Vortrag durch
Herrn Dipl.-Ing. Christian Wallrodt
Wernert-Pumpen GmbH
Mülheim an der Ruhr
Pumpen -
Aufbau, Funktionsweise ...
Vortragsgliederung
Kurzportrait Firma Wernert
Was sind Pumpen?
Verdrängerpumpe/ Zentrifugalpumpe
Aufbau der einstufigen ho...
WERNERT-PUMPEN GMBH
Erfinder der Kreiselpumpe aus
Kunststoff (1927), heute:
International führender Hersteller
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Was sind Pumpen?
Pumpen fördern Flüssigkeiten oder
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Aufbau der einstufigen horizontalen
Kreiselpumpe
Ingersoll-Dresser
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Chemienormpumpe
Typ CPX
Saugstutzen
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Aufbau eines Kreiselpumpen-
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1.) 2.)
Ausbauteil
Kupplung
Pumpengehäuse
Motor
Grundplatte
Die Wellenabdichtung
Kreiselpumpen mit Wellendurchtritt:
Stopfbuchspackung
Einfachwirkende Gleitringdichtung
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Grundlagen
1.) Vorgabe Fördermenge, Medium und
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Drossel- und
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Ziel jeder Regelung:
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Dr.-Ing. F.-W. Hennecke,
„Pumpenpapst“ der BASF:
„Die Pumpen sind in Ordnung, sie werden
nur falsch betrieben.“
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Betriebsprobleme
Ursachen der Schadensfälle:
45% Falsche Bedienung
25% Falsche Pumpenauswahl
20% Verschleiß
10% Unzulängli...
Ende des Vortrages
Wir danken für Ihre Aufmerksamkeit
und bitten um
Fragen und Diskussionsbeiträge.
Qualität aus Tradition...
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  1. 1. Vortrag durch Herrn Dipl.-Ing. Christian Wallrodt Wernert-Pumpen GmbH Mülheim an der Ruhr Pumpen - Aufbau, Funktionsweise und Betriebsprobleme Einstufige Kunststoff-Pumpe Typ SP 350/400 Q = 1.800 m³/ h H = 22 m
  2. 2. Vortragsgliederung Kurzportrait Firma Wernert Was sind Pumpen? Verdrängerpumpe/ Zentrifugalpumpe Aufbau der einstufigen horizontalen Kreiselpumpe und des Aggregates Die Wellenabdichtung Auslegung und hydraulische Grundlagen Drossel- und Drehzahlregelung Betriebsprobleme So vielfältig wie die Anwendungen sind auch die Pumpenbauarten. Dieser Vortrag orientiert sich an der wohl industriell wichtigsten Pumpe, der einstufigen horizontalen Kreiselpumpe.
  3. 3. WERNERT-PUMPEN GMBH Erfinder der Kreiselpumpe aus Kunststoff (1927), heute: International führender Hersteller von horizontalen und vertikalen Kreiselpumpen aus Kunststoff in schwerer Ausführung. 145 Mitarbeiter Förderung aggressiver, korrosiver, feststoffbeladener und/ oder toxischer Flüssigkeiten Hauseigene Wellenabdichtungssysteme Fördermengen 0,5 - 2300 m³/h Förderhöhen bis 110 m Verwaltung und Fabrik, Mülheim an der Ruhr
  4. 4. Was sind Pumpen? Pumpen fördern Flüssigkeiten oder Mehrstoffgemische auf eine Höhe und/ oder gegen einen Anlagenwiderstand. Arbeitsmaschinen -> verbrauchen Energie Druckaufbau -> Notwendigkeit der Abdichtung Zwei Hauptprinzipien: Verdrängerpumpen Zentrifugalpumpen
  5. 5. Verdrängerpumpen Die Flüssigkeit wird durch einen Kolben angesaugt und gegen einen Druck ausgeschoben. Hohe Gegendrücke möglich Niedrige Fördermengen Vorteil: gut zum Dosieren Nachteil: pulsierende Förderung Metallmembran-Pumpe, Typ sera, zum Dosieren bis 300 bar
  6. 6. Zentrifugalpumpen Die Flüssigkeit wird durch ein rotierendes Laufrad angesaugt und durch Zentrifugalkräfte aus der Pumpe „herausgeschleudert“. Niedrige Förderdrücke, höhere Drücke: mehrstufige Bauweise Hohe Fördermengen Meist Dauerläufer, nicht zum Dosieren geeignet. WERNERT Typ NEWO für abrasive Medien
  7. 7. Aufbau der einstufigen horizontalen Kreiselpumpe Ingersoll-Dresser Pumps Chemienormpumpe Typ CPX Saugstutzen Druckstutzen Laufrad Wellendichtung Antriebszapfen Lagerung Welle
  8. 8. Aufbau eines Kreiselpumpen- Aggregates 1.) 2.) Ausbauteil Kupplung Pumpengehäuse Motor Grundplatte
  9. 9. Die Wellenabdichtung Kreiselpumpen mit Wellendurchtritt: Stopfbuchspackung Einfachwirkende Gleitringdichtung Doppeltwirkende Gleitringdichtung Hermetisch dichte Kreiselpumpen Magnetkupplungspumpe Spaltrohrmotorpumpe (hier nicht weiter behandelt) Hermetisch dichte Verdrängerpumpen Membrankolbenpumpe (h. n. w. behandelt) Schlauchpumpe (h. n. w. behandelt)
  10. 10. Auslegung und hydraulische Grundlagen 1.) Vorgabe Fördermenge, Medium und Fördertemperatur durch Verfahrenstechnik. 2.) Berechnung der benötigten Förderhöhe anhand der Anlagen-Isometrie. 3.) Pumpen-Bauart in Abhängigkeit von Medium, Temperatur, Fördermenge und -höhe unter besonderer Berücksichtigung des Aufstellungsortes auswählen.
  11. 11. A nlagenkennlinie statische Förderhöhe dynamische Förderhöhe Die Anlagenkennlinie HAnl.(Q) Die richtige Berechnung - und natürlich das Verständnis - der Anlagenkennlinie ist der alles entscheidende Schritt auf dem Weg zu einer gelungenen Pumpenauslegung. Die Anlagenkennlinie ist eine parabelförmige Funktion des Förderstroms. Ändert sich die Vorlagenhöhe im Saugbehälter ändert sich auch der „konstante“ Anteil, also die statische Förderhöhe. Wird die Anlage zusätzlich eingedrosselt (z.B. verschmutzte Filter) wird die Parabel steiler. Aber wo liegt dann der Betriebspunkt??? weniger Drosselung mehr Drosselung sinkende Vorlage steigende Vorlage H Q Betriebspunkt
  12. 12. Das Pumpenkennfeld Im Pumpenkennfeld trifft der gewünschte - und errechnete - Betriebspunkt auf eine konkrete Pumpenkennlinie, die einem ganz speziellen Laufraddurchmesser entspricht. Dieser Durchmesser wird nun - ausgehend von lagerhaltigen Maximaldurchmessern - auf den Millimeter genau im Herstellerwerk abgedreht. Achtung: Leistungskennfeld bezieht sich immer auf eine bestimmte Fluid-Dichte, meist die von Wasser. Förderhöhenangabe ist immer unabhängig von der Fluid-Dichte!
  13. 13. Die Auswahl des Laufraddurchmessers reduziert das Pumpenkennfeld auf die Pumpenkennlinie H (Q) und P(Q, ς). Der Betriebspunkt kann sich nur noch auf dieser befinden. Faktoren, die diese Kennlinie verändern: -Drehzahl der Pumpe -Viskosität des Mediums (höher als Wasser) -Gasanteile im Medium -Drosselscheibe auf der Pumpe Oft sind Anlagenkennlinien falsch berechnet (z. B. mit zuviel Sicherheit). Dies kann in der Praxis zu einem tatsächlichen Betriebspunkt führen, der weitab vom gewünschten Punkt liegt. Schnittpunkt von tatsächlicher Anlagenkennlinie mit tatsächlicher Pumpenkennlinie ist der Betriebspunkt! Der Betriebspunkt weniger Drosselung steigendeVorlage mehr Drosselung sinkende Vorlage
  14. 14. Die sogenannten Muschelkurven sind Linien gleichen Wirkungsgrades im Pumpenkennfeld, vergleichbar Höhenlinien in einer Landkarte. Sie helfen einzuschätzen, ob der Betriebspunkt „gut“ im Kennfeld liegt, oder ob es sich schon um die Teillast handelt. Kleine Pumpen haben immer geringere Wirkungsgrade als große Pumpen. Metallische Pumpen haben bessere Wirkungsgrade als Kunststoffpumpen. Bestpunkt der Pumpe Der Wirkungsgrad Bestpunkt der Kennlinie Teillast
  15. 15. NPSH-Wert der Pumpe Jedes Element (Filter, Armaturen) der Anlage erzeugt einen Druckverlust, wenn es durchströmt wird. Auch Pumpen haben zunächst intern so einen Druckverlust, bis die Strömung dann voll vom Laufrad erfasst ist und Druck aufgebaut wird. Dieser interne Druckverlust einer Pumpe wird als NPSH,Pumpe oder auch NPSH,required bezeichnet und wird in [m] angegeben, also in etwa wie ein Förderhöhenverlust. Der NPSH-Wert NPSH-Wert der Anlage Jede Flüssigkeit hat in Abhängigkeit von ihrer aktuellen Temperatur einen Dampfdruck. Wird dieser Dampfdruck in irgendeinem Teil der Anlage unterschritten (das können auch Hochpunkte sein!), dann beginnt die Flüssigkeit zu verdampfen, was auch als Kavitation bezeichnet wird und zu üblen Schäden führen kann. Der Abstand des Flüssigkeitsdruckes (an dieser Stelle der Anlage) vom Dampfdruck wird als NPSH-Wert bezeichnet, und nicht in [bar], sondern in [m] angegeben. Am Pumpeneintritt ist dieser Wert innerhalb der Anlage meist am geringsten, so daß dieser als NPSH,Anlage oder NPSH,available bezeichnet wird. (Oft wird die Zulaufhöhe zur Pumpe als NPSH,Anlage genannt – dies ist aber absoluter BLÖDSINN.) Es muss immer gelten NPSH,Pumpe < NPSH,Anlage ,sonst kommt es in der Pumpe zur Kavitation! Achtung immer bei Ansaugbetrieb, hohen Mediumtemperaturen und/oder an Hochpunkten!
  16. 16. Drossel- und Drehzahlregelung Ziel jeder Regelung: Fördermengen-Kontrolle Einfachste Regelung: Druckseitige Drosselregelung ( „Hahn auf- und zudrehen“ ) Niemals auf der Saugseite drosseln!!! Zudrehen= Anlagenparabel wird steiler Aufdrehen = Anlagenparabel wird flacher Drehzahlregelung spart deutlich Energie ein, ist aber aufwendiger ( Frequenzumformer). Pumpenkennlinie verändert sich, Anlagekennlinie nicht!
  17. 17. Dr.-Ing. F.-W. Hennecke, „Pumpenpapst“ der BASF: „Die Pumpen sind in Ordnung, sie werden nur falsch betrieben.“ 1. Frankfurter Pumpenanwenderforum, 16.9.1998
  18. 18. Betriebsprobleme Ursachen der Schadensfälle: 45% Falsche Bedienung 25% Falsche Pumpenauswahl 20% Verschleiß 10% Unzulängliche Instandsetzung Quelle: InfraServ Gendorf, Pumpenstelle, (betreut 5200 Pumpen)
  19. 19. Ende des Vortrages Wir danken für Ihre Aufmerksamkeit und bitten um Fragen und Diskussionsbeiträge. Qualität aus Tradition Literatur-Tip: Walter Wagner „Kreiselpumpen und Kreiselpumpenanlagen“ Vogel Buchverlag (Kamprath Reihe)

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