Den Pumpen auf den Zahn gefühlt

Die Quadrant-Gruppe mit Hauptsitz in Lenzburg, Schweiz, ist mit mehr als 70 Jahren Erfahrung in der Verarbeitung von Kunststoffen ein erfahrener Spezialist für ein breites Spektrum von Polymermaterialien und Technologien zur Polymerumwandlung. Für die Herstellung der Produktpalette an Halbzeugen sind insgesamt 25 leistungsfähige Allheat-Thermalölpumpen von Allweiler in verschiedenen Prozessschritten im Einsatz. Die Krux dabei: Zum einen sind die Pumpen hohen Belastungen ausgesetzt. Zum anderen kann ein Pumpenschaden schwerwiegende Folgen haben, insbesondere wenn heißes Öl austritt.

Die besondere Beanspruchung der Pumpen ergibt sich zum einen aus den hohen Temperaturen und Temperaturdifferenzen, zum anderen aus möglichen Zersetzungsreaktionen des Wärmeträgermediums, die von thermischen Überlastungen hervorgerufen werden. Insbesondere die kettenförmigen Kohlenwasserstoffe zersetzen sich mit der Zeit in sogenannte Leicht- und Schwersieder. Ein zu hoher Leichtsiederanteil kann dazu führen, dass die Pumpe in Kavitation läuft. Schwersieder treten auf in bitumenartiger Konsistenz bis hin zu extrem harten Verkokungsprodukten und wirken Verschleiß fördernd. Beides bedroht Lager und Wellendichtung der Pumpen. Der Einsatz synthetischer Thermalöle reduziert zwar die Bildung von Leicht- und Schwersiedern, belastet aber die Pumpen durch niedrige Viskosität und geringere Schmierwirkung. Die tribologische Belastung der Gleitpartner der eingesetzten Gleitringdichtungen ist besonders hoch.

Auf Leckagen reagieren Betreiber von Wärmeträgeranlagen generell sehr sensibel. Die konstruktive Auslegung von Wellendichtungen in Wärmeträgerpumpen ist deshalb eine Gratwanderung. Während Wasser meist dampfförmig aus dem Dichtspalt austritt, ist eine Leckage von Wärmeträgeröl immer visuell sichtbar. Die zur Funktion der Wellendichtung notwendige Leckage wird deshalb so weit wie möglich minimiert, ohne die Grenze zur Überlastung der Dichtung zu überschreiten.

Die Prozesse im Quadrant-Werk im nordrhein-westfälischen Vreden erfordern circa 250 °C heißes Wärmeträgeröl, das mit speziellen Allweiler-Thermalölpumpen gefördert wird. Im Hauptstrang sind dabei Pumpen der Baureihe Allheat an sieben Tagen pro Woche rund um die Uhr im Einsatz. Zusätzlich überwacht die Condition Monitoring Plattform Allmind von Allweiler die Lagertemperatur, die Gleitringdichtung, die Vibration der Pumpe und die Schwingungen am Motor. Bei allen überwachten Parametern gibt die Software bei Bedarf Warn- oder Alarmmeldungen aus – je nachdem, ob vordefinierte erste oder zweite Schwellen überschritten sind. Diese Meldungen werden direkt an der Pumpe mit einer Ampel angezeigt und ermöglichen eine schnelle Reaktion. Grün steht dabei für normalen Betrieb. Gelb bedeutet in der Regel, dass die Wartung der Pumpe geplant werden muss. Rot erfordert ein sofortiges Eingreifen und somit eine Unterbrechung der Produktion. Insgesamt wurden bisher elf Pumpen in eine Überwachungskette eingebunden. Die Umgebungsbedingungen sind dabei teilweise sehr rau, einige Pumpen sind sogar im Freien platziert, was dank der IP54-Schutzklasse und der robusten Bauweise für die Allmind aber kein Problem darstellt.

Seit Juni 2011 setzt Quadrant die Allmind bei den Thermalölpumpen im Primär- und Sekundärkreislauf ein. Die Erfahrungen sind positiv: „Von Anfang an hat uns die Allmind den Weg gewiesen, wie wir unsere Pumpenaggregate optimieren können.“ sagt Alfred Epping, der bei Quadrant für den Betriebsunterhalt, die Wartung und Planung der Pumpenanlagen verantwortlich ist. Nach seiner Erfahrung rechnet sich die Investition sehr schnell. So wurde zum Beispiel durch die Überwachung entdeckt, dass 75 % der Pumpen falsch ausgerichtet waren. Die dadurch entstehenden extremen Vibrationen schädigen die Pumpenlager nachhaltig, so dass diese vorzeitig ausgefallen wären. „Allein dadurch sind uns Folgeschäden von mehreren tausend Euro erspart geblieben“, so Epping.

Als nächstes ist geplant, die Dimensionierung der Pumpen auf die Betriebspunkte unter die Lupe zu nehmen. Durch die integrierte Data-Logging-Funktion liefert Allmind Hinweise, wie die Pumpen tatsächlich gefahren werden. Daraus lassen sich dann Optimierungsmaßnahmen wie eine Drehzahlregelung oder ein Pumpenaustausch ableiten. Epping: „Allmind und die integrierte Drehzahlregelungsfunktion bieten uns die technologische Basis, um unsere Pumpenanlagen auf die niedrigst möglichen Betriebskosten zu bringen.“

Dr. Kurt-Christian Tennstädt Fachjournalist in Radolfzell