Fallstudie: Kundenspezifisches vertikales mehrstufiges Hochdruckpumpensystem

Ein langjähriger Kunde, der zuvor ein vertikales Pumpensystem von Grundfos nutzte, kam mit einer neuen und äußerst anspruchsvollen Anforderung auf uns zu. Der Kunde forderte eine Ersatzlösung, die eine Durchflussrate von 180–200 m³/h und eine Förderhöhe von 36–40 bar liefern kann und gleichzeitig alle benetzten Komponenten auf Edelstahl 316L umrüstet, um eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit bei Wasseraufbereitungsvorgängen zu gewährleisten. Diese Parameter überschreiten die standardmäßigen Industriebereiche und erfordern sowohl hydraulische Innovation als auch strukturelle Festigkeit.

 

Nach Eingang der Anfrage führten unsere F&E- und Technikteams eine umfassende technische Prüfung durch. Wir haben festgestellt, dass dies ein Standard istvertikale mehrstufige Kreiselpumpekonnte die hydraulischen Anforderungen nicht vollständig erfüllen. Daher wurde von Grund auf ein neues Modell entwickelt, das auf unserer größten bestehenden Rahmengröße basiert.

Das neue Design umfasste die Erhöhung der Anzahl der Diffusorstufen, die Optimierung der Laufradgeometrie für einen besseren Wirkungsgrad, die Verstärkung von Wellen und Kupplungen, um einem Druck von 40 bar standzuhalten, und die Gewährleistung vollständiger Kompatibilität mit der Konstruktion aus 316L-Edelstahl. Diese Konfiguration bot sowohl mechanische Robustheit als auch langfristige chemische Beständigkeit für den Dauerbetrieb in Wasseraufbereitungsumgebungen.

Nachdem der hydraulische Entwurf abgeschlossen war, führte das Ingenieurteam CFD-Simulationen und mechanische Spannungsanalysen durch, um die Leistung des Systems zu validieren. Mehrere Stufenkombinationen wurden evaluiert, um die optimale Balance zwischen Förderhöhe und Effizienz sicherzustellen. Nach mehreren Optimierungsrunden wurde die Konfiguration fertiggestellt, die 200 m³/h bei 38 bar erreicht.

Das neue kundenspezifische Modell wurde als CDLF200-6 + CDH200-6 bezeichnet und stellt eine vertikale mehrstufige Kreiselpumpe dar, die 200 Kubikmeter pro Stunde bei einer maximalen Förderhöhe von 40 bar fördert, wobei alle benetzten Teile aus Edelstahl 316L bestehen. Das Design umfasste erweiterte Diffusorabschnitte, präzisionsgewuchtete Rotoren und modulare Entladungsköpfe für eine einfachere Wartung. Dem Kunden wurden vollständige 3D-Zeichnungen und Leistungskurven zur Prüfung vorgelegt, und nach mehreren Bestätigungsrunden wurde der Entwurf für die Produktion freigegeben.

CFD-Simulationen und interne hydraulische Berechnungen validierten die Förderhöhenverstärkung, den Wirkungsgrad und das NPSH-Verhalten der Stufe.{0}}D-Modelle, Montagezeichnungen und Leistungskurven wurden zur Überprüfung herausgegeben. Nach mehreren technischen Austauschen genehmigte der Kunde die CDLF200-6 + CDH200-6-Konfiguration mit den folgenden Zielen im Betrieb: 190–200 m³/h, 38–40 bar, mit NPSH-Marge größer oder gleich 1,0 m.

Wichtige Konstruktionshinweise: verlängerter Diffusorabschnitt, präzisionsausgewuchtete Rotoren (ISO G2,5), Kartuschen-Gleitringdichtungen (SiC/SiC, Viton) und ein modularer Auslasskopf zur Vereinfachung der Wartung. Alle medienberührten Teile bestehen aus Edelstahl 316L.

Nach der Freigabe begann die Produktion unter strikter Einhaltung von Qualitätsstandards. Alle 316L-Materialien wurden vor der Bearbeitung einem PMI-Test unterzogen. Die Schweißvorgänge wurden mit WIG mit Argon-Rückspülung durchgeführt, um Oxidation zu verhindern, gefolgt von einer Oberflächenpassivierung. Die Bearbeitungsgenauigkeit wurde innerhalb von 0,03 mm TIR gehalten und alle rotierenden Baugruppen wurden gemäß den ISO 1940 G2.5-Standards dynamisch ausgewuchtet.

Drucktragende Komponenten wurden hydrostatisch mit dem 1,5-fachen Auslegungsdruck (60 bar) getestet. An mehreren Kontrollpunkten wurden Maß- und Montageprüfungen durchgeführt, um die Konzentrizität und die richtigen Abstände sicherzustellen. Jede Pumpe wurde vor der Endmontage einem Leerlauftest und einer Prüfung der elektrischen Isolierung unterzogen.

Mechanische Montage

• Stufenstapelung: Jedes Laufrad, jeder Diffusor und jede Hülse wurde vermessen und aufgezeichnet; Der Laufrad-Diffusor-Abstand wurde gemäß Spezifikation eingestellt.
• Rotoraufbau: Verschleißringe gemessen und angepasst; Axialschwimmer konfiguriert; Passfedern passen auf Toleranz.
• Lagereinbau: beheizter Einbau zur Vermeidung von Brinellbildung; Vorspannung durch Endspielmessung überprüft.
• Gleitringdichtung: Patronendichtung montiert mit Einstellklammern; Spülung der Dichtungskammer beibehalten.
• Entladungskopf und Basis: Modularer Rahmen, ausgerichtet auf den Bezugspunkt; Hebeösen geprüft und gekennzeichnet.

Elektrik und Steuerung

• Motorverkabelung: Phasenfolge überprüft; Isolationswiderstand > 100 MΩ bei 500 V.
• Instrumentierung: Druckanschlüsse am Saug-/Druckanschluss, PT100 auf Lagern und Schwingungsaufnehmer montiert auf DE/NDE.
• Steuerlogik: unterstützt Wechselbetrieb, paralleles Boosten, Sanftanlauf/VFD und Schutzverriegelungen (Trockenlauf, Übertemperatur, Übervibration).

Laserausrichtung

• Kaltausrichtung mit Laserwerkzeug durchgeführt; Endversatz kleiner oder gleich 0,03 mm und Winkligkeit innerhalb der Toleranz.
• Dokumentierter Wärmeausdehnungsausgleich für die Heißausrichtung vor Ort.

1) Prüfungen vor dem Test

• Öl-/Fettstand bestätigt; Kupplungen geschützt; Alle Messgeräte kalibriert (rückverfolgbare Zertifikate).
• Ansaugung geflutet, System entlüftet; Drehung überprüft; Not-Aus getestet.

2) Überprüfung der hydraulischen Leistungskurve

Jede vertikale mehrstufige Kreiselpumpe wurde an mehreren Punkten getestet, um die H-Q-Kurve abzubilden. Repräsentative Ergebnisse:
• 70 % Durchfluss (~140 m³/h): Förderhöhe ≈ 41,5 bar; Effizienz innerhalb des vorhergesagten Bandes.
• 100 % Durchfluss (~190 m³/h): Förderhöhe ≈ 38,2 bar; Leistungsaufnahme nominal; BEP kurz vor dem Dienst.
• 120 % Durchfluss (~225 m³/h): Förderhöhe ≈ 34,6 bar; Stabiler Betrieb, keine beginnende Kavitation.
Die Ergebnisse blieben innerhalb von ±3 % der Designvorhersagen.

3) Druckintegrität und Leckage

• Hydrostatischer Test bei 60 bar für 30 Minuten an Gehäuse und Druckkopf-keine Leckage oder bleibende Verformung.
• Statischer Halt der Gleitringdichtung: Die Trockeninspektion nach dem Test bestätigte, dass keine sichtbare Leckage vorliegt.

4) Vibrations- und Akustikgrenzen

• Vibration: Weniger als oder gleich 4,3 mm/s bei 100 % Betrieb (ISO 10816-konform).
• Lärm: < 85 dB(A) bei 1 m; Lagertemperaturen durchgehend stabil.

5) NPSH und Kavitationsspielraum

• Bei induziertem Saughub und gedrosselten Tests überstieg der verfügbare NPSH-Wert den erforderlichen Wert um mehr als oder gleich 1,0 m. Keine Kavitationssignatur im Schwingungsspektrum.

6) Ausdauer und Parallellauf

• Dauerbetrieb: 3 Stunden im Betrieb mit regelmäßigen Messwerten alle 15 Minuten-Drücke, Durchflussmengen, Vibrationen, Lagertemperaturen sind alle stabil.
• Parallelmodus: CDLF200-6 und CDH200-6 werden gleichzeitig betrieben; Druckstabilität und Durchflussverteilung im Sammelrohr verifiziert.
• Verriegelungen: Trockenlauf, Übervibration, Übertemperatur und Notabschaltung getestet und aufgezeichnet.

Leistungen

• FAT-Bericht (H-Q-Daten, Vibrationsprotokolle, Messgerätekalibrierungsblätter), HD-Testvideos (Montage + Leistung) und Wartungscheckliste.

Vor dem Verpacken besuchte der Kunde unsere Fabrik in China zur Inspektion vor dem Versand. Gemeinsam mit unseren Ingenieuren überprüften sie die mechanische Konstruktion, die Oberflächenbeschaffenheit und die Testprotokolle. Vor Ort wurden stichprobenartige Drucktests wiederholt. Der Kunde zeigte sich sehr zufrieden mit der Bauqualität und der Vollständigkeit der Dokumentation.

 

Angesichts des Gesamtgewichts (ca. 3,5 Tonnen) und der Stellfläche war ein vollständiger Versand der Baugruppe unpraktisch. Jede vertikale mehrstufige Kreiselpumpe wurde separat in maßgefertigten ISPM-15-Holzkisten mit verstärktem Boden verpackt. Zu den Schutzmaßnahmen gehörten VCI-Verpackung, Trockenmittel, Feuchtigkeitsindikatoren und Stoß-/Neigungsmonitore. Elektrische Anschlüsse wurden versiegelt; Alle Kisten waren deutlich mit Seriennummern, Bruttogewicht und Handhabungssymbolen gekennzeichnet. Der Lieferung lag eine Dokumentation-FAT-Berichte, Materialzertifikate, Installationszeichnungen und Handbücher- bei.

 

Wir haben eine Kurzanleitung, eine Liste der empfohlenen Ersatzteile, einen Schmierplan und Anweisungen zur Ausrichtung bereitgestellt. Für Arbeiten vor Ort bieten wir Live-Videounterstützung für den Zusammenbau und die Erstinbetriebnahme an. Mit SAT (Site Acceptance Test) können Betriebspunktüberprüfungen, Parallelschaltungen und Alarmlogikprüfungen wiederholt werden.

Die Doppelpumpenlösung CDLF200-6 + CDH200-6 erfüllte die geforderten Ziele von 180–200 m³/h und 36–40 bar mit einem robusten, wartbaren Design. Das Projekt zeigt unsere Fähigkeit, maßgeschneiderte, vertikale mehrstufige Hochdruckpumpensysteme für Wasseraufbereitungsanwendungen zu liefern.