heiße Kreiselpumpe

Bei „heißer Kreiselpumpe?“ denken viele Menschen sofort an eine Pumpe, die etwas Warmes fördert. In Wirklichkeit handelt es sich hierbei um einen ganzen Komplex von Problemen. Der Hauptfehler besteht darin, anzunehmen, dass es hier vor allem auf die Temperaturklasse der Lager oder Dichtungen ankommt. Das ist natürlich wichtig, aber die Ursache liegt woanders: in den thermischen Verformungen von Gehäuse und Rotor und in der Art und Weise, wie sich die Eigenschaften des Fördermediums bei Erwärmung verändern. Wenn Sie dies nicht bereits in der Entwurfsphase berücksichtigen, sind selbst die teuerstenheiße Kreiselpumpeaufgrund von Blockierung oder Kavitation schnell ausfallen. Bei Zhejiang Yangzijiang Pumping Industry LLC beginnen wir bei der Entwicklung solcher Einheiten immer mit einer Analyse des tatsächlichen technologischen Prozesses des Kunden und nicht mit einer Auswahl aus einem Katalog.

Designmerkmale: Was verbirgt sich hinter dem Wort „heiß“?

Hier gibt es keine Verallgemeinerung. ?Heiß? - Diese kann für Kondensat 90 °C und für Kühlmittel bei der Ölraffinierung 350 °C betragen. Das Design wird radikal anders sein. Bei moderaten Temperaturen, beispielsweise bis 150 °C, kommen häufig klassische Cantilever-Pumpen mit wassergekühlten Lagereinheiten zum Einsatz. Das Gehäusematerial ist Gusseisen, der Rotor ist Stahl. Doch sobald wir 200°C überschreiten, kommen unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten der Teile zum Tragen. Gusseisen und Stahl dehnen sich unterschiedlich aus. Wenn die Spalte in den Dichtungen und im Strömungsteil für „kalte“ Bedingungen ausgelegt sind. Im Betriebszustand kann es beim Erreichen der Betriebstemperatur zum Kontakt des Rotors mit dem Gehäuse kommen. Aus diesem Grund bieten wir für Umgebungen mit wirklich hohen Temperaturen oft Gehäuseoptionen aus Kohlenstoffstahl oder legiertem Stahl an, um die Wärmeausdehnung von Gehäuse und Welle besser anzupassen.

Eine besondere Geschichte ist das Dichtungssystem. Bei der Heißwasserpackung handelt es sich um einen ständigen Kampf gegen Leckagen und Packungsanpassungen. Mechanische Gleitringdichtungen (MTU) sind eine modernere Lösung, haben aber auch ihre eigenen Nuancen. MTU-Reibpaarungen müssen speziell für den Betrieb bei hohen Temperaturen ausgelegt sein. Standard-Kohlenstoffkeramik ist möglicherweise nicht geeignet. In unseren Leitungen, beispielsweise zur Förderung heißer Öle oder Lösungsmittel, verwenden wir Paare wie Siliziumkarbid – Siliziumkarbid. Sie bleiben bei Thermoschocks stabil, wenn die Eintrittstemperatur des Mediums schwanken kann.

Und wir dürfen das Kühlsystem nicht vergessen. Es wird nicht nur für Lager benötigt. Damit die Elastomer-Hilfselemente (O-Ringe, Manschetten) ihre Elastizität nicht verlieren, ist es häufig erforderlich, den Gleitringdichtungsraum zu kühlen. In einer der Chemiefabriken gab es eine Geschichte: Eine 280 °C heiße Pumpe war nach einem Monat Betrieb ständig undicht. Es stellte sich heraus, dass der Kunde Geld sparte und die Dichtungskühlleitung abschaltete, da er entschied, dass das keine große Sache sei, da das Medium bereits heiß sei. Dadurch „sinterten“ die Fluorkautschukringe einfach und verloren ihre Form. Wir mussten das Gerät mit hitzebeständigeren Materialien erneuern und die Kühlung wiederherstellen.

Hydraulischer Teil: Warum Kavitation hier heimtückischer ist

Bei der Kavitation in kalten Pumpen ist alles mehr oder weniger klar: Druckabfall, Blasenbildung und deren Zusammenbruch. Bheiße KreiselpumpeDer Prozess wird immer schlimmer. Die Temperatur des Mediums beeinflusst direkt den Sättigungsdampfdruck. Je heißer die Flüssigkeit, desto leichter kann sie kochen, selbst bei einem geringen lokalen Druckabfall im Saugrohr oder am Laufradeinlass. Daher ist die für kaltes Wasser angegebene NPSHr (erforderliche Saughöhe) derselben Pumpe für ein heißes Medium völlig unzureichend. Tatsächlich müssen Sie entweder den Einlassdruck erheblich erhöhen oder ein Rad mit einer speziellen Einlassgeometrie auswählen, die den NPSHr reduziert.

Dies ist uns bei der Lieferung von Pumpen für ein Warmwasser-Rezirkulationssystem in einem großen KWK-Kraftwerk begegnet. Auf dem Papier stimmte alles: Der Druck im Entgaser war ausreichend, die Rohrleitungen waren ausgelegt. In der Praxis war jedoch bei Spitzenlasten, wenn die Temperatur des Rücklaufwassers auf 105 °C anstieg, ein ständiges Geräusch an der Ansaugstelle zu hören, als ob Kies hineingeschüttet worden wäre. Das war Kavitation. Die Lösung bestand nicht darin, die Pumpen durch leistungsstärkere zu ersetzen, sondern darin, die Saugleitung zu modifizieren: Sie verkürzten den Weg, entfernten zusätzliche Bögen und ersetzten das Ventil durch ein Kugelventil mit vollem Durchgang. Manchmal wird das Problem nicht durch den Austausch von Geräten, sondern durch eine Analyse der Rohrleitungen gelöst.

Ein weiterer Punkt ist die Wahl des Laufrads. Bei Anwendungen mit hoher Temperatur und hoher Viskosität (erhitzte Heizöle, Polymere) funktioniert ein geschlossenes Standardlaufrad möglicherweise nicht effektiv. Manchmal schneidet ein offenes oder halboffenes Rad besser ab, da es weniger zur Verkokung neigt und mit dicken Medien besser zurechtkommt. Aber hier sinkt bereits die maximale Effizienz – wir müssen einen Kompromiss zwischen Zuverlässigkeit und Effizienz suchen.

Materialien: nicht nur Temperatur, sondern auch Aggression

Oft ist eine heiße Umgebung auch eine chemisch aktive Umgebung. Verbrauchte Laugen, heiße Säurelösungen, konzentrierte Laugen. Hier ist die Aufgabe gleich doppelt: Das Material muss sowohl Temperatur als auch Korrosion standhalten. Herkömmlicher Edelstahl AISI 304 ist aufgrund der Gefahr von Lochfraß möglicherweise nicht für chlorhaltige Umgebungen bei Temperaturen über 80 °C geeignet. Wir müssen auf AISI 316L oder sogar Legierungen vom Typ Hastelloy umsteigen.

Wir verfügen über eine Reihe von Kunststoff-Chemiepumpen aus PP oder PVDF. Sie werden häufig in heißen, korrosiven Umgebungen eingesetzt. Es gibt jedoch eine klare Temperaturgrenze, die normalerweise bei etwa 90–100 °C für PP und bis zu 140 °C für PVDF liegt. Ein Überschuss führt zum Verlust der mechanischen Festigkeit und zur Durchbiegung des Gehäuses unter Last. Es gab einen Fall, in dem ein Kunde aus Kostengründen 40 %ige Salpetersäure bei 110 °C mit einer Polypropylenpumpe pumpen wollte. Ich musste ihn davon abbringen und eine Option mit 904L-Edelstahl mit Teflonbeschichtung anbieten. Die Einsparung von Pumpenmaterial bedeutet, dass spätere Reparaturen und Ausfallzeiten um ein Vielfaches teurer werden.

Für rein hochtemperaturige, aber nicht aggressive Medien (Heißwasser, Thermoöl) ist Sphäroguss (Gleichstromeisen) eine gute und relativ wirtschaftliche Wahl. Es ist stärker als normales Grauguss und weist eine bessere Beständigkeit gegen Temperaturschocks auf. Genau solche Materialien verwenden wir häufig bei mehrstufigen Gehäusen.Kreiselpumpenfür Heizungs- und Warmwassersysteme, die über Jahre hinweg im kontinuierlichen Kreislauf laufen.

Prüfung und Inbetriebnahme: Wo die Risiken liegen

Der kritischste Moment für eine heiße Pumpe ist der Start. Wenn ein heißes Medium plötzlich auf ein kaltes Gerät wirkt, kann es zu der gleichen thermischen Verformung kommen, die eingangs erwähnt wurde. Das Gehäuse erwärmt sich und dehnt sich schneller aus als der massive Rotor. Die Lücken „verschwinden“ und es kann zu Reibungen kommen. Die richtige Technik ist eine schrittweise, gleichmäßige Erwärmung. Manchmal verfügen sie sogar über eine Bypass-Leitung mit geringem Durchfluss, um den gesamten Pumpenkörper gleichmäßig aufzuwärmen, bevor die volle Last angelegt wird.

Auf unserem Prüfstand bei Zhejiang Yangzijiang Pumping Industry Co.,Ltd.heiße KreiselpumpenEs müssen zwei Arten von Tests durchgeführt werden: kalte hydraulische Tests (für Durchfluss, Druck, NPSHr) und heiße Tests – für Dichtheit und Betriebsstabilität bei Nenntemperatur. Für Letzteres verfügen wir über einen Kreislauf mit Dampferzeuger, der es Ihnen ermöglicht, das Wasser auf bis zu 180°C zu erhitzen. Es ist wichtig, nicht nur die Parameter „vor Ort“ zu überprüfen, sondern auch das Verhalten der Pumpe bei Temperaturänderungen innerhalb des vom Kunden vorgegebenen Bereichs. Wie verhält sich der Wellendichtring bzw. die MTU beim Abkühlen nach dem Stoppen? Wird es Leckagen geben? Es ist besser, diese Punkte am Stand zu identifizieren als beim Kunden vor Ort.

Einer der häufigsten Fehler, den Installateure machen, ist die falsche Verlegung und Befestigung von Rohrleitungen. An heißen Leitungen kommt es zu erheblichen Temperaturausdehnungen. Wenn die Saug- und Druckleitungen der Pumpe starr befestigt sind und keine Kompensatoren aufweisen, können sich die entstehenden Spannungen auf das Pumpengehäuse übertragen und es zu einer Verformung des Pumpengehäuses führen. Dies ist ein direkter Weg zum Lagerbruch und zur Wellenfehlausrichtung. Im Reisepass weisen wir immer darauf hin, dass Balgkompensatoren oder Scharniere eingebaut werden müssen, aber leider wird dies nicht immer gemacht.

Service und Haltbarkeit: vorhersehbare Wartung

Ressourceheiße Kreiselpumpehängt stark von der Betriebsart ab. Der zyklische Modus (Heizen-Kühlen) ist am schwierigsten. Materialien ermüden und Dichtungen verlieren an Elastizität. Unter diesen Bedingungen empfehlen wir, die MTU- und Lagerwartung häufiger einzuplanen als bei Pumpen, die kontinuierlich bei einer stabilen Temperatur laufen. Ein guter Indikator für den Zustand sind regelmäßige Vibrationsmessungen. Eine Erhöhung der Schwingungsbeschleunigung an Lagereinheiten weist häufig auf beginnenden Verschleiß aufgrund von Spielveränderungen oder Verschlechterung der Schmierung hin.

Die Schmierung ist ein separates Thema. Für Hochtemperatur-Lagereinheiten sind gewöhnliches Lithol oder Fett nicht geeignet – sie laufen einfach aus oder verkohlen. Erforderlich sind Hochtemperaturfette auf Basis komplexer Kalzium- oder Lithiumverdicker, die für den Betrieb über 150 °C ausgelegt sind. Oder optional ein gekühltes Flüssigkeitsschmiersystem. Für kritische Anwendungen verwenden wir in unseren Entwürfen häufig die zweite Option, die jedoch teurer ist.

Letztendlich ist die Auswahl und der Betrieb einer heißen Kreiselpumpe immer ein Balanceakt. Gleichgewicht zwischen den Ausrüstungskosten und den Betriebskosten, zwischen einer Standardlösung und einem Sonderdesign. Die Hauptsache ist, sie nicht nur als „Pumpe, sondern für Warmwasser“ zu betrachten. Hierbei handelt es sich um ein spezielles Gerät, das einen integrierten Ansatz vom Design bis zur täglichen Wartung erfordert. Und genau diesen Ansatz, der die Bereiche Forschung und Entwicklung, Produktion, Prüfung und Service vereint, versuchen wir bei Zhejiang Yangzijiang Pump Industry LLC bei jedem Auftrag umzusetzen, sei es eine Standardpumpe für einen Heizraum oder eine komplexe Einheit für eine Produktionslinie einer Chemiefabrik.