Verfügbarkeit von Pumpen im Anlagenbetrieb im Hinblick auf das Betriebsverhalten von ausfallkritischen Bauteilen

Pumpenausfälle führen bei Betreibern verfahrenstechnischer Anlagen oft zu Prozessausfallkosten, die den Wert der Pumpe selbst übersteigen. Um die Verfügbarkeit der Gesamtanlage sicherzustellen, wurden und werden kritische Pumpen redundant ausgelegt und betrieben. Dabei wird sowohl auf die kalte als auch auf die warme Redundanz zurückgegriffen. Zusätzlich werden seit den letzten 15 Jahren vermehrt Störungsfrüherkennungssysteme, sowohl von Pumpenherstellern selbst, als auch von Anbietern für Diagnosesysteme, vertrieben. Die Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Störungsfrüherkennung sind vielfältig. Arbeiten zur Überwachung verschiedener Störungen an unterschiedlichen Pumpentypen sind verfasst worden. Angaben zur Abtastrate eines Überwachungssystems zur Störungsdiagnose im Hinblick auf einen Schadenseintritt sind in der Literatur jedoch nicht genannt. Ebenfalls fehlt oft eine Aussage über den Zeitraum vom ersten Auftreten der Störung bis ein Schaden an der Pumpe und vor allem an dem ausfallkritischen Bauteil der Gleitringdichtung eintritt. Das Ziel dieser Forschungsarbeit bestand darin, die Auswirkung zweier Störungen auf den Pumpenbetrieb im Hinblick auf das Betriebsverhalten der Gleitringdichtung zu untersuchen. Dazu wurden Versuchspumpen gezielt mit den Störungen Gasmitförderung bzw. Blockade beaufschlagt. Gasmitförderung führt zur Ansammlung von Gas im hinteren Radseitenraum, das sich ab einer bestimmten Menge zu einem stabilen Gasschlauch um die Wellenmitte zentriert. Danach kann die entstehende Reibungswärme der Dichtflächen der Gleitringdichtung nicht ausreichend abgeführt werden und diese beginnt trockenzulaufen, was im schlimmsten Fall zu einem Schaden führt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Auswirkung von Gasgehalten zwischen 1% und 8% in den Betriebspunkten q=0,6 bis q=1,4 auf die Zeit bis zum Erreichen einer kritischen Gleitringdichtungstemperatur untersucht. Durch die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Messungen zur Blockade konnte der Unterschied vier verschiedener Varianten (mit und ohne Isolierung sowie mit und ohne Drehzahlreduzierung) bei drei Störungsformen der Blockade (saug-, druck- sowie saug- und druckseitige) herausgearbeitet werden. Die Darstellung der Ergebnisse ist auf die Ausfallzeiten der Gleitringdichtung fokussiert, deren Kenntnis es ermöglicht Überwachungssysteme hinsichtlich Abtastrate und resultierender Restlaufzeiten zu optimieren. Die Frage ob nach Auftreten einer Störung noch aktiv in den Pumpenbetrieb eingegriffen werden kann, um einen Schaden abzuwenden, stand bei den Versuchen ebenso im Fokus.