TCO fest im Griff – gute Planung ist alles!

Mit guter Planung lässt sich die TCO über die Lebensdauer eines Pumpensystems reduzieren. Dies kann auf unterschiedliche Weise erreicht werden. Dabei ist es unerlässlich, die Pumpe genau auf die Anwendung abzustimmen. Analysen der Pumpen-Performance bei vorhandenen Anwendungen sollten, wenn möglich, ebenfalls Teil des Auslegungsprozesses sein. Pumpen werden von Anwendern häufig sicherheitshalber überdimensioniert, ein Fehler, der maßgeblich zum überhöhten Energieverbrauch beiträgt.

Wie können wir die Effizienz verbessern?

Für die Verbesserung der Betriebseffizienz einer Pumpe gibt es keine allgemeingültige Lösung oder Antwort, da sich eine Vielzahl von Faktoren auf ihre Leistung auswirken, sobald sie installiert und in Betrieb genommen ist. Was der Pumpenhersteller tun kann, ist ein Pumpensystem zu entwickeln, das ein Optimum an Einrichtungen und Komponenten zur Energieeinsparung nutzt, sowie den Kunden bei der Pumpenauslegung und im Spezifikationsstadium zu unterstützen.

Effizienz: Reduzierung der Kosten bei gleichzeitiger Optimierung von Drehzahl und Qualität. Effizienz: Reduzierung der Kosten bei gleichzeitiger Optimierung von Drehzahl und Qualität.

Energieverschwendung vermeiden

Der Wirkungsgrad der Hydraulikteile muss exakt an die geforderte Leistung angepasst werden. Der Durchmesser des Laufrads ist ein spezifisches Beispiel für ein Hydraulikelement, das die Leistung beeinflussen kann. Überdimensionierte Laufräder vergeuden Energie. Daher kann durch das Abdrehen des Laufrads zur exakten Erzielung der geforderten Fördermenge eine Energieeinsparung von bis zu 10 % erreicht werden. Darüber hinaus können so die Wartungskosten gesenkt und die Lebensdauer verlängert werden.

Regeln Sie die Drehzahl Ihrer Pumpen

Ein weiteres Thema ist die Pumpendrehzahl. Die Drehzahlregelung der Pumpe bietet zwar das mit Abstand größte Einsparpotenzial, aber es ist noch lange nicht gängige Praxis, die Leistungsaufnahme an den tatsächlichen Bedarf anzupassen. Die Technik zur exakten Anpassung der Pumpendrehzahl an die geforderte Förderleistung ist vorhanden. Ein drehzahlgeregelter Antrieb (auch frequenzgeregelter Antrieb genannt) bietet eine dynamische förderstromabhängie Sollwertnachführung, die zu zusätzlichen Einsparungen im Teillastbetrieb führt. Ein weiterer Ansatz ist die Verwendung eines Drosselventils. Drehzahlgeregelte Antriebe können jedoch den Stromverbrauch um bis zu 60 % reduzieren, und vorhandene Einrichtungen können mit dem motormontierten PumpDrive-Frequenzumrichter von KSB nachgerüstet werden. Bei im Dauerbetrieb laufenden Pumpen amortisieren sich die für den drehzahlgeregelten Antrieb anfallenden Investitionskosten sehr schnell durch die Energieeinsparungen.

Effizienz als Serviceleistung

Der SES System Effizienz Service® von KSB bietet den Kunden die Möglichkeit, potenzielle Energieeinsparungen bei ihren Pumpen und den dazugehörigen System genau zu identifizieren und idealerweise voll auszuschöpfen. SES ist ein umfassendes Programm, das die Leistung der Pumpe im Betriebsumfeld der Maschine analysiert. Kunden können so systematisch das volle Potenzial ihrer Energieeinsparungsmöglichkeiten ausnutzen: Einsparungen zwischen 20 und 40 % sind eher die Regel als die Ausnahme.

Der Punkt besten Wirkungsgrads (BEP)

Alle Pumpen verfügen über einen Punkt besten Wirkungsgrads (Best Efficiency Point, BEP). Dabei handelt es sich um die Kombination aus Förderhöhe und Fördermenge, bei der die Pumpe am effizientesten arbeitet. Der Betrieb der Pumpe im oder nahe am BEP vermeidet Probleme mit Kavitation oder Schwingungen – Probleme, die Laufraderosion oder einen beschleunigten Verschleiß der Lager und Dichtungen verursachen können. Die Auslegung eines Pumpenaggregats mit einem BEP nahe am gewünschten Betriebspunkt der Anlage kann langfristig zu einer Reduzierung der Betriebs- und Wartungskosten beitragen. Zahlreiche Wasserpumpen von KSB stehen in fein abgestuften Leistungsrastern zur Verfügung und ermöglichen dadurch die Auswahl einer Pumpe, deren BEP nahe am gewünschten Betriebspunkt der Anwendung liegt.

Messen mittels PumpMeter

Ein bewährter Effizienz-Service wie der SES von KSB verwendet hochentwickelte Mess- und Datenerfassungseinrichtungen, um das tatsächliche Lastprofil der Pumpe zu erfassen und mit deren Auslegungsbedingungen abzugleichen. Der PumpMeter von KSB misst den Saugdruck, den Enddruck, den Differenzdruck und die Förderhöhe. Die Analyse dieser Werte ergibt eine Pumpenkurve, die den Betriebsbereich veranschaulicht und ein Lastprofil der Pumpe. Anhand des Lastprofils können der Hersteller/Lieferant der Pumpe und der Anwender überprüfen, ob die Pumpe kostensparend arbeitet oder die Verfügbarkeit der Pumpe beeinträchtigt ist. Dies erlaubt:

  • die Identifizierung von Einsparungspotenzialen (Analyse der Energieeffizienz) und
  • die Identifizierung von Ursachen für festgestellte Schäden (Schadensanalyse).

Bei Messungen vor Ort mit Instrumenten, die mit einem Datenlogger verbunden sind, wird ein Betriebsprotokoll über die Prozess- und Schwingungsgrößen aufgenommen, das dabei hilft, die Betriebseigenschaften der Pumpe festzustellen. Über eine mobile Leistungsmessung im Schaltschrank kann die Wirkleistung der Pumpe bestimmt werden, unabhängig von deren Standort.
 

In der Reduzierung der Energiekosten liegt das größte Einsparpotenzial

Pumpen sind Anlagenkomponenten mit einem hohen Stromverbrauch, der typischerweise um 32 % der TCO ausmacht. Hier zeigt sich ein hohes Einsparpotenzial. Das „Fluid Future“-Konzept von KSB zeigt auf, wo diese Einsparungen erzielt werden können. Dieses „allumfassende“ Konzept funktioniert auf mehreren Ebenen.
Was den Antrieb anbelangt, so kann der Motor der Pumpeneinheit ca. 10 % einsparen. Durch Arbeit an der Optimierung der hydraulischen Effizienz von Pumpen können Einsparungen von 20 % erzielt werden. Durch eine Analyse und Optimierung des gesamten Kreislaufs kann sich das Einsparpotenzial auf bis zu 60% erhöhen!

Kosteneinsparungspotenziale bei Pumpensystemen. Kosteneinsparungspotenziale bei Pumpensystemen.

Die vier Phasen von Fluid Future

Fluid Future comprises four phases:

  1.  Analyse des vorhandenen hydraulischen Systems und Ermittlung des Lastverhaltens
  2. Auslegung der adaptierten Lösung (Hydraulik, Antrieb, Automation) anhand der erfassten Daten
  3. Monitoring der Anlage und/oder Inbetriebnahme durch KSB-Service-Spezialisten
  4. Ausstattung der Anlage mit Technologien, die zur ihrer Energieeffizienz beitragen. Beispiele dafür sind der Reluktanzmotor SuPremE® (IE5), das Drehzahlregelsystem PumpDrive 2 sowie der intelligente Druckaufnehmer PumpMeter.

Zu Teil 1: Grundlagen der Total Cost of Ownership bei Pumpensystemen in der Wasserwirtschaft

Zu Teil 3: Das Thema Motor – innovative Technologie zahlt sich aus

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