Wie eine Systemanalyse den nachhaltigen Betrieb von Pumpen und Armaturen sichert

Da die Preise für Energie kontinuierlich steigen und bei vielen industriellen Prozessen inzwischen einen der größten Kostenfaktoren darstellen, ist der effiziente Betrieb einer Anlage schon aus rein betriebswirtschaftlicher Sicht absolut sinnvoll. Doch nicht nur: In Zeiten des Klimawandels werden sich Unternehmen zunehmend ihrer ökologischen Verantwortung bewusst und bemühen sich darum, ihre CO2-Emmissionen zu senken – mithilfe eines möglichst geringen Energieverbrauchs.

Laut der bundesweiten Initiative EnergieEffizienz der Deutschen Energie-Agentur lassen sich die größten Einspareffekte bei Pumpensystemen erzielen, indem energiebetriebene Systeme im Ganzen optimiert werden anstatt nur einzelne Systemkomponenten wie beispielsweise Frequenzumrichter, Elektromotor, Getriebe, Pumpe und Rohrleitung oder Mess- und Regelsystem isoliert zu betrachten. Der nichtbestimmungsgemäße Betrieb komplexer Komponenten kann die Energie- und Wartungskosten und somit die gesamten Lebenszykluskosten (TCO) des Systems maßgeblich beeinflussen.

Was passiert bei der Systemanalyse einer Pumpenanlage?

Unabhängig vom Anwendungsbereich – ob Energie, Industrie, Wasser oder Abwasser – wird im Rahmen einer Systemanalyse das tatsächliche Lastkollektiv der Pumpen mittels Datenlogger aufgenommen. Die Messdaten werden anschließend von erfahrenen Projektingenieuren bewertet und mit dem Auslegungszustand der Pumpen verglichen. Hierdurch können Einsparpotenziale identifiziert (Energieeffizienzanalyse) und Ursachen von Schäden erkannt werden (Schadensanalyse). 

Die Energieeffizienzanalyse

Eine Energieeffizienzanalyse zeigt die Optimierungspotenziale eines Pumpensystems auf, um eine Reduzierung von Energiekosten und -verbrauch systematisch und zielgerichtet durchführen zu können. Sie umfasst eine Beurteilung aller Energieverbraucher, das Aufspüren von Einsparpotenzialen und das Erarbeiten von Verbesserungsvorschlägen zur Steigerung der Energieeffizienz. Aufgrund der Komplexität heutiger Anlagensysteme sollte dabei auf fachkundige Unterstützung zurückgegriffen werden.

Aus der Energieeffizienzanalyse sollte ein klares Energiesparkonzept abgeleitet werden, das alle erforderlichen Maßnahmen umfasst und als Grundlage für die Investitionsentscheidung dient. Dieses Konzept sollte für die kommenden Jahre die Unternehmensentscheidungen beeinflussen, prägen und lenken.

Die Schadensanalyse

Die Aufgabe der Schadensanalyse ist es, mit geeigneten Methoden Schäden zu untersuchen, um die Schadensursache(n) zu identifizieren. Aus den aus der Schadensanalyse gewonnenen Erkenntnissen werden Maßnahmen zur zukünftigen Schadensprävention und Verbesserung der Anlagenverfügbarkeit abgeleitet. Darüber hinaus können die Ergebnisse aus der Schadensanalyse für die Verbesserung und Optimierung der Betriebsweise und z. B. der Werkstoffauswahl herangezogen werden.

Bei einer Schadensanalyse messen und bewerten Experten Prozess- und Schwingungsdaten, arbeiten sich in Prozessabläufe ein und begutachten defekte Bauteile und Maschinen. Gerade diese komplexe Betrachtung der Zusammenhänge ermöglicht die Ableitung profunder Handlungsempfehlungen. Dann gilt es bei der anschließenden Reparatur bzw. Instandsetzung langjährige Erfahrungen mit moderner Fertigungstechnologie zu kombinieren.

Best Practice: Systemanalyse einer Pumpenanlage in einem Stahlwerk

Im Rahmen einer ganzheitlichen Systemanalyse nahm KSB die Pumpenanlage eines Stahlwerks unter die Lupe. Dabei stellte sich heraus, dass in dem Werk sechs parallel installierte Umwälzpumpen mit konstanter Drehzahl im Kühlwasserkreislauf bei gleichzeitig schwankender Anlagenlast arbeiteten. Die Regelung der Pumpen erfolgte dauerhaft durch Drosselung der enddruckseitigen Armaturen. Außerdem konnte durch die Systemanalyse ein ausgeprägter Verschleiß an den Pumpen, verbunden mit erhöhten Schwingungen, identifiziert werden. Im Hinblick auf einen zukünftig wirtschaftlichen Betrieb empfahl KSB die Verwendung einer intelligenten Pumpenregelung als Ersatz der aktuellen Drosselregelung. Weiterhin wurde zur Wirkungsgradsteigerung die Installation von Neupumpen empfohlen, da eine wirtschaftliche Instandsetzung der Bestandspumpen nicht möglich war.

Vor der Systemanalyse und den technischen Optimierungen beliefen sich die Energiekosten des Stahlwerks auf 213.772 € im Jahr. Nach der Drehzahloptimierung halbierten sich die Energiekosten pro Jahr auf 105.065 €. Das entspricht einer Einsparung in Höhe von 51 Prozent. 

Damit ging auch eine deutliche Reduzierung der CO2-Emissionen einher. So trug die Systemanalyse nicht nur zu einer deutlichen Verbesserung der Unternehmens- sondern auch der so wichtigen Öko-Bilanz bei!