Mitentscheidend für die Qualität der Kunststoff-Halbzeuge ist die zuverlässige Funktion der 25 Thermalölpumpen, die hohen Belastungen ausgesetzt sind. Denn die Produktionsprozesse im Werk Vreden des Kunststoffverarbeiters Quadrant erfordern etwa 250°C heißes Wärmeträgeröl, das mit speziellen Thermalölpumpen gefördert wird. Im Hauptstrang sind dabei die Pumpen Allheat rund um die Uhr im Einsatz. Die Condition Monitoring Plattform Allmind überwacht Lagertemperatur, Gleitringdichtung, Vibration der Pumpe und Schwingungen am Motor.

Warn- oder Alarmmeldungen werden ausgegeben – je nachdem, ob vordefinierte erste oder zweite Schwellen überschritten sind. Diese Meldungen sind direkt an der Pumpe mit einer Ampel angezeigt, sodass schnell reagiert werden kann. Grün steht dabei für normalen Betrieb, gelb bedeutet, dass die Wartung der Pumpe geplant werden muss. Eine erhöhte Leckage oder erhöhte Lagertemperatur ist ein Anzeichen dafür, dass die Dichtung beginnt sich abzunutzen oder das Pumpenlager getauscht werden sollte. Erhöhte Vibrationen deuten auf Fehlausrichtung oder Kupplungsschaden hin. Durch die frühzeitige Warnung können Instandsetzungen geplant und ohne Unterbrechung der Produktion durchgeführt werden. Steht die Ampel auf rot, erfordert dies ein sofortiges Eingreifen und eine Unterbrechung der Produktion. Insgesamt wurden bisher elf Pumpen in eine Überwachungskette mit Hilfe von Mastern und Satelliten eingebunden.

Schäden vermeiden, Betrieb optimieren

Seit Juni 2011 überwacht der Kunststoff-Verarbeiter die Thermalölpumpen im Primär- und Sekundärkreislauf auf diese Weise. „Von Anfang an hat uns das Condition Monitoring gezeigt, wie wir unsere Pumpenaggregate optimieren können“, fasst Alfred Epping zusammen, verantwortlich für Betriebsunterhalt, Wartung und Planung der Pumpenanlagen. Nach seiner Erfahrung rechnet sich die Investition schnell. Beispielsweise wurde so entdeckt, dass 75 Prozent der Pumpen falsch ausgerichtet waren. Die dadurch entstehenden starken Vibrationen schädigen die Pumpenlager, sodass diese vorzeitig ausgefallen wären. „So sind uns Folgeschäden von mehreren tausend Euro erspart geblieben“, berichtet Epping.

Als Ausbauschritt ist geplant, die Dimensionierung der Pumpen auf die tatsächlich notwendigen Betriebspunkte unter die Lupe zu nehmen. Die Überwachungseinrichtung kann hierbei durch die integrierte Data-Logging-Funktion wertvolle Hinweise geben, wie die Pumpen tatsächlich gefahren werden. Daraus lassen sich dann weitere Maßnahmen wie eine Drehzahlregelung oder ein Pumpenaustausch ableiten.
Im Laufe der nächsten Jahre wird sich ein weiterer Vorteil zeigen: Da der Verschleiß von Dichtungen dann erkannt wird, wenn tatsächlich der kritische Grad erreicht ist, sind vorbeugende Wartungen seltener notwendig.

Langfristige Einsparungen möglich

So lassen sich die Kostenvorteile hochwertiger Pumpen mit langer Lebensdauer voll ausnutzen und die typischen Wartungskosten für Pumpen in Wärmeträgeranlagen um bis zu 50 Prozent senken. Allein schon dadurch macht sich das System innerhalb kurzer Zeit bezahlt und gibt dem Betreiber der Wärmeträgeranlage das Gefühl, jederzeit seine Pumpen unter Kontrolle zu haben.

Das Condition-Monitoring-System passt zu allen Wärmeträgerpumpen des Herstellers in den Baureihen NTT und Allheat NTWH und CTWH. Die Überwachungseinrichtung kann fertig montiert mit neuen Pumpen geliefert oder jederzeit auch bei älteren Pumpen nachgerüstet werden.

 

Technik im Detail

Die Funktion der Wellendichtung

Die konstruktive Auslegung der Wellendichtungen in Wärmeträgerpumpen ist eine Gratwanderung. Während Wasser meist dampfförmig aus dem Dichtspalt austritt, ist eine Leckage von Wärmeträgeröl immer 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 besondere Beanspruchung der Pumpen ergibt sich sowohl aus den hohen Temperaturen(differenzen), als auch aus möglichen Zersetzungsreaktionen des Wärmeträgers durch thermische Überlastung. Vor allem kettenförmige 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 besitzen eine bitumenartige Konsistenz bis hin zu 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.

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Über den Autor

Martin Hoffmann ist Produktmanager bei Allweiler, Radolfzell. martin.hoffmann@colfaxcorp.com