Pumpen auswuchten: Schwingungen reduzieren und die Lebensdauer von Gleitringdichtungen verlängern

Wirkung der Unwucht auf den Pumpenbetrieb

Unwucht im Pumpenrad entsteht aus denselben Ursachen wie bei anderen Maschinen:

Ursachen der Unwucht:

• Schaufelerosion: ungleichmäßiger Verschleiß durch das geförderte Medium, insbesondere bei abrasiven Partikeln
• Kavitationsschäden: Zerstörung der Schaufeloberfläche durch implodierende Kavitationsblasen
• Korrosion: chemischer Angriff in aggressiven Medien
• Ablagerungen: Ansammlung von Salzen, Kesselstein und geförderten Produkten
• Reparaturmängel: Austauschen oder Aufschweißen einzelner Schaufeln ohne anschließendes Auswuchten

Folgen der Unwucht für Pumpen:

• Wellenschwingungen: erzeugen einen radialen Schlag, der auf die Dichtung übertragen wird
• Erhöhte Lagerbelastung: die Lebensdauer kann von 5 Jahren auf 6–12 Monate sinken
• Instabile Förderleistung: Pulsationen in Druck und Durchfluss
• Erhöhter Energieverbrauch: 10–15 % Mehrverbrauch an Strom
• Lärm und Schwingungen: übertragen sich über das Rohrleitungsnetz auf das gesamte System

Das Problem der Gleitringdichtung

Die Gleitringdichtung ist eines der empfindlichsten Bauteile einer Kreiselpumpe. Sie arbeitet unter anspruchsvollen Bedingungen: hoher Druck, aggressives Medium und ständige Reibung.

Wie Unwucht die Dichtung zerstört:

1. Radialer Wellenschlag: Schwingungen durch Unwucht verursachen einen Wellenschlag (Abweichung der Achse von ihrer Sollposition)
2. Verlust der Dichtflächenkontaktintegrität: die Dichtflächen trennen sich periodisch und gleiten
3. Beschleunigter Verschleiß: ungleichmäßiger Abrieb der Gleitflächen, Überhitzung
4. Leckagen: Auftreten einer Leckage und Notwendigkeit häufigen Dichtungsaustauschs

Rechtzeitiges Auswuchten eines Pumpenrads bedeutet direkte Einsparungen bei teuren Gleitringdichtungen.

Zusammenhang zwischen Unwucht und Kavitation

Kavitation bezeichnet die Bildung und den Kollaps von Dampfblasen in einer Flüssigkeit, wenn der Druck unter den Sättigungsdampfdruck fällt. Es handelt sich um ein gefährliches Phänomen, das Laufradschaufeln zerstört.

Wie Unwucht und Kavitation zusammenwirken:

Kavitation verursacht Unwucht:

• Kavitationserosion zerstört die Schaufeln ungleichmäßig
• Dies erzeugt eine Masseasymmetrie → Unwucht

Unwucht verschlimmert Kavitation:

• Schwingungen durch Unwucht erzeugen Strömungspulsationen
• Instabile Strömung verstärkt die Kavitation
• Es entsteht ein Teufelskreis

Das typische Geräusch der Kavitation ist ein „Kieseln" oder Mahlen. Wenn Sie dieses Geräusch hören und die Schwingungen instabil sind, beheben Sie zunächst das hydraulische Problem und wuchten anschließend aus.

Methoden zum Auswuchten von Pumpen

Methode 1: Auswuchten des Laufrads auf der Maschine

Anwendung: bei einer Pumpenüberholung, wenn das Laufrad ausgebaut wurde.

Vorteile:

• Hohe Auswuchtgenauigkeit für das einzelne Bauteil
• Gleichzeitiges Nacharbeiten und Aufschweißen verschlissener Schaufeln möglich
• Kontrollierte Werkstattbedingungen

Vorgehensweise:

1. Das Laufrad wird auf einem Auswuchtdorn (Hilfswelle) aufgespannt
2. Auswuchten in 1 oder 2 Ebenen
3. Nach dem Zusammenbau der Pumpe wird eine Kontrollauswuchtung im montierten Zustand empfohlen

Methode 2: Auswuchten der Pumpe als Baugruppe (vor Ort)

Anwendung: bei eingebauten Pumpen, ohne Demontage.

Vorteile:

• Minimale Ausfallzeit (2–4 Stunden statt mehrerer Tage)
• Auswuchten des gesamten Systems unter Berücksichtigung von Kupplung, Ausrichtung und den tatsächlichen Lagern
• Einsparung bei Montage und Demontage

Vorgehensweise:

1. Schwingungssensoren werden an den Pumpenlagerstühlen befestigt
2. Ein Lasertachometer wird auf Kupplung oder Welle ausgerichtet
3. Auswuchten nach der 3-Lauf-Methode (siehe Methodikartikel)
4. Ausgleichsgewichte werden an der Rückscheibe des Laufrads befestigt (sofern zugänglich)

Ausführliche Methodik: Auswuchten mit dem Balanset-1A Schritt für Schritt

Kombinierter Ansatz

In der Praxis wird häufig eine Kombination beider Methoden eingesetzt:

1. Während der Reparatur: Auswuchten des Laufrads auf der Maschine (Grobauswuchten)
2. Nach der Montage: Feinauswuchten der zusammengebauten Pumpe vor Ort

Dies gewährleistet minimale Schwingungen der gesamten Einheit unter Berücksichtigung aller Faktoren: Kupplung, Ausrichtung und Rohrleitungssteifigkeit.

Praktische Empfehlungen

Wann das Auswuchten der Pumpe erforderlich ist

• Nach einer Überholung: immer nach dem Austausch von Laufrad oder Welle oder nach der Reparatur von Schaufeln
• Bei auftretenden Schwingungen: wenn die Pumpe zu vibrieren begonnen hat oder lauter als gewöhnlich läuft
• Nach Kavitationsschäden: Kavitation zerstört Schaufeln ungleichmäßig → Unwucht
• Periodisch bei kritischen Pumpen: Kesselspeisepumpen und Umwälzpumpen — einmal alle 1–2 Jahre
• Bei häufigem Dichtungswechsel: wenn eine Dichtung weniger als ein Jahr hält, Auswuchtzustand prüfen

Besonderheiten beim Auswuchten verschiedener Pumpentypen

Kreiselpumpen:

• Üblicherweise in 1 Ebene ausgewuchtet (bei schmalen Laufrädern)
• Bei Doppeleintrittsbauformen — in 2 Ebenen
• Wuchtgüte: G6.3

Mehrstufige Pumpen:

• Jedes Laufrad wird separat ausgewuchtet
• Anschließend wird der gesamte zusammengebaute Läufer ausgewuchtet
• Aufwändigeres Verfahren, das Erfahrung erfordert

Tauchmotorpumpen:

• Auswuchten auf einem Sonderprüfstand
• Hydrodynamische Kräfte werden berücksichtigt

Prüfungen vor dem Auswuchten

Folgendes muss geprüft werden:

1. Ausrichtung Pumpe–Motor: Wellenversatz erzeugt Schwingungen bei 2× — Auswuchten hilft hier nicht
2. Lagerzustand: Spiel ist nicht zulässig
3. Keine Kavitation: charakteristisches „Kieseln", instabile Schwingungen
4. Sauberkeit des Laufrads: Ablagerungen erzeugen selbst Unwucht
5. Befestigungselemente: alle Schrauben müssen angezogen sein

Nach dem Auswuchten

Was zu prüfen ist:

• Schwingungen in Zone A oder B reduziert (gemäß ISO 20816)
• Stabilität der Druck- und Durchflussanzeigen
• Keine Leckagen an der Dichtung
• Lagertemperatur (muss innerhalb der Grenzwerte liegen)

Regelmäßige Kontrollen:

Für kritische Pumpen wird eine vierteljährliche Schwingungsüberwachung empfohlen. Ein allmählicher Anstieg der Schwingungen bei der Drehfrequenz (1×) ist ein Zeichen für sich entwickelnde Unwucht.