Pumpen

Pumpen erzeugen eine Druckerhöhung, mittels welcher Flüssigkeiten innerhalb einer Anlage über Rohrleitungen bewegt werden. Es wird zwischen Strömungspumpen (Kreiselpumpen) und Verdrängerpumpen unterschieden. Für einen störungsfreien und nachhaltigen Betrieb bedürfen Pumpen der Einhaltung bestimmter Prozessbedingungen. Zu diesen Bedingungen zählen unter anderem der NPSH‑Wert (net positive suction head), der zulässige Strömungsbereich, die minimal und maximal verfügbare Förderhöhe sowie Temperatur- und Druckgrenzen.

Förderhöhe

Der Verlauf der Förderhöhe in Abhängigkeit der Fördermenge wird als Kennlinie der Pumpe bezeichnet. Innerhalb des zulässigen Strömungsbereichs nimmt die Förderhöhe Richtung zunehmender Fördermenge ab. Je flacher der Verlauf der Kennlinie, desto weniger ändert sich die Förderhöhe bei einer Änderung der Fördermenge. In der Regel werden flachere Kennlinien bevorzugt, da sie konstantere Druckbedingungen stromabwärts der Pumpe liefern, was vorteilhaft sein kann für ein stabiles Regelverhalten.

Zulässiger Strömungsbereich

Der zulässige Strömungsbereich bezeichnet den Bereich zwischen der minimal erforderlichen und maximal zulässigen Fördermenge, mit der die Pumpe langfristig, ohne Schaden zu nehmen, betrieben werden darf. Es kann sein, dass die Förderhöhe unterhalb der minimal erforderlichen Fördermenge mit weiter abnehmender Fördermenge nicht weiter steigend, sondern fallend verläuft. Da sichergestellt werden muss, dass die Pumpe nicht außerhalb des zulässigen Strömungsbereichs betrieben wird, ist dieser Umstand in der Regel nicht relevant. Falls jedoch die Druckseite bereits mit Druck beaufschlagt ist, kann es Schwierigkeiten beim Start der Pumpe geben. Die Pumpe kann in diesem Fall gewissermaßen daran gehindert werden, in den zulässigen Strömungsbereich einzutreten.

NPSH‑Wert

Der NPSH‑Wert wird in Metern ausgedrückt und beschreibt die Differenz zwischen dem Druck am Saugstutzen der Pumpe und dem Dampfdruck des Prozessmediums bei der gegebenen Betriebstemperatur. Es wird unterschieden zwischen verfügbarem Wert (NPSHA) und erforderlichem Wert (NPSHR). Der NPSHR‑Wert quantifiziert den saugseitigen Druckverlust innerhalb der Pumpe und wird vom Pumpenhersteller als Kurve über den gesamten zulässigen Strömungsbereich der Pumpe definiert. Es kann sein, dass der NPSHR‑Wert im mittleren Teil des zulässigen Strömungsbereichs am niedrigsten ist und von dort auf beide Seiten hin steigend verläuft, sowohl in Richtung zunehmender als auch abnehmender Fördermenge. Bei einer Unterschreitung des NPSHR‑Werts besteht die Gefahr von Kavitation, was zu Vibrationen, einer Reduktion der Förderhöhe oder Schäden an der Pumpe führen kann.

Kavitation

Kavitation bezeichnet einen schädigenden Prozess, in dessen Verlauf sich im Prozessmedium Dampfblasen bilden und anschließend schlagartig auflösen. Bei der schlagartigen Auflösung der Dampfblasen können Kräfte entstehen, welche Schäden am Material der Pumpe verursachen können. Kavitation kann auftreten, wenn der Druck des Prozessmediums unter den Dampfdruck bei der gegebenen Betriebstemperatur fällt. Das bedeutet, dass Maßnahmen zur Vermeidung von Kavitation sowohl den Betriebsdruck als auch die Betriebstemperatur berücksichtigen.