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Die
Erfindung betrifft einen Pumpenkasten für tiefkalte Flüssigkeiten
mit mindestens einer Tieftemperaturpumpe, mindestens zwei Anschlussstutzen
und einer Verrohrung, welche die Tieftemperaturpumpe und die Anschlussstutzen
verbindet.
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Derartige
Pumpenkästen
werden beispielsweise in Gaszerlegungsanlagen, die unterhalb der Umgebungstemperatur
arbeiten eingesetzt, etwa in Tieftemperatur-Luftzerlegungsanlagen. Sie können zum
Umwälzen,
Anheben oder Auf-Druck-Bringen einer Einsatzflüssigkeit, eines Zwischen- oder
Endprodukts oder eines Kälte-
oder Wärmeträgers dienen.
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Sie
können
Tieftemperaturpumpen für
mehr als einen Pumpvorgang aufweisen. Auch für einen einzelnen Pumpvorgang
weisen sie aus Redundanzgründen
häufig
zwei oder mehr parallel geschaltete Einzelpumpen auf.
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Bisher
werden derartige Pumpenkästen
individuell für
jede einzelne Anlage geplant, am Aufstellungsort (der Baustelle)
zusammengebaut und dort mit Messinstrumenten bestückt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Pumpenkasten anzugeben,
der wirtschaftlich besonders günstig
ist und insbesondere besonders niedrige Herstellungskosten aufweist.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die Tieftemperaturpumpe, die Anschlussstutzen und die Verrohrung
in einer Werkstatt in dem Pumpenkasten montiert werden und der so
vormontierte Pumpenkasten zum Aufstellort transportiert und dort
mit weiteren Anlagenteilen verbunden wird.
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Die
Vormontage in der Werkstatt ist erheblich kostengünstiger
als der Zusammenbau am Aufstellort. Dies gilt in verstärktem Maße, wenn
sich der Aufstellort weit entfernt von üblichen Werkstätten befindet.
In der Werkstatt ist fachkundiges Montagepersonal leichter verfügbar und
die Arbeitsbedingungen sind erheblich günstiger. Werkzeuge und Produktionsanlagen
müssen
nicht transportiert werden.
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In
den meisten Fällen
ist eine möglichst
weitgehende Vormontage besonders günstig. Dazu werden zum Beispiel
eine thermische Isolierung und die Armaturen und/oder Instrumentierungen
zum Messen und Steuern der Pumpe(n) in der Werkstatt vormontiert.
Dasselbe gilt für
das Stahlgerüst
und die äußere Hülle (sprich:
Blechverkleidung) des Pumpenkastens sowie gegebenenfalls auch für die elektrische
Ausstattung. Die Vorfertigung umfasst vorzugsweise alle Baugruppen
des Pumpenkastens.
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Der
Grad der Vorfertigung hängt
vom Verhältnis
zwischen den Transportkosten und den Arbeitskosten vor Ort ab. Je
nach Spezialfall kommt auch eine teilweise Vormontage des Pumpenkastens in
Frage. Zum Beispiel ist es auch möglich einen Pumpenkasten teilweise
ohne Pumpe vorzumontieren und die Pumpe erst am Aufstellungsort
zu montieren.
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Die
Isolierung befindet sich in dem Zwischenraum zwischen den Einbauten
wie Pumpen und Verrohrung und der äußeren Hülle des Pumpenkastens. Das
Isoliermaterial wird beispielsweise durch faserartiges Material
wie etwa Schlackenwolle oder durch Pulvermaterial wie beispielsweise
Perlite gebildet.
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Der
Herstellungsaufwand kann weiter verringert werden, indem mehrere
Anwendungsklassen vordefiniert werden, wobei eine Anwendungsklasse die
Abmessungen und mindestens einen Teil der Ausstattung eines Pumpenkastens
dieser Anwendungsklasse festlegt und jede Anwendungsklasse so dimensioniert
ist, dass durch den entsprechenden Pumpenkasten mindestens zwei
unterschiedliche Förderanforderungen
erfüllbar
sind, dass eine bestimmte Anwendungsklasse ausgewählt wird
und der Pumpenkasten der ausgewählten
Anwendungsklasse in der Werkstatt vormontiert werden kann.
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Ein
grobes Raster von Anwendungsklassen wird bei Pumpenkästen mit
Kreiselpumpen durch das Niveau des Enddruckes bestimmt. In dieser
Stufe unterscheiden sich die Pumpenkästen konstruktiv in der Anordnung
der Pumpe voneinander.
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Die
Fördermenge
kann ein weiteres, feineres Raster an Anwendungsklassen definieren.
Hierbei sind die Ein- und Austrittsnennweiten charakteristische
Größen. Die
Kästen
sind untereinander konstruktiv ähnlich
gebaut.
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Eine
eigene Anwendungsklasse bilden die Pumpen mit sehr geringen Fördervolumen.
Hier werden Kolbenpumpen eingesetzt.
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Bisher
wurden die einzelnen Pumpenkästen einer
Tieftemperaturanlage unter Berücksichtigung der
vom Kunden gewünschten
Produktspezifikationen und der am Aufstellungsort der Anlage vorliegenden
Bedingungen sowie aufgrund weiterer Nebenbedingungen, wie gesetzliche
Vorschriften und Normen, ausgewählt.
Alle Bauteile eines Pumpenkastens wurden genau an die individuelle
Spezifikation angepasst. Jeder Pumpenkasten wurde einzeln geplant.
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Erfindungsgemäß wird die
Auslegung eines Pumpenkastens nicht mehr punktgenau auf eine spezielle
Anlage ausgelegt. Es werden vielmehr mehrere Anwendungsklassen von
Pumpenkästen vordefiniert,
so dass in einem vorgegebenen Raster von Fördermengen nur noch eine begrenzte
Anzahl von Pumpenkasten-Varianten zur Verfügung steht. In jeder Anwendungsklasse
ist eine möglichst
große Anzahl
von Komponenten der Pumpenklasse einschließlich ihrer Anordnung definiert.
Vorzugsweise sind sämtliche
Teile wie Gerüst, äußere Hülle, Pumpentyp,
Verrohrung, Armaturen, Instrumentierung und elektrische Ausstattung
einer Anwendungsklasse festgelegt. Das Raster an Anwendungsklassen kann
problemlos für
neue Anwendungsfälle
erweitert werden.
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Anhand
relevanter Kriterien, wie der Spezifikation des zu pumpenden Mediums
und dem durch die Tieftemperaturpumpe zu überwindenden Druck- beziehungsweise
Höhenunterschieds
wird der für
die individuell herzustellende Tieftemperaturanlage benötigte Pumpenkasten
als Vertreter einer der vordefinierten Anwendungsklassen ausgewählt. Der
Planungsaufwand für
den individuellen Pumpenkasten entfällt damit weitgehend. Entsprechend
kostengünstiger
wird seine Herstellung.
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Die
einzelnen Anwendungsklassen werden vorher, unabhängig von der aktuellen anhand
der Kundenspezifikationen konzipierten Anlage, festgelegt. Innerhalb
einer Anwendungsklasse weist ein Pumpenkasten feste, unveränderliche
Merkmale auf.
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Der
Aufbau des gewählten
Pumpenkastens ist somit nicht exakt der konkreten Verfahrensvariante
und dem speziellen Anwendungsfall angepasst, sondern stellt lediglich
eine Auswahl aus der begrenzten Anzahl von möglichen Pumpenkasten-Varianten dar.
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Die
Pumpe selbst wird dagegen vorzugsweise punktgenau ausgelegt. Die
Pumpenkästen
lassen sich sowohl mit vorgeplanten als auch individuell geplanten
Coldboxen kombinieren. Durch die erfindungsgemäße Definition bestimmter Anwendungsklassen
lassen sich Einsparungen beim Engineering erzielen, die in der Summe
Kostenvorteile bringen.
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Die
Verwendung eines festen, geprüften
Designs bietet außerdem
Vorteile hinsichtlich der Funktionsfähigkeit und unter sicherheitstechnischen
Gesichtspunkten. Die Montagezeit kann minimiert werden. Das Inbetriebnahmepersonal
findet eine vertraute Handhabung vor.
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Die
einzelnen Anwendungsklassen werden so ausgewählt, dass durch jede Anwendungsklasse mindestens
zwei unterschiedliche Förderanforderungen
abgedeckt werden. Die Förderanforderungen unterscheiden
sich beispielsweise durch das Druckverhältnis und/oder durch die Fördermenge.
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Je
nach Anwendungsfall kann die Fördermengen-Anforderung
auch durch eine Mehrzahl von nebeneinander installierten Pumpenkästen einer
Anwendungsklasse erfüllt
werden. Dies kann günstiger sein
als die individuelle Planung und Fertigung eines einzelnen, größeren Pumpenkastens.
Außerdem kann
bei Platzmangel die am Aufstellungsort verfügbare Fläche besser ausgenutzt werden.
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Bei
der Definition der Anwendungsklassen und der Auslegung der entsprechenden
standardisierten Pumpenkästen
wird vorzugsweise die Pumpe funktionsfähig mit Not-Aus-Sicherheitsschaltung, Spül- und Spülgassystem
in den Stahlbau integriert. Insbesondere bei kleineren Pumpenkästen wird
diese Integration so weit wie möglich
realisiert. Die Aufstellhöhe
kann angepasst werden. Ein erfindungsgemäßer Pumpenkasten kann an einer
Coldbox angebaut oder – beispielsweise
in einem Tanklager – frei aufgestellt
werden. Sicherheitsvorkehrungen für brandfördernde Medien wie zum Beispiel
Sauerstoff sind bei der entsprechenden Anwendungsklasse berücksichtigt,
müssen
aber nicht in jedem konkreten Realisierungsfall eingebaut werden,
wenn der Sicherheit durch andere bauliche Maßnahmen, wie zum Beispiel Brandsschutzmauern,
genüge
getan wird. Der Katalog an Anwendungsklassen umfasst den Einsatz
von horizontalen oder vertikalen Kreiselpumpen, die ein- oder mehrstufig
ausgeführt
werden können,
sowie von Kolbenpumpen.
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Anwendungsklassen
für den
freistehenden Einsatz, zum Beispiel in einem Tanklager, können verschiedene
Anschlussmöglichkeiten
für die
weiterführende
Verrohrung aufweisen, von denen im konkreten Anwendungsfall unter
Umständen
nur eine genutzt wird. Für
die Signalübergabe
des Mess- und Steuersystems kann ein Bussystem genutzt werden.
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Bei
einer Anwendungsklasse kann das Isoliermaterial festgelegt sein,
alternativ ist zwar die sonstige Konstruktion und Ausstattung des
Pumpenkastens in der Anwendungsklasse festgelegt, bezüglich des
Isoliermaterials kann aber noch zwischen verschiedenen Varianten
gewählt
werden.
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Ein
Pumpenkasten enthält
im Normalfall nur eine einzige Pumpe (Einzelkasten). Ein Pumpenkasten
kann auch mehr als eine Pumpe beinhalten (Mehrfachkasten). Dies
sollte aber nur bei Platzmangel vorgesehen werden, da bei Wartungen
an einer Pumpe die zweite, die aus Redundanzgründen vorgesehen ist, gegebenenfalls
auch außer
Betrieb gesetzt werden muss.
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Selbstverständlich sind
die Vorfertigung und die Einteilung in Anwendungsklassen gemäß der Erfindung
auch auf Pumpensystem übertragbar,
die etwa bei Umgebungstemperatur oder bei erhöhter Temperatur betrieben werden.
Die vorgefertigten Kästen
oder Skids für
diese Betriebstemperaturen unterscheiden sich insbesondere in der
Art der Isolierung, dem Verlauf der Verrohrung, der Auswahl der Instrumentierung
und Art der Pumpe gegenüber
den beschrieben Kästen
für tiefkalte
Flüssigkeiten.