Situation
Neuauslegung einer Gleitringdichtung für die Antriebs- und Nichtantriebsseite der Pumpenwelle
Dichtet Wellen der Superlative ab
Geteilte Gleitringdichtungen für Hochleistungs-Speicherpumpe
Herausforderung
Großer Wellendurchmesser, extrem dynamische und statische Drücke, beengte Einbausituation
Lösung
Gleitringdichtung VGH, bei der alle Dichtungskomponenten geteilt sind
Im Gebirge Hohe Tauern in Österreich betreibt die Kärntner Elektrizitäts AG (KELAG) die Kraftwerksgruppe Fragant im Mölltal. Sie ist das Herzstück der Stromerzeugung des Unternehmens und ein Grundpfeiler für die sichere und zuverlässige Stromversorgung im Bundesland Kärnten.
Die Kraftwerksgruppe besteht aus sechs großen und mehreren kleineren Hochgebirgsspeichern, sieben Speicherkraftwerken und drei Laufkraftwerken. Die Gesamtleistung liegt bei ca. 474 MW, erzeugt werden jährlich ca. 840 Mio. KWh Strom.
Im Kraftwerk Innerfragant fördert die Speicherpumpe „Oschenik 1“ in Phasen geringer Netzauslastung Wasser in den 906 m höher gelegenen Speicher Oscheniksee. Bei hohem Strombedarf dient das Wasser dazu, Spitzen abzudecken.
Andritz Hydro, Graz, einer der führenden Anbieter von Ausrüstungen für Stromerzeugung durch Wasserkraft, erhielt von der KELAG den Auftrag, den Maschinensatz von Oschenik 1 zu erneuern und die Pumpe aus dem Jahr 1968 durch ein wesentlich leistungsstärkeres und größeres Modell zu ersetzen.
Das Oschenik-Pumpenprojekt umfasste Hydraulik, Konstruktion, Berechnung, Tests, Produktion, Montage und Inbetriebnahme. Vorgabe des Betreibers war eine erhebliche Steigerung der Effizienz, die zum Beispiel durch eine erhöhte Durchflussrate um ca. 18 % erreicht werden sollte. Dies wurde durch eine horizontal geteilte 6-stufige Speicherpumpe realisiert.
Einsatzparameter - Pumpe:
- Durchflussmenge: 3,32 m³/s
- man. Förderhöhe: 890 m
- Drehzahl: 750 min–1
- Leistung: Pmax = 36 MW
- Gehäuse-Drucktest: 225 bar (3.843 PSI)
- Auslegung für Betrieb: Jährlich 3.200 h mit ca. 274.000 Start/Stopp-Zyklen
- Lebensdauererwartung: 75 Jahre
Andritz Hydro beauftragte EagleBurgmann mit Auslegung, Berechnung, Produktion, Test und Montage je einer Gleitringdichtung auf der Antriebs- und Nichtantriebsseite der Pumpenwelle. Die vollgeteilte Dichtung der Baureihe HGH/VGH war für diese Anwendung die richtige Wahl.
Geteilte Gleitringdichtungen für Pumpen werden dort verwendet, wo die Montage der Dichtung schwierig ist. Die Dichtungen sind teilweise oder voll axial geteilt, so lassen sie sich direkt auf die Welle der komplett installierten Pumpe montieren. Bei der halbgeteilten EagleBurgmann HGH sind die Gehäuseteile geteilt und die Innenteile bei der Erstmontage ungeteilt. Bei der vollgeteilten EagleBurgmann VGH sind alle Dichtungskomponenten geteilt. Beide Dichtungstypen sind weltweit sehr zuverlässig in Großpumpen verschiedenster Wasserprojekte im Einsatz.
Die Gleitringdichtungen für die Oschenik-Speicherpumpe wurden anhand von FEM-Berechnungen neu ausgelegt und für die extrem dynamischen und statischen Drücke konstruktiv optimiert. Die typische Druckeinsatzgrenze der VGH liegt bei einem Durchmesser von 450 mm (17,72") bei 8 bar (116 PSI). Für die neue Speicherpumpe waren aber 50 bar (725 PSI) statisch bei einem Durchmesser von 560 mm (22,05") vorgegeben.
Eine besondere Herausforderung lag darin, das geteilte Dichtungsgehäuse und insbesondere die metallisch dichtende Trennfuge unter dem hohen Druck stabil zu halten. Das bedingte, Strukturmechanik (Dichtheit, Festigkeit, Schrauben, Verformung an den Trennfugen, usw.) und Gleitflächenauslegung (Abhebeverhalten, Leckage) in die aufwendigen Berechnungen einzubeziehen.
Einsatzparameter - Dichtung:
- Wellendurchmesser: 550 mm (21,65")
- Temperatur: +1 °C … +35 °C (+34 °F … +95 °F)
- Druck dynamisch: p = 27 … 42 bar (392 … 609 PSI)
- Anfahrdruck: 23 bar (334 PSI)
- Druck statisch: max. 50 bar (725 PSI)
- Drehzahl: 750 min–1
- Gleitgeschwindigkeit: vg = 23 m/s (75 ft/s)
Der Test der Dichtungen erfolgte auf dem großen Prüfstand von EagleBurgmann bei 27 … 42 bar (392 … 609 PSI) im dynamischen Betrieb bei 750 min–1 und statisch bei 50 bar (725 PSI). Im März 2016 gab der Kunde die Dichtungen frei.
Beide Dichtungen wurden im Dezember 2016 von EagleBurgmann-Monteuren aus Österreich und Deutschland installiert und im Januar 2017 gingen Pumpe und Dichtsystem in Betrieb.
Dichtungswerkstoffe:
- Gleit- und Gegenring: Siliziumkarbid (Q2)
- Metallische Teile: CrNi-Stahl 1.4301 (F)
- Dichtungsversorgung: Plan 32 (Zuführung sauberer Flüssigkeit von externer Quelle) und Plan 62 (Quench auf der Atmosphärenseite)
Weitere Referenzprojekte
Vereinigtes Königreich Großbritannien und Nordirland
10 Jahre Verlässlichkeit: Ausfallschutz für das Herzstück der britischen Gasversorgung
Reißt in Großbritannien die Gasversorgung ab, hat das elementare Auswirkungen: Bei Haushalten und Industriekunden fallen nicht nur Heizungen und Gasöfen aus, sondern seit dem Umstieg von Kohle- auf Erdgaskraftwerke auch der Strom. Die Unternehmen entlang der Wertschöpfungs- und Transportkette sind somit auf zuverlässige Technik angewiesen.
China, Festland
10 Jahre voraus
Zwischen Juni 2017 und März 2019 errichtete die Hengli Group in der chinesischen Hafenstadt Dalian einen integrierten Raffinerie- und Chemiekomplex, in dem jährlich 20 Millionen Tonnen Rohöl verarbeitet werden. EagleBurgmann beriet das Unternehmen Hengli bei der Auswahl der Gleitringdichtungen und Versorgungssysteme für die gesamte Anlage und lieferte mehr als 95 % der eingesetzten Komponenten.
Deutschland
100 Prozent bei 300 Grad
In Drehrohröfen geht es heiß zu, sehr heiß sogar. Bei der Herstellung von Zement zum Beispiel misst das Thermometer mehr als 1.000 Grad Celsius. Dichtsysteme von EagleBurgmann, einem Unternehmen der Freudenberg Gruppe und EKK, leisten unter diesen „feurigen“ Hochtemperatur-Bedingungen nachhaltige Beiträge für Umweltschutz, Energieeffizienz und Prozesssicherheit.
Deutschland
Abdichtung von Polymerdispersion (Latex)
Die Förderung von Latex stellt eine große Herausforderung für die, in den Pumpen und Reaktoren eingesetzten, Gleitringdichtungen dar. Eines der deutschen Service-Center von EagleBurgmann arbeitet mit dem Betreiber des Chemieparks Marl zusammen und liefert seit vielen Jahren individuelle Dichtungslösungen an den Chemie-Verbundstandort.
Kanada
Atomen bei der Arbeit zuschauen, um Reibung zu verstehen
Länder wie Kanada, Südkorea und Argentinien setzen bei der Energiegewinnung durch Kernkraft auf Schwerwasser-Reaktoren (auch: CANDUReaktoren von „Canada Deuterium Uranium“). Im Gegensatz zu den in Europa vorwiegend betriebenen Druck- und Siedewasserreaktoren können beim CANDU-Reaktor Brennelemente während des laufenden Betriebs ausgetauscht werden, wodurch sich die Reaktorverfügbarkeit erhöht.
Vereinigtes Königreich Großbritannien und Nordirland
Bereit für den Trockenlauf
Ständig wechselnde Betriebsbedingungen beanspruchen die Dichtungen von Pumpen in der Produktion von Antibiotika-Wirkstoffen extrem. DiamondFace-Technologie verlängert die Lebenszeit der Dichtungen deutlich und ermöglicht, durch Rationalisierung die Lagerkosten zu senken.