Situation
Umweltzonen erfordern die Reduktion von Schwefelemissionen, was bei Schiffen eine Treibstoffumschaltung von Heavy Fuel auf Marine Diesel Oil nötig macht
Kreuzfahrtschiffe mit DiamondFace-beschichteten Gleitringdichtungen
Zuverlässige Betriebssicherheit und lange Laufzeiten in der Schiffstechnik mit der DF-M7
Herausforderung
Mangelschmierung und sich ständig ändernde Betriebsbedingungen
Lösung
Signifikante Laufzeitverlängerung durch den Einsatz von DiamondFace-Technologie
In den Seegebieten von Nord- und Ostsee, dem Ärmelkanal und den Küstenregionen der USA und Kanadas wurden vor wenigen Jahren sog. ECA (Emission Controlled Areas) eingerichtet. Schiffe, die sich in diesen Gewässern aufhalten, müssen den ausgestoßenen Schwefelmassenanteil auf 0,1 % reduzieren. Während außerhalb dieser ECA als Brennstoff schweres Heizöl (HFO - Heavy Fuel Oil) verfeuert wird, schaltet man innerhalb der Umweltzonen und im Hafenbetrieb auf leichtes Heizöl (MDO - Marine Diesel Oil) mit geringerem Schwefelmassenanteil um.
Bei Kreuzfahrtschiffen mit oft täglich neuen Zwischenzielen tritt diese Treibstoffumschaltung besonders häufig auf. Maschinen und Komponenten werden sehr beansprucht, darunter die Boosterpumpen, die den Brennstoff vom Bunker unter Druck in die Schiffsmotoren fördern - und folglich auch die Gleitringdichtungen dieser Pumpen, die auf stabile Betriebsbedingungen und kontinuierliche Schmierung der Gleitflächen angewiesen sind.
Die zur Abdichtung der Pumpenwellen eingesetzten Dichtungen sind durch Mangelschmierung der Gleitflächen und die sich ständig ändernden Druck- und Temperaturverhältnisse extremen Belastungen ausgesetzt.
Neben den HFO/ MDO-Wechseln wirkt sich die Beschaffenheit des Schweröls negativ auf die erforderliche Schmierung der Dichtflächen und damit auf die Funktionssicherheit der Dichtungen aus: Während des HFO-Betriebs kann dem Brennstoff Wasserdampf beigemengt werden, um den Rußanteil im Abgas zu reduzieren, außerdem kann HFO nach gültigen Normen 30 % nicht näher definierte und damit potenziell die Dichtung beeinträchtigende Stoffe beinhalten. Zudem treten bei Treibstoffwechsel an den Boosterpumpen und den Dichtungen Temperatursprünge von ca. 70 °C (126 °F) auf.
Da bei den eingesetzten vertikalen Schraubenspindelpumpen die Einbaulage der Gleitringdichtungen oben ist, können auch Gasansammlungen im Dichtungsraum zu Mangelschmierung führen. Hinzu kommt, dass die Temperatureinsatzgrenzen der standardmäßig eingesetzten Nebendichtungen aus FKM (Fluor-Kautschuk) regelmäßig überschritten werden.
Die Betriebsbedingungen legen den Einsatz von Doppel-Gleitringdichtungen nahe. Wegen des begrenzten Einbauraumes ist dies jedoch oft nicht umsetzbar und aus Investitionsgründen unerwünscht.
So erreichten konventionelle Gleitringdichtungen eine begrenzte Laufzeit von 50 bis 500 Betriebsstunden, bis inakzeptable Leckagen auftraten. Dem gegenüber stand von Betreiberseite die Forderung nach einem MTBF von 8.000 Stunden.
Vorzeitiger Verschleiß der Gleitringdichtungen stellte damit Werften und Reeder von Kreuzfahrtschiffen seit Jahren vor große Probleme. Der unvermeidliche Tausch der Dichtungen sorgte immer wieder für großen Aufwand und Kosten bei der Instandhaltung.
Abb.: Rotierende Einheit einer EagleBurgmann Gleitringdichtung Typ M7: Millionenfach bewährte Wellenabdichtung mit universellen Einsatzmöglichkeiten.
EagleBurgmann DiamondFace ist der Schlüssel zur Lösung der Dichtungsprobleme. Die positiven Erfahrungen aus anderen Anwendungen, z.B. hohe Trockenlauftoleranz und signifikant verlängerte Laufzeiten, bestätigten sich auch in diesen Anwendungen sehr eindrucksvoll.
Die je vier Boosterpumpen der fünf Kreuzfahrtschiffe eines der weltweit größten Reeder wurden seit 2011 mit DiamondFace-beschichteten Einzel-Gleitringdichtungen vom Typ DF-M7S91 ausgerüstet. Während die Pumpen der ersten zwei Schiffe nachträglich umgebaut wurden, erfolgte der Einsatz der DF-M7S91 auf den drei anderen Schiffen bereits während des Baus in Papenburg/Deutschland.
Seit Inbetriebnahme arbeiten die 20 Dichtungen mit der Hightech-Beschichtung einwandfrei und ohne Beanstandung. Das Auftreten von massiver Leckage wurde eliminiert und auf ein Minimum reduziert. Begünstigt durch die außergewöhnlichen Trockenlaufeigenschaften und höchste chemische Beständigkeit von DiamondFace werden jetzt Laufzeiten der M7S91 bis zu 10.000 Stunden erreicht und zur Zufriedenheit des Betreibers bisher nie gekannte MTBF-Werte erzielt.
Abb.: EagleBurgmann Einzel-Gleitringdichtung DF-M7S91. Die Gleitflächen des rotierenden Gleitrings und des stationären Gegenrings sind diamantbeschichtet. Gelbe Teile = rotierend, blaue = stationär, graue = Gehäuse.
- Medium HFO: Heavy Fuel Oil HFO-380 (Standard)
- Temperatur: t = 115 °C (239 °F)
- Medium MDO: Diesel
- Temperatur: t = 50 °C (122 °F)
- Druck: p1 = ca. 6 bar (87 PSI)
- (Einlass 5,5 bar (79,7 PSI)
- Auslass 11,5 bar (166,7 PSI)
- Drehzahl: n = 1.750 min-1
DF-Gleitringdichtungen in der Schiffstechnik
Die Lösung für zuverlässige Betriebssicherheit und lange Laufzeiten von Gleitringdichtungen bei schwierigen Einsatzbedingungen
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.