Optimierung des Pumpenbetriebs in einem großen Geflügelverarbeitungsbetrieb

In einem großen Geflügelverarbeitungsbetrieb im Südosten der USA wurden Hochdruckpumpen für Reinigungsarbeiten im gesamten Werk eingesetzt. Kurz nach der Installation kam es jedoch bei einer der Pumpen zu einem kostspieligen Ausfall, der deutlich machte, dass eine bessere Transparenz des tatsächlichen Durchflusses im System erforderlich war.

Schutz der Pumpen vor zu geringem Durchfluss

Die beschädigte Pumpe war über einen längeren Zeitraum bei voller Motordrehzahl mit zu geringem Durchfluss betrieben worden. Obwohl das System über eine kleine Bypassleitung verfügte, führte der geringe Durchfluss zu interner Rezirkulation und Wärmeentwicklung, was schließlich einen vollständigen Pumpenausfall verursachte.

Dem Geflügelverarbeitungsbetrieb entstanden Reparaturkosten von rund 8.500 US-Dollar. Der vollständige Austausch der Pumpe hätte etwa 23.000 US-Dollar gekostet.

Um ähnliche Ausfälle zu vermeiden, installierte der Betrieb zunächst Drucksensoren und nutzte deren Messwerte als Eingangssignal für die Pumpensteuerung. Dieser Ansatz erwies sich als problematisch, da der Druck allein nicht die direkten Durchflussdaten lieferte, die erforderlich waren, um potenziell schädliche Betriebsbedingungen zu erkennen.

Das Betriebspersonal benötigte eine zuverlässigere Möglichkeit, den Durchfluss zu messen und diese Informationen zur Anpassung des Pumpenbetriebs an den wechselnden Reinigungsbedarf zu nutzen.

Durchflussmessung ohne Betriebsunterbrechung

Der Geflügelverarbeitungsbetrieb arbeitete mit Voigt-Abernathy Co., einem Anbieter von industriellen Rotations- und Prozessanlagen, zusammen, um einen alternativen Ansatz zu finden.

Aufgrund des hohen Ausgangsdrucks und der erhöhten Temperaturen im Reinigungssystem hätte die Installation eines herkömmlichen Inline-Durchflussmessgeräts Änderungen an den Rohrleitungen und eine Abschaltung des Systems erfordert. Ein Clamp-on-Ultraschall-Durchflussmessgerät bot eine nicht-invasive Alternative, die bei laufender Pumpe installiert werden konnte.

Der Betrieb entschied sich für das Dynasonics^® TFX-5000 Ultraschall-Clamp-on-Durchflussmessgerät. Mithilfe der Ultraschall-Laufzeittechnologie misst das Gerät den Durchfluss von außen durch die Rohrwand, ohne mit dem Prozessmedium in Kontakt zu kommen oder zusätzlichen Druckverlust zu verursachen.

Durch die externe Installation waren keine Eingriffe in die bestehende Rohrleitung erforderlich. Gleichzeitig standen die für die Pumpensteuerung erforderlichen direkten Durchflussmesswerte zur Verfügung.

Integration der Durchflussmessung in die Pumpensteuerung

Das TFX-5000 wurde in ein Pumpensteuerungssystem integriert, das aus einem Duplex-Frequenzumrichter (VFD) und einer Ultraschall-Durchflussmessung besteht.

Die Durchflussdaten des Messgeräts dienen als Eingangssignal zur Steuerung der Pumpendrehzahl und Laufzeit entsprechend dem tatsächlichen Systembedarf. Im Automatikbetrieb arbeitet die Primärpumpe so, dass der erforderliche Systemdruck aufrechterhalten wird, während das Durchflussmessgerät wechselnde Bedingungen überwacht.

Bleibt der Durchfluss über einen festgelegten Zeitraum zu niedrig, kann das System die Pumpe auf eine Mindestdrehzahl reduzieren oder vollständig abschalten. Dadurch werden die interne Rezirkulation und Wärmeentwicklung vermieden, die den vorherigen Ausfall verursacht hatten.

Bei höherem Bedarf kann das Durchflussmessgerät der Steuerung signalisieren, eine zweite Pumpe zu starten. Sinkt der Bedarf, wird die zweite Pumpe abgeschaltet, während die Primärpumpe weiterläuft.

Durch die Kombination von direkter Durchflussmessung und drehzahlvariabler Steuerung kann der Betrieb die Pumpenleistung besser an den tatsächlichen Reinigungsbedarf anpassen, anstatt die Anlagen kontinuierlich mit voller Leistung zu betreiben.

Verbesserung der Pumpenzuverlässigkeit und Systemeffizienz

Nach der Installation des durchflussbasierten Steuerungssystems lief die ursprüngliche Reinigungspumpe ohne vorzeitigen Ausfall weiter. Der Ansatz ermöglichte es dem Betrieb, Bedingungen mit zu geringem Durchfluss zu erkennen und darauf zu reagieren, bevor erhebliche Schäden an der Anlage entstehen konnten.

Die bessere Anpassung des Pumpenbetriebs an den Systembedarf reduziert außerdem unnötigen Pumpenbetrieb und Energieverbrauch, während gleichzeitig der für die Reinigungsarbeiten erforderliche Durchfluss und Druck aufrechterhalten wird.

Aufgrund der Ergebnisse der ersten Anwendung wurden für den Kunden weitere Steuerungssysteme mit Dynasonics Ultraschall-Laufzeit-Durchflussmessgeräten und Frequenzumrichtern installiert.

Durch die Integration der direkten Durchflussmessung in die Pumpensteuerung erhielt der Geflügelverarbeitungsbetrieb einen besseren Einblick in den Betrieb des Reinigungssystems und konnte gleichzeitig Wartungskosten reduzieren, die Lebensdauer der Anlagen verlängern und die Gesamteffizienz des Systems verbessern.