Pumpen werden gerne als die Arbeitspferde der Industrie bezeichnet. Ohne sie geht praktisch nichts. Ungeplante Anlagenstillstände durch den Ausfall kritischer Pumpen können erhebliche Kosten verursachen. Deshalb rücken Lösungen zur Störungsfrüherkennung und Condition Monitoring-Systeme immer mehr in den Mittelpunkt des Interesses von Betreibern und Instandhaltern.

Zeit für einen Paradigmenwechsel

Redundanzen waren und sind immer noch in vielen Fällen das Mittel der Wahl, um hohe Verfügbarkeiten zu gewährleisten. Aber: Dabei schlagen nicht nur die doppelten Anschaffungskosten zu Buche, das zweite Aggregat will auch installiert, in Betrieb genommen und regelmäßig gewartet werden. Heute gibt es wesentlich elegantere und letztendlich kostengünstigere Lösungen.

In der Chemischen Industrie haben mengenmäßig Kreiselpumpen nach wie vor die Nase vorn. Deshalb lohnt ein Blick auf deren kritische Bauteile und häufigste Ausfallursachen. Reaktive und zeitbasierte Instandhaltung war lange alternativlos. Fest steht jedoch: Auf lange Sicht lassen sich die hohen Anforderungen an die Instandhaltung nur durch einen zustandsabhängigen, vorausschauenden Ansatz erfüllen. Das Thema Condition Monitoring hat in den letzten Jahren deutlich Fahrt aufgenommen. Inzwischen sind verschiedenste Lösungen auf dem Markt.

Unter den Kreiselpumpen in der Chemiebranche dominiert die Chemienormpumpe mit dynamischer Wellendichtung. In der Häufigkeit der Anwendung folgen Magnetkupplungspumpe und Wassernormpumpe. Spaltrohrmotorpumpen bilden die kleinste Gruppe. Bei den weit verbreiteten Chemienormpumpen kommen als Wellendichtung in der Regel einfach- oder doppeltwirkende Gleitringdichtungen (GLRD) zum Einsatz. Es überwiegen flüssigkeitsgeschmierte GLRD; gasgeschmierte Modelle rangieren im einstelligen Prozentbereich.

„Übeltäter Nr. 1“

Die kritischen Bauteile einer Kreiselpumpe sind: GLRD, Lager (Wälzlager) und Laufrad (Spaltverschleiß). Zu den Top 3 der Ausfallursachen zählen hydraulische Störungen (Betrieb weit außerhalb des Optimums, Trockenlauf, unzulässige Kavitation, Gasmitförderung), mechanische Störungen (Rohrleitungsverspannungen, Ausrichtungsfehler) und tatsächlich Fehlbedienung (durch den Menschen und/oder aus dem Prozess).

Eine Überwachung der Lager (Schwingungen und Temperatur) steht bei den meisten Betreibern relativ weit oben auf der Wunschliste. Ganz oben steht jedoch die Überwachung der Wellenabdichtung, sprich GLRD. Denn sie nimmt Platz 1 auf dem Siegertreppchen ausfallkritischer Bauteile ein – ein echter Schwachpunkt. Man kann mit Fug und Recht behaupten, die dynamische Dichtung ist mit Abstand das empfindlichste Bauteil moderner Pumpen. Über drei Viertel der Störungen gehen auf ihr Konto. Um den Ausfallursachen auf den Grund zu gehen, ist die Kenntnis des Betriebszustandes unabdingbar. Gerade kleinere Aggregate, die in den Anwendungen den Löwenanteil ausmachen, sind in der Regel wenig instrumentiert.

Sensoren als Enabler

Generell ist es schwierig, etwas zu ändern, wenn es nicht messbar ist. Punkt. Sensoren gelten als Wegbereiter der Digitalisierung und damit auch des Condition Monitorings. Sie liefern alle wichtigen Parameter und ermöglichen eine sichere und bequeme Überwachung von GLRD – und das rund um die Uhr. Via App kann der Nutzer den Zustand der überwachten Pumpen (Prozessdruck und -temperatur, Geräteschwingungen sowie Oberflächentemperatur) im Auge behalten. Sobald die festgelegten Betriebsgrenzen überschritten werden, wird eine Warnmeldung verschickt. Die Auswertung der gesammelten Daten erlaubt es dem Betriebspersonal, vorbeugende Maßnahmen zur Verlängerung der Mean Time Between Repair (MTBR) zu ergreifen. Im Falle eines Falles gewinnt die Mannschaft durch die automatische Überwachung Zeit, um entsprechende Gegenmaßnahmen einzuleiten und ungeplante Ausfallzeiten zu verhindern.

Die Hersteller haben sich einiges einfallen lassen, zum Beispiel winzige Sensoren, die sich direkt in die GLRD integrieren lassen und die Dichtung selbst zum „Sensor“ machen. Spannende Entwicklungen zum Thema Störungsfrüherkennung/Condition Monitoring mit enormem Optimierungspotenzial, die es zu entdecken gilt – übrigens auch bei Verdrängern.

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Quelle: PUMPS & VALVES Dortmund

Autorin: Dr. Christine Eckert, freie Fachjournalistin