerspiel erhöht sich und führt zu einem zunehmend unruhigen Lauf, bis die Pumpe nach Tagen oder Wochen ganz ausfällt. Der Betreiber muss daher auf die Rohrdurchmesser achten und auf den NPSH-Wert, der bei der Anlage höher sein muss als bei der Pumpe, wie Wolfgang Renner betont. Denn: Die einzige erfolgversprechende Gegenmaßnahme ist eine richtige Auslegung,
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