Kamprath-Reihe Dipl.-Ing. Walter Wagner Kreiselpumpen und Kreiselpumpenanlagen 3., überarbeitete und erweiterte Auflage Vogel Buchverlag
Inhaltsverzeichnis Vorwort 5 1 Einleitung 11 1.1 Allgemeines 11 1.2 Aufbau und Wirkungsweise 11 1.3 Einsatzbereiche 13 1.4 Betriebsbedingungen 13 1.4.1 Eigenschaften des Fördermediums 13 1.4.2 Förderaufgabe 14 1.5 Bildzeichen 14 2 Strömungstechnische Grundlagen 15 2.1 Kontinuitä'tsgleichung 15 2.2 Energiegleichung 15 2.2.1 Kinetische Energie 15 2.2.2 Potentielle Energie 16 2.2.3 Druckenergie 17 2.2.4 Innere Energie 17 2.2.5 Bernoullische Gleichung 17 2.3 Definition von Druck in einer Strömung 18 2.3.1 Gesamtdruck p^ 18 2.3.2 Kinetischer Druck (dynamischer Druck) p dyn 19 2.4 Impulsgleichung 19 2.4.1 Impulsstrommoment (Drehimpuls) 20 2.5 Pumpenhauptgleichung 21 2.6 Drosselkurve 22 2.7 Spezifische Drehzahl 23 2.7.1 Schnelläufigkeit K 25 2.8 Festlegung des Laufradaußendurchmessers 25 2.8.1 Laufradformen 26 2.9 Ahnlichkeitsbeziehungen 28 2.9.1 Förderstrom Q 28 2.9.2 Förderhöhe H 29 2.9.3 Leistung P 29 3 Kenndaten von Kreiselpumpen 31 3.1 Förderstrom Q 31 3.2 Förderhöhe H 32 3.2.1 Festlegung der Förderhöhe durch Pumpendaten 32 3.2.2 Festlegung der Förderhöhe durch Anlagendaten 34 3.3 Leistung P 35 3.3.1 Förderleistung P Q 35 3.3.2 Leistungsbedarf P 35 3.3.3 Ermittlung der Motorleistung P M 36 3.4 Wirkungsgrad r\ 37 3.5 Drehzahl n 37 3.6 Auswahl der Pumpengröße 38 4 Kennfelder und Regelung 45 4.1 Grundkennlinien 45 4.2 Änderung der Drehzahl 49 4.3 Änderung des Laufraddurchmessers 51 4.4 Zuschärfen der Schaufelenden 53
4.5 Vordrallregelung 54 4.6 Laufschaufelverstellung 55 4.7 Beeinflussung der Steigung der Kennlinie H(ß) durch den Einbau einer Blendenscheibe zwischen Druckstutzen und Druckleitung 55 4.8 Bypass-Regelung 59 4.9 Leistungsvergleich der verschiedenen Regelarten 59 4.10 Mindestförderstrom 59 4.10.1 Zulässiger Temperaturanstieg 61 4.11 Serienschaltung und Parallelschaltung 62 4.11.1 Serienschaltung 62 4.11.2 Parallelschaltung 63 5 Förderung von Flüssigkeiten, deren Eigenschaften von Wasser abweichen 65 5.1 Förderung viskoser Flüssigkeiten 65 5.2 Förderung von Flüssigkeits-Gas-Gemischen 68 5.3 Förderung von Stoffsuspensionen 71 5.4 Förderung von Feststoffen 72 6 Saugverhalten 77 6.1 Einleitung 77 6.2 Haitedruckhöhe (NPSH-Wert) 78 6.2.1 NPSH-Wert der Anlage (NPSHA) 78 6.2.2 NPSH-Wert der Pumpe (NPSHR) 81 6.2.3 Gebrauchsgleichungen für den NPSH-Wert der Anlage bei kaltem Wasser und horizontal aufgestellten Normpumpen 83 6.2.4 Abschätzen des NPSH-Wertes der Pumpe 84 6.3 Maximal zulässige Aufstellungshöhe H VKt/vm% 85 6.4 Gasausscheidung 86 6.5 Werkstofffragen 86 6.6 Kavitationsversuche 86 6.7 Maßnahmen zur Vermeidung von Kavitation 88 6.8 Anordnung der Saugleitung 89 6.9 Gestaltung des Pumpensumpfes 91 6.10 Auslegung der Entlüftungspumpen 92 7 Anlagenkennlinie und Betriebspunkt 99 7.1 Einleitung 99 7.2 Bestimmung der Rohrleitungskennlinie 101 7.3 Verlusthöhenberechnung 103 7.3.1 Druckverlust in geraden Rohrleitungen 103 7.3.2 Vereinfachte Druckverlustberechnung 103 7.3.3 Beachtungspunkte zur Druckverlustberechnung in Rohren 108 7.3.4 Druckverlust in Rohreinbauelementen (Einzelwiderstände) HO 7.4 Parallel- und Hintereinanderschaltung von Rohrleitungen 117 7.4.1 Parallelschaltung 117 7.4.2 Hintereinanderschaltung (Reihenschaltung) 118 7.5 Betrieb von Kreiselpumpen in verzweigten Rohrleitungen 119 7.5.1 Verzweigte Druckleitung und eine Kreiselpumpe 119 7.5.2 Parallelbetrieb von Kreiselpumpen mit gemeinsamer Rohrleitung 120 7.5.3 Parallelbetrieb von Kreiselpumpen mit getrennten und gemeinsamen Rohrleitungsabschnitten 121 7.5.4 Reihenbetrieb von Kreiselpumpen mit gemeinsamer Rohrleitung 122 7.5.5 Reihenbetrieb von Kreiselpumpen mit verzweigter Rohrleitung 122 8 Antriebe 129 8.1 Elektromotoren 129 8.1.1 Eigenschaften von verschiedenen Elektromotoren 129 8.1.2 3-Phasen-Motoren 129 8.1.3 Anlaufkennlinien 130 8.1.4 Merkmale, die bei der Wahl von Drehstrommotoren zum Antrieb von Kreiselpumpen zu beachten sind 132
9 8.1.5 Leistungsaufnahme und Nennstrom 135 8.1.6 Drehmoment 141 8.1.7 Anfahrzeit von Kreiselpumpen 142 8.1.7.1 Anfahren bei verschiedenen Anlagengegebenheiten 143 8.1.8 Auslaufzeit von Kreiselpumpen 145 8.2 Dieselmotoren 145 9 Bauteile 151 9.1 Wellendichtungen und Lagerungen 151 9.1.1 Wellendurchbiegung 151 9.1.2 Axialschub 151 9.2 Wellenkupplungen 155 10 Montage 159 10.1 Rohrleitungskräfte 160 10.2 Stutzenbelastung (Kräfte und Momente) nach DIN ISO 5199 161 10.3 Pumpenaufstellung 164 10.4 Inbetriebnahme 168 10.5 Wartung, vorbeugende Instandhaltung 169 10.6 Betriebspunktermittlung (B) 169 10.7 Schwingungen 170 Normpumpen 175 Kreiselpumpen nach EN 733, PN 10/EN 22 858, PN 16 175 Konstruktive Merkmale 181 Leistungsprüfung 184 Ausführungsformen 186 Wellendichtungslose Pumpen 189 Spaltrohrmotorpumpen 189 Aufbau und Funktionsweise 189 Kennlinien und Einsatzbereiche 190 Radiallager und ihre Entlastung 192 Der Spaltrohrmotor 192 Spaltrohrmotorpumpen mit fremdgekühlten Motoren 193 Spaltrohrmotorpumpen mit eigengekühlten Motoren 196 Explosionsschutz 197 Geräuschemission 197 Magnetkupplungspumpen 197 Aufbau und Funktionsweise 197 Funktion der Magnetkupplung 198 Leistungsbilanz 200 Temperatureinfluß 202 Starrverhalten 203 Werkstoffe und funktionsgerechte Konstruktion 204 Magnetkupplungspumpe für hohe Temperaturen 205 Geräuschemissionen 205 Betriebssicherheit, Funktionssicherheit 207 Einsatzbereiche 207 Geräuschemissionen von Kreiselpumpenanlagen 211 Allgemeine Begriffe 211 Geräuschquellen 212 Antriebsmotoren 212 Pumpen 213 Schallschutzmaßnahmen 214 Meßgeräte zur Überwachung von Kreiselpumpenanlagen 215 Druckmessung 215 Messung des Förderstromes 215
10 14.3 Leistungsmessung 216 14.4 Drehzahlmessung 216 14.5 Temperaturmessung 217 14.6 Sonstige Meßeinrichtungen 217 14.7 Störungsfrüherkennungssystem 217 15 Abnahme an Kreiselpumpen 219 16 Vorschriften und Nonnen 225 16.1 Explosionsschutz-Richtlinie Atex 100a 230 17 Stoffdaten von Flüssigkeiten 233 18 Kennlinienblätter 239 18.1 Pumpen-Kennlinien 239 18.2 Wirtschaftlichkeit 239 Bedeutung der wichtigsten Formelzeichen 241 Literaturverzeichnis 245 Stichwortverzeichnis 247