Warum Qualität sich auszahlt

Das Versagen einer Armatur im Kühlwasser-Kreislauf kann fatale Folgen haben.

In Kühlkreisläufen regeln Pumpen, Armaturen und deren Antriebe kontinuierlich den Kühlmittelfluß und sorgen für einen steten Kraftwerksbetrieb. Ein Ausfall der Pumpe stellt nicht nur einen singulären Geräteausfall dar, sondern wirkt sich auch direkt auf verbundene Anlagensysteme wie Pumpenantriebe sowie auf mittelbar verbundene Systeme wie Kondensatoren aus. Eine, letztlich ökonomische, Absicherung gegen (Folge-)Schäden wie Ersatzinvestitionen in neue Pumpen, Motoren oder das mehrtägige und damit kostspielige Anfahren der Anlagen kann durch bauliche Maßnahmen in der Planungsphase weitgehend, wenn nicht sogar ganz vermieden werden.

Welche grundsätzlichen Möglichkeiten bestehen, um die Anlagen in Kühlkreisläufen effektiv und kostengünstig zu schützen?

Planungsingenieure müssen im Vorfeld die Instrumente und Sicherungssysteme bei der Rohrleitungsplanung ausloten und so optimal miteinander kombinieren, um den bestmöglichen Schutz bei geringstem Aufwand zu erzielen. Dabei gilt es insbesondere den wirtschaftlichen Aspekt zu berücksichtigen und redundante Mechanismen gezielt nur bei Bedarf einzusetzen.

Am Beispiel eines Ausfalls der Kühlkreislaufpumpe sollen zwei wesentliche Sicherungssysteme dargestellt werden: Sobald der Rückfluss, nach einer vom System abhängigen kurzen Zeitspanne, des Mediums beginnt, sollten alle Strömungen bereits gestoppt sein, um die Pumpe und speziell deren Antrieb vor einer Umkehrung der Bewegung gegen die Betriebsdrehrichtung zu schützen. Ein Rückwärtslaufen durch des rückströmende Wasser muss in jedem Fall vermieden werden damit die Pumpe nicht als Turbine betrieben wird. Die zu hohen Fliehkräfte als auch Drehzahlen können vor allem den elektrischen Antrieb direkt zerstören. Einen hoch-wirksamen Schutz gegen eine Drehbewegung entgegen der Betriebsrichtung bieten hier spezielle Armaturen in Form von Rückschlagklappen welche vor der Pumpe eingebaut werden. Dabei können medium- oder  fremdgesteuerte Rückschlagarmaturen verwendet werden.

Letztere werden in konventionellen Kraftwerken bevorzugt eingebaut, da damit anlagenspezifische Eigenschaften berücksichtigt werden können. Als Alternative zu Rückschlagklappen bieten in der Pumpeneinheit integrierte Freiläufe (mechanische Sperren gegen Rückwärtslauf) einen effizienten und zugleich einfachen Schutz. Mithilfe dieser Rückwärtslaufsperren wird eine Umkehrung der Laufrichtung auf Basis einer selbstschaltenden Kupplung verhindert.

Moderne und hochwertige Pumpen sind mit einem solch automatischen Sperrsystem ausgerüstet. Im Gegensatz zu Rückschlagklappen, welche die Rohrleitung vollständig sperren verhindern Rückwärtslaufsperren jedoch keinen Rückfluss des Mediums; das Wasser fließt also über die stehende Pumpe hindurch, sodass die Anlagensysteme vor und hinter der Pumpe nicht geschützt werden: das Rohrleitungssystem samt aller Anlagenkomponenten entleert sich unkontrolliert, im Extremfall sogar vollständig. Insbesondere ein entleerter Kondensator ist unerwünscht, da das Wiederauffüllen der tausenden von 15-30 mm großen und meist über 10 m langen Kühlrohren im Behälter ein rasches Anfahren nach Behebung des Störfalls verhindert.

Einen vollständigen und damit zuverlässigen Schutz bieten daher ausschließlich Armaturen, beispielsweise mit einem hydraulischen Fallgewichtsantrieb ausgestattet, welche das Wasser kontrolliert vollständig absperren. Ein weiterer Vorteil eines solchen Systems ist, dass mit hydraulisch kontrollierten Antrieben die Schließzeit der Armatur individuell an die Gegebenheiten der gesamten Anlage eingestellt werden kann, um weitere Schäden, z.B. Wasser-Druckstöße aufgrund des abrupten Stopps der Pumpe, sicher und effizient zu vermeiden. Geschickt kombiniert kann eine solche Armatur mehrere Funktionen erfüllen: als Rückschlagklappe zum  Pumpenantriebsschutz, als gesteuerte Absperrklappe zur Druckstoßvermeidung im Rohrleitungssystem, als Pumpenanfahr-Armatur zum gezielten Anfahren von Pumpen innerhalb der Kennlinie sowie als Absperrarmatur  um eine Rückströmung zu vermeiden.

Im Vergleich zu einer rein mediumgesteuerten Rückschlagklappe wird mit einem Fallgewichtsantrieb ausgerüsteten Absperrklappen durch die hydraulische Verriegelung des Fallgewichts im VAG-Konzept keine Energie für die Offenstellung der Absperrklappe aufgewendet, was die Energieeffizienz des Systems deutlich steigert. Mit weiteren Optionen wie einer UVV-Verriegelung kann die Armatur obendrein als Sicherheitsarmatur dienen, um Wartungsarbeiten in der Rohrleitung ohne eine weitere Sicherungsklapp sicher durchführen zu können.

Die doppelexzentrisch ausgelegte VAG EKN® Absperrklappe kombiniert mit der hydraulischen Antriebseinheit VAG HYsec Pro und der optionalen UVV-Verriegelung vereint all diese Funktionen und hat sich bereits in vielen Kraftwerken weltweit bewährt.

Als ASME N-stamp zertifizierter Hersteller bieten wir Ihnen diese und weitere Armaturen mit einem international renommierten Qualitätssiegel aus erster Hand an.