So lassen sich Probleme mit Schwingungen bei Pumpen vermeiden

Ausgeprägte Schwingungen können zu Defekten und Störungen bei Pumpen führen. Durch Schwingungen verursachter Lärm kann ausserdem ein echtes Problem für die Mitarbeitenden sein. Hier teile ich meine Erfahrungen als Pumpenfachingenieur und zeige Lösungen auf, um Ärger mit Schwingungen bei Pumpen in den Griff zu bekommen.  

Ein Beitrag von Uwe Grochalla

Welche Probleme verursachen Schwingungen bei Pumpen? 

Ja, Schwingungen lassen sich nicht vollends vermeiden. Problematisch wird es immer dann, wenn Schwingungen bei Pumpenaggregaten oder Anlagen die zulässigen Toleranzbereiche überschreiten. Das kann einerseits zu Defekten an Bauteilen führen, was nach meinen Erfahrungen zu den häufigsten Ausfallursachen und Betriebsstörungen gehört. 

Andererseits sind Pumpen und Anlagen mit fehlender Schwingungsdämpfung für Mitarbeitende ein echter Störfaktor im Arbeitsalltag.

Störfaktor Lärm am Beispiel der Kehrichtverbrennungsanlage Limeco

Ein Beispiel aus dem Alltag zeigt, wie wichtig die Dämpfung von Schwingungen ist. In der Kehrrichtverbrennungsanlage (KVA) Limeco ging es darum, Vibrationen so weit zu vermeiden, dass die Mitarbeitenden des Verwaltungsgebäudes nicht von konstanten Geräuschen gestört werden. Geplant war die  Inbetriebnahme einer Fernwärmeauskopplung mit zwei grossen Pumpen (Q: 800m3/h, H:90, 315 kW Antriebsleistung)auf einem bestehenden Stahlbau. Es brauchte also eine sorgfältig berechnete Entkopplungslösung. Wir entschieden uns für eine Kreiselpumpe aus Duplexstahl des Herstellers SULZER mit einer extra schweren Stahl-Beton-Grundplatte. Dank passgenau hergestellter Federpakete eines weiteren Partners konnten wir die Pumpe vom Stahlbau entkoppeln  – und im Verwaltungsgebäude herrschte Ruhe.

Massnahmen, um Schwingungen bei Pumpen zu kontrollieren 

Die Ursachen für Schwingungen sind vielfältig. Die meisten Probleme lassen sich aber mit einer Überwachung der Technik und gezielten Massnahmen zur Steuerung der Maschinendynamik lösen. Genau darum kümmere ich mich als Vertriebsingenieur bei der schubag AG. Mein Fokus liegt dabei auf den Bereichen Überwachung und Diagnostik sowie Montage und Inbetriebnahme von Pumpen.  

Überwachung und Schwingungsdiagnostik von Pumpen

Erhöhte Schwingwerte sind oft ein erster Indikator für drohende technische Probleme. Daher lohnt sich eine permanente oder periodische Überwachung der Schwingungen. Für eine solche Schwingungsdiagnostik greife ich auf professionelle Messtechnik zurück, wie die Toolbox 4.0 des führenden Herstellers SH Tools. Die Software ist eine Art Frühwarnsystem für kritische Schwingungen. 

Besonders schädlich sind Schwingungen übrigens für Läger und Gleitringdichtungen. Das Überstrapazieren einzelner Bauteile zerstört Pumpen-Bauteile und verkürzt so im schlimmsten Fall die Lebensdauer einer Pumpe – gerade im Teillastbetrieb!

Inbetriebnahme und Montage von Pumpen

Probleme mit Schwingungen lassen sich in vielen Fällen auch durch eine fachmännische Inbetriebnahme und Montage der Pumpe präventiv entgegensteuern. Hervorzuheben sind meiner Erfahrung nach das Auswuchten von Laufrädern und eine optimale Anströmsituation der Laufradschaufeln. Wichtig ist aber auch die exakte Ausrichtung der Kupplung im kalten und heissen Zustand. 

Eine einwandfreie Entkoppelung der Pumpe von der Rohrleitung ist ebenfalls entscheidend. Dafür braucht es passende Kompensatoren und eine vorschriftsgemässe Befestigung der Pumpe auf dem Fundament. So ein Fundament kann übrigens auch mit zusätzlichen Federelementen oder mittels Sandfuge entkoppelt werden. 

Anschlüsse an Rohrleitungen

Bei Rohrleitungen ist unbedingt auf einen vorschriftsgemässen Anschluss an die Pumpe zu achten. Spannungsfreie Anschlüsse sowie Anström- und Beruhigungsstrecken steuern ungünstigen Verhältnissen an den Schaufeln und allfälliger Kavitation entgegen. 

Die Befestigung und Aufhängung von Rohrleitungen ist ausserdem so zu wählen, dass Temperaturausdehnungen und Druckbeaufschlagungen ausgeglichen und aufgefangen werden können. Druckstösse sind ein Problem, wenn Ventile schnell geschlossen oder Pumpen schnell ein- oder ausgeschaltet werden. Das führt in vielen Fällen zu hohen Druckspitzen, die wiederum kritische Schwingungen verursachen.

Fazit: Prävention und passgenaue Lösungen vermeiden Probleme mit Schwingungen 

Bei Schwingungen führen Überschreitungen zulässiger Toleranzbereiche zu Defekten an Bauteilen, die ungeplante Ausfälle und somit eine reduzierte Anlagenverfügbarkeit verursachen. Präventive Massnahmen und anwendungsspezifische Lösungen vermeiden Probleme. Dafür gilt es die Anschlüsse von Rohrleitungen genauso im Blick zu behalten, wie eine datengetriebene Diagnostik sowie eine professionelle Montage und Inbetriebnahme von Pumpen.

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