Hochdruckpumpen (Plungerpumpen) zum Wasserstrahlschneiden

Energie-Effizienz beim Wasserstrahlschneiden
Es wird sicherlich noch einige Zeit vergehen bis die Hochdruckpumpen die beim Wasserstrahlschneiden den benötigten Betriebsdruck als Hydraulik/Wasser-Druckübersetzer erzeugen, vom Markt verschwunden, und durch energietechnisch hocheffiziente Plunger-pumpenaggregate ausgetauscht worden sind.
Die Vergangenheit hat immer wieder gezeigt, die Energieeinsparung kann noch so groß sein, und die Vorteile für eine Technik noch so gravierend, ohne das gesetzliche Grundlagen geschaffen wurden, wird man vom alten vorhandenen erst abgehen, wenn die wirtschaftliche Belastung unerträglich wird.
Wenn man die beiden Techniken hinsichtlich ihrer Leistungsparameter für den Wasserstrahl-Schneidvorgang vergleicht, kommt man sehr schnell zu dem Schluss, dass die Betreiber von Druckübersetzern gegenüber den Betreibern von Plungerpumpen die als Hochdruckpumpen in Schneidanlagen eingesetzt werden, wirtschaftlich erheblich benachteiligt sind.

Mechanischer Wirkungsgrad (5* für Plungerpumpen)
Der Wirkungsgrad von Druckübersetzern liegt je nach Ausführung und hydraulischer Leistung zwischen 55% und 70 %. Wobei dieser mit Zunahme der Leistung abnimmt und bei einer für das Wasserstrahlschneiden gängigen Leistungen von ca. 55 kW (max. 3800 bar – max. 5,8 l/min) bei ca. 60 % liegen dürfte.
Demgegenüber benötigt die Plungerpumpe als Druckerzeuger bei gleichen Leistungsdaten (3800 bar - max. 5,8 l/min) nur eine Antriebsleistung von ca. 42 kW da ihr Gesamtwirkungsgrad hier bei 88% - 92% liegt.
Dieser Wirkungsgradvorteil führt bei gleichen Düsen für den Wasserstrahlschneidvorgang, zu einer Energieeinsparung von ca. 30 %. Bei Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Antriebsleistung des Druckübersetzers von 55 kW kann somit durch den Einsatz der Plungerpumpenaggregate eine Einsparung von 13 KW/h erzielt werden (unser Beitrag zu CO2 Reduktion). Multipliziert mit dem aktuellen Strompreis ist man schnell bei einem Kostenvorteil von 2,50 € – 3,00 € pro Betriebsstunde. Und das ist noch nicht alles, in so manchen Betrieb musste einstmals eine zusätzlich Stromzuführ für 164 Amper und mehr gelegt werden, das war teuer und kann jetzt dank der Verwendung von Plungerpumpen entfallen.


Wartungsintensität /-intervall (4* für Plungerpumpen)
Die technisch notwendigen Innovationen die bei der Konstruktion von 3 Plungerpumpen zu deren Industrietauglichkeit für Dauerbetriebseinsätze geführt hat, haben sich bereits über Jahre und in vielen Branchen bei den unterschiedlichsten Anwendungsgebieten (siehe WHD-ABC) durchgesetzt und bewährt. Jedoch hatte man bei dieser Technik sicherlich noch in kurzer Vergangenheit Probleme bei der Erzeugung von Dauerbetriebsdrücken die bei 4000 bar lagen. Diese Problematik wurde durch die Konstruktion eines einzigartigen, standfesten, industrietauglichen Abdichtungssystem sowie durch eine sehr innovative Ventiltechnik für Hochdruckpumpen beseitigt. Wir sind dankbar, dass wir an dieser Entwicklung teilhaben durften. Heute sind für Hochdruckplungerpumpen bei optimalen Betriebsverhältnissen für Wasserstrahlschneiden, Standzeiten von 1000 Betriebsstunden und mehr keine Seltenheit. Diese enorme Standzeitvergrößerung (Druckübersetzer erreichen 300 h - 600 h) ermöglicht eine geringere Wartungsintensität bei gleichzeitiger Einsparung bezüglich der Anzahl der Verschleißkomponenten und damit verbunden einen geringeren Energiekosteneinsatz bei der Herstellung der Ersatzteile (unser Beitrag zu CO2 Reduktion).

 Wirtschaftlich Wasserstrahlschneiden ergiebt sich aus der Schneidpumpe von Hammelmann und dem Schneidtisch einer unserer Partner


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Wirtschaftlich Wasserstrahlschneiden ergiebt sich aus der Schneidpumpe von Hammelmann und dem Schneidtisch einer unserer Partner
 
Maschinenstundensatz, Betriebskosten, Schnittmeterkosten (5* für Plungerpumpen)
Errechnet man aus Fix- und Variablenkosten den Maschinenstundensatz für beide Systeme stellt man fest, dass die Plungerpumpenaggregate in der o. a. Leistungsklasse bei gleicher Systemapplikation (2 Schneidköpfe) nur geringfügig vorne liegen.
Jedoch wird bei dieser Betrachtung das volle Leistungsspektrum der Plungerpumpenaggregate nicht berücksichtigt. In vielen Fällen besteht auf Grund der installierten Mehrleistung die Möglichkeit mit dem vergleichbarem Plungerpumpenaggregate 3
Schneidköpfen zu betreiben. Hierbei steigen dann Aufgrund des höheren Wasserbedarf und des größeren Bedarf an Abrasivmittel die Betriebskosten um ca. 20 %, jedoch wird dieser Umstand durch die Steigerung der Schnittmeter um 50% mehr als ausgeglichen.

Qualität der Schnittfläche (3* für Plungerpumpen)
Aufgrund der Triplex-Charakteristik einer 3-Plungerpumpen beträgt die absolute Größe der Druckschwankungen bereits ohne den Einsatz eines Druckspeichers (Pulsationsdämpfers) in etwa dem Wert, für den der Druckübersetzer einen Druckspeicher (Pulsationsdämpfer) benötigt. Gleichzeitig treten diese Druckschwankungen bei den Hochdruck-Plungerpumpe gegenüber dem Druckübersetzer mit einer wesentlich höheren Frequenz der Amplituden auf, und erzeugen hierdurch eine bessere Qualität der Schnittfläche.

Übrigens: Druckspeicher (Pulsationsdämpfer) die nicht benötigt werden, führen sicherlich in Bezug auf die Energieeffizienz zu einem mindestens 2fachen Plus. Denn was nicht da ist braucht weder gefertigt noch gewartet oder ersetzt werden. Druckspeicher (Pulsationsdämpfer) unterliegen der Druckbehälterverordnung....

 

Mehr Schnittleistung durch höhere Betriebsdrücke (5* für Plungerpumpenaggregate)
Betrachtet man beim Druckübersetzer die Grundlagen zum Erzeugen eines größeren Fördervolumens, wird einem schnell klar, dass die technischen Grenzen hierzu bereits erreicht sind oder nur mit sehr großem Aufwand bei gleichzeitiger Standzeitverringerung möglich werden.
Für Plungerpumpen sind diese Grenzen jedoch noch in sehr weiter Ferne oder sie werden allein durch die vor Ort realisierbare mögliche Stromabnahme für den Elektroantrieb begrenzt.
Vor nicht allzu ferner Zeit wurde auch von den Herstellern von Druckübersetzern festgestellt, dass eine effektivere Beimischung von Abrasivmittel (Strahlsättigung) geringfügig und der Einsatz einer größeren Wasserdüse bei optimaler Strahlsättigung mit Abrasivmittel wesentlich zu einem mehr an Schnittleistung führt. Physikalisch gilt kW pro mm² Schnittfläche. Dies spiegelt sich auch in unseren Versuchen und in den Aussagen unserer Anwender wieder.
Höhere Betriebsdrücke führen zu höheren Instandhaltungskosten, der Verschleiß steigt überproportional an und die Wartungsintensität wird erheblich vermehrt.
M.E. wurde der Weg zu höheren Betriebsdrücken allein durch die Marketingabteilung der Hersteller von Druckübersetzern und der Tatsache, dass hierfür bereits die technische Grenzen überschritten wurden, erzeugt.

Die hier aufgezählten Punkte stellen nur die Spitze vom Eisberg dar, weitere Sterne für die Plungerpumpe gibt es beim Thema Kühlung, Hydraulik-Ölwechsel, Geräuschemission, usw.
Das die wirtschaftliche Benachteiligung der Betreiber von PUR-Wasser- und Abrasiv-Wasserstrahlschneid-Anlagen in die ein Druckübersetzer integriert sind eine solche Dimension hat, hätte selbst wir vor kurzem nicht gedacht, oder Sie etwa?

Detaillierte Informationen zum Austausch Ihrer Druckübersetzer und alternativ zum Einsatz von Plungerpumpen als Hochdruckpumpen beim Wasserstrahlschneiden vermitteln wir Ihnen jederzeit gerne, fordern Sie uns einfach an.
 
 
 
 
 
 
Kompetenz und Spannweite beim WasserstrahlschneidenKompetenz beim Wasserstrahlschneiden
Plungerpumpen als hochdruckpumpen beim WasserstrahlschneidenPräsentation Plungerpumpen beim Wasserstrahlschneiden
 
 
 
 
 
 
 
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