Die Quintuplex-Plungerpumpe mit separatem Industriegetriebe ist für wirklich schwere Aufgaben konzipiert. (Bild: Kamat)
Maximaler Druck: 3500 bar. Volumenstrom: bis 3939 Liter pro Minute. Motorleistung: 1200 Kilowatt. Das sind die zentralen Kennwerte der neuen Quintuplex-Plungerpumpe mit der Bezeichnung K 120000-5G, die Kamat Ende 2017 erstmals vorgestellt hat. Anlass für diese Entwicklung war der Wunsch der Anwender nach Hoch- beziehungsweise Höchstdruckpumpen mit möglichst großem Volumenstrom. Im Bergbau, in der Öl- und Gas-Industrie und bei der Entzunderung von gewalzten Stählen werden hohe Volumen-ströme benötigt. Hier kommen heute teilweise zehn bis fünfzehn baugleiche Pumpen zum Einsatz.
Fünf statt drei Plunger
Mit Blick auf Investitions-, Energie und Wartungskosten ist das eher unvorteilhaft. Deshalb hat Kamat in den vergangenen Jahren das vorhandene Programm der Triplex-Pumpen (mit drei Plungern) erstmals um zwei Quintuplex-Pumpen (mit fünf Plungern) und Motorleistungen von 530 und 800 Kilowatt erweitert.
Nötig war der Sprung von drei auf fünf Plungern, weil die Zylindergröße aus Gründen der Kavitation und Servicefreundlichkeit begrenzt ist. Beibehalten wurden die für Plungerpumpen des Herstellers typischen komplett ausgewuchteten Innenteile sowie die groß dimensionierten Kreuzköpfe. Die weiterentwickelte Konstruktion zeichnet sich durch geringe Pulsationen aus; dies trägt zu langer Lebensdauer der Hochdruckpumpe bei.
Ein weiteres Merkmal sowohl den Triplex- als auch den Quintuplex-Pumpen ist der sehr große Drehzahlbereich von zehn bis 100 Prozent je nach Stangenkraft und Öldruck. Bei der K120000-5G sind es sogar null bis 100 Prozent. Das schafft die Voraussetzung für Wirtschaftlichkeit im Teillastbetrieb.
Die Quintuplex-Pumpen unterscheiden sich von den Triplex-Pumpen durch die fünf Plunger und eine vierfache Lagerung der Kurbelwelle. Die Kurbelwelle der neuen Pumpe ist aufgrund ihrer Länge sogar sechsfach gelagert, und ihre Kreuzköpfe sind drucköl-geschmiert.
Separates Industriegetriebe erhöht Flexibilität
Die ersten Quintuplex-Pumpen mit 530 und 800 Kilowatt Motorleistung sind bereits er-folgreich im Einsatz. Ein grundlegender konstruktiver Unterschied zur ganz neuen 1200-Kilowatt-Pumpe ist das Antriebskonzept: Typischerweise verfügen Plungerpumpen dieses Herstellers über ein integriertes Getriebe mit Doppelschrägverzahnung aus eigener Fertigung. Bei der K 120000-5G entschied sich die Konstruktionsabteilung für ein In-dustriegetriebe mit separatem Gehäuse. Das senkt die Produktionskosten und erlaubt auch die einfache Anpassung der Untersetzung an die individuellen Anforderungen, auch nachträglich.
Die neue Pumpe wird mit zwei verschiedenen Kopftypen gefertigt. In der Ultrahochdruck-Ausführung stellt sie zum Beispiel maximal 158 Liter pro Minute bei einem Druck von 3500 bar bereit oder 407 Liter pro Minute bei 1530 bar. Wenn der Schwerpunkt der Anwender auf maximaler Förderleistung liegt, erreicht die Pumpe mit anderem Kopftyp maximal 3939 Liter pro Minute bei 115 (mit 900 Kilowatt) oder 155 bar (mit 1200 Kilowatt).
Eine Zielbranche des neuen Spitzenmodells der Plungerpumpen ist die Entzunderung von Walzstählen in Stahlwerken. Das frisch erzeugte Warmband wird auf Glühtemperatur gebracht und mit dem Hochdruck-Wasserstrahl beaufschlagt, um die oberste Schicht (Zunderschicht) abzutragen.
Weniger Pumpen benötigt
Üblich sind hier, genau wie im Bergbau, etwa im Strebausbau, Konstellationen mit drei Höchstdruckpumpen: ein Master, ein Slave und eine Standby-Pumpe. Dieses Konzept kann der Anwender nun selbst dann mit nur drei Pumpen abdecken, wenn sehr hohe Volumenströme bereitgestellt werden müssen, wie es insbesondere bei Entzunderungs-anlagen häufig der Fall ist. Hier lässt sich also die Anzahl der Pumpen reduzieren, und nach dem Prinzip der „Economy of scale“ auch der Energieverbrauch, die Ausfallwahr-scheinlichkeit und der Wartungsaufwand.
Prinzipiell reichen in solchen Einsatzfällen sogar zwei statt wie bisher drei Pumpen. Da die neuen Plungerpumpen laut Hersteller eine Verfügbarkeit von 98,9 Prozent erreicht kann der Anwender auf die Standby-Pumpe verzichten, wenn er nur zwanzig Stunden pro Jahr mit einer Pumpe auskommt. Basis hierfür ist ein zweimaliger Service pro Jahr, bei dem Verschleißteile wie Öldichtungen, Hochdruckdichtungen und Kupplungen aus-getauscht werden.
Auch wenn die „aufgelöste“ Bauweise mit separatem Industriegetriebe mehr Bauraum erfordert als die „kleineren“ Quintuplex-Pumpen mit integriertem Getriebe, ist die neue 1200-Kilowatt-Plungerpumpe immer noch kompakt. Und sie arbeitet energieeffizient: Plungerpumpen haben prinzipbedingt einen hohen Wirkungsgrad. Außerdem arbeiten sie geräusch- und vibrationsarm und lassen sich gut an den jeweiligen Volumenstrombedarf anpassen. Dabei wird der Förderstrom nicht in „Schwarz-weiß-Technik“ über Umlaufventile geregelt, sondern über eine elektronisch gesteuerte Drehzahländerung der Pumpe. Das reduziert den Verschleiß, weil Pumpe, Rohrleitungen und Ventile weniger belastet werden. do
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