Axialpumpe oder Kreiselpumpe: Förderhöhe, Förderstrom und Leistung

Ein Vergleich von Axialpumpe und Kreiselpumpe beginnt mit dem zu fördernden Wasser (Förderstrom und Gesamtförderhöhe) und berücksichtigt Änderungen während des Betriebs. Axialpumpen eignen sich für hohe Förderströme bei niedrigem Druck. Radialkreiselpumpen decken viele Anwendungen mit hohem Druck ab. Entscheidend ist, wie gut die angebotenen Kennlinien den gesamten Betriebsbereich abdecken.

Axial- und Radialströmung: Was sich im Inneren der Pumpe ändert

Axial- und Radialströmung beschreiben, in welche Richtung die Flüssigkeit das Laufrad relativ zur Pumpenwelle verlässt. Eine Axialpumpe fördert parallel zur Pumpenwelle; eine Radialpumpe fördert nach außen. Beide Pumpenarten übertragen Rotationsenergie auf die Flüssigkeit. Ihre unterschiedliche Laufradgeometrie führt jedoch zu verschiedenen Kombinationen aus Förderstrom, Förderhöhe und Leistungsaufnahme.

Die Terminologie ist nicht einheitlich. Manche Anbieter ordnen eine axiale Kreiselpumpe als Typ der Kreiselpumpe ein; andere verwenden den Begriff Kreiselpumpe nur für Radialbauarten. In diesem Artikel verwenden wir für den Vergleich den Begriff Radialkreiselpumpe. Die Pumpenklassifikation der University of Florida umfasst Radial-, Axial- und Mischstrompumpen innerhalb der Kreiselpumpenfamilie. Grundlagen zur Bauweise finden Sie unter Funktionsprinzip und Bauarten von Axialpumpen bei BBP.

Worin unterscheiden sich radiale und axiale Kreiselpumpen?

Der Unterschied liegt in der Strömungsrichtung durch das Laufrad: Radiallaufräder fördern nach außen, Axiallaufräder entlang der Welle. Radialkreiselpumpen nutzen ein rotierendes Laufrad und ein Spiralgehäuse oder einen Diffusor, um Druck aufzubauen. Das propellerähnliche Laufrad einer Axialpumpe erzeugt mit seinen Schaufeln Auftrieb und eignet sich meist für hohe Förderströme bei niedriger Förderhöhe.

Das Funktionsprinzip einer Axialpumpe ähnelt dem eines Propellers in einem Wasserkanal. Die Flüssigkeit strömt von der Zulaufseite ein, nimmt an den rotierenden Schaufeln Energie auf und fließt anschließend durch Leitschaufeln weiter. Strömungsmaschinen fördern Flüssigkeiten, indem sie Wellenarbeit in hydraulische Energie umwandeln. Bei radialer Kreiselströmung wird die Flüssigkeit durch die Zentrifugalkraft nach außen bewegt. Ein Spiralgehäuse oder Kanäle um das Laufrad wandeln einen Teil der Geschwindigkeitsenergie in Druck um. Beide Pumpen fördern Flüssigkeit durch das System, doch allein die Ausrichtung des Druckstutzens lässt keinen Rückschluss auf die hydraulische Bauart zu.

Hydraulische Bauart und Aufstellungsart sind unterschiedliche Merkmale. Pumpen werden anhand ihrer Strömungseigenschaften klassifiziert; vertikal oder tauchfähig beschreibt dagegen die Bauweise. Eine vertikale Pumpe kann radial- oder mischstromhydraulisch ausgeführt sein. Eine Vorauswahl allein anhand eines Fotos vom Druckbogen berücksichtigt nicht, was im Inneren der Pumpe geschieht.

Förderhöhe und Förderstrom: Den gesamten Betriebsbereich vergleichen

Für einen aussagekräftigen Pumpenvergleich muss jeder erforderliche Förderstrom der Gesamtförderhöhe zugeordnet werden. Die Gesamtförderhöhe berücksichtigt Höhenunterschiede, Druck und Reibungsverluste sowie einen gegebenenfalls erforderlichen Anteil aus der Strömungsgeschwindigkeit im System. Im Normalbetrieb, bei niedrigem Zulaufpegel und geänderten Druckseitenbedingungen können unterschiedliche Betriebspunkte erforderlich sein. Die passende Pumpe muss daher die tatsächlichen Betriebsbedingungen abdecken und nicht bloß voneinander unabhängige Katalogmaxima erreichen.

Erstellen Sie vor dem Angebotsvergleich eine Betriebspunktübersicht mit 2 Zuständen. Berücksichtigen Sie den normalen Betrieb und den anspruchsvollsten geänderten Betriebszustand sowie bei Bedarf weitere Zustände. Für jeden Zustand müssen Förderstrom, Förderhöhe, erwartete Betriebsstunden und Zulaufbedingungen angegeben sein. Eine separat angegebene maximale Förderleistung und maximale Förderhöhe beschreiben nur selten eine gleichzeitige Förderleistung.

Beispiel: Für die reguläre Bewässerung werden 3.000 m³/h bei einer Gesamtförderhöhe von 4 m benötigt. Dieser Betriebspunkt kann von Axialpumpen abgedeckt werden. Sinkt der Flusspegel, steigt die erforderliche Förderhöhe auf 6 m, während der benötigte Förderstrom bei 3.000 m³/h bleibt. Ein Angebot, das die geänderte Förderhöhe nur bei deutlich geringerem Förderstrom erreicht, erfüllt die Anforderungen nicht. Angebote für Axialpumpen, die beide Betriebspunkte abdecken, sowie für Mischstrom- und Radialpumpen sollten in die Auswahl einbezogen werden. So kann der Kanalbetreiber die Leistungsaufnahme und die gelieferte Wassermenge für beide festgelegten Betriebspunkte vergleichen, anstatt für die Bezeichnung einer Produktfamilie oder ein beeindruckendes Angebot mit hoher maximaler Förderleistung zu bezahlen.

In ihrer Übersichtsarbeit zur Leistung von Axialpumpen aus dem Jahr 2021 zeigen Moifatswane, Madushele und Ahmed, warum der Betrieb allein am Bestpunkt Änderungen des Systembedarfs nicht berücksichtigt. Ein Vergleich von Pumpenfamilien ist hilfreich, wenn für alle in Betracht gezogenen Pumpen dieselben Betriebsanforderungen gelten.

Grundregel für Betriebspunkte: 3.000 m³/h bei 4 m und 3.000 m³/h bei 6 m sind zwei unterschiedliche Anforderungen. Beide Wertepaarungen müssen in den Angebotsunterlagen aufgeführt sein. Erfüllt ein Angebot nur die erste Wertepaarung, muss vor dem Preisvergleich eine andere Ausführung gewählt oder der Betriebsplan angepasst werden.

Wirkungsgrad und Leistung: Bei gleichem Betriebspunkt vergleichen

Vergleichen Sie den Wirkungsgrad bei identischem erforderlichem Förderstrom und identischer Förderhöhe und legen Sie dabei die Bezugsgrenze für die Leistungsaufnahme fest. Der Pumpenwirkungsgrad setzt die hydraulische Leistung ins Verhältnis zur Pumpenaufnahmeleistung; der Gesamtwirkungsgrad von der Stromversorgung bis zum Wasser berücksichtigt auch die elektrische Ausrüstung. Bei gleichem Betriebspunkt senkt eine geringere elektrische Leistungsaufnahme die Energiekosten, selbst wenn der angegebene Pumpenwirkungsgrad ungünstiger erscheint.

Das Kennlinien-Tutorial des Hydraulic Institute erläutert Förderhöhe, Wirkungsgrad, Leistungsaufnahme und Saugkennlinien. Der maximale Pumpenwirkungsgrad gilt für eine bestimmte Drehzahl und einen bestimmten Laufraddurchmesser. Unterschiedliche Pumpen können bei verschiedenen Drehzahlen dieselbe Aufgabe erfüllen; für nicht vergleichbare Maschinen dieselbe Drehzahl anzusetzen, würde die Auswahl verzerren.

Welcher Pumpentyp ist besser?

Für die Förderung großer Wassermengen bei niedriger Förderhöhe ist eine Axialpumpe der geeignetere Ausgangspunkt; für Anwendungen mit hohem Druckbedarf eine Radialkreiselpumpe. Decken beide den gesamten Betriebsbereich ab, vergleichen Sie elektrische Leistungsaufnahme, Installationskosten und Wartungszugang. Das bessere Angebot liefert die benötigte Wassermenge über den gesamten Betriebsbereich zu geringeren Gesamtkosten.

Die Kostenübersicht von der Stromversorgung bis zum Wasser macht den Kostenvergleich greifbar. Der jährliche Energieverbrauch ergibt sich aus der elektrischen Leistungsaufnahme in kW multipliziert mit den Betriebsstunden. Multiplizieren Sie die daraus berechneten kWh mit dem Strompreis. Die Reihe der University of Arkansas Extension zu Pumpanlagen zeigt, warum neben der Pumpenleistung auch das gesamte System betrachtet werden sollte.

Angenommene Werte: Zwei geeignete Pumpenpakete liefern 3.000 m³/h bei 4 m. Paket A nimmt 50 kW aus dem Stromnetz auf, Paket B 46 kW. Bei 4.000 h/Jahr und $0.12/kWh verbraucht A 50 × 4.000 = 200.000 kWh/Jahr und verursacht Kosten von $24,000. B verbraucht 184.000 kWh/Jahr und verursacht Kosten von $22,080. Die Differenz beträgt $1,920/Jahr. Ein Kaufpreisaufschlag von $5.000 für B würde sich allein durch diese Energieeinsparung nach etwa 2.6 Jahren amortisieren. Für die Kalkulation sind weiterhin Angaben zu Installation, Wartung und Tarif erforderlich. Außerdem muss der Einkauf den Vergleich für den geänderten Betriebspunkt berücksichtigen: Eine Einsparung am normalen Betriebspunkt bringt wenig, wenn das Pumpenpaket bei sinkendem Flusspegel die erforderliche Förderleistung verfehlt.

Die jährlichen Betriebsstunden können die Kaufentscheidung verändern. Bei 150 h/Jahr spart dieselbe Differenz von 4 kW nur 600 kWh/Jahr beziehungsweise $72/Jahr beim angegebenen Tarif. Für eine Hochwasserpumpstation können Verfügbarkeit und Zugänglichkeit wichtiger sein als ein geringer Effizienzvorteil, durch den sich der Aufpreis nur selten amortisiert.

Grundregel zu den Kosten: Eine um 4 kW geringere Leistungsaufnahme ist bei 4.000 h/Jahr und $0.12/kWh $1,920/Jahr wert, bei 150 h/Jahr jedoch nur $72/Jahr. Geben Sie die jährlichen Betriebsstunden neben dem Wirkungsgradvergleich an, damit eine selten genutzte Entwässerungspumpe anders bewertet wird als eine Anlage zur kontinuierlichen Wasserumwälzung.

Warum eine Verringerung des Förderstroms die Belastung einer Axialpumpe erhöhen kann

Bei einer vorgegebenen Drehzahl und einem festen Schaufelwinkel kann eine Verringerung des Druckseiten-Förderstroms einer Axialpumpe die Leistungsaufnahme erhöhen. Das Verhältnis von Förderhöhe zu Förderstrom und der sinkende Wirkungsgrad können die geringere Fördermenge überwiegen. Bei der Auswahl des Motors müssen daher der zulässige Betrieb und die angebotene Leistungskennlinie berücksichtigt werden. Gehen Sie nicht davon aus, dass ein geringerer Förderstrom automatisch eine geringere Belastung bedeutet.

Die Hinweise der NDSU zu Propellerpumpen warnen davor, den Förderstrom durch Drosseln auf der Druckseite zu verringern, und nennen eine steigende dynamische Gesamtförderhöhe als möglichen Grund für höhere Leistungsaufnahme. Das Belastungsverhalten von Radialpumpen kann anders ausfallen; bei einigen steigt die Belastung mit zunehmendem Förderstrom. Die tatsächliche Kennlinie ist aussagekräftiger als eine allgemeingültige Regel für „Axial- oder Kreiselpumpen“.

„Propellerpumpen eignen sich nicht für Betriebsbedingungen, bei denen die Druckseite gedrosselt werden muss, um den Förderstrom zu verringern.“

Bei einem Förderstrom von null wird keine nutzbare hydraulische Leistung abgegeben; interne Umwälzung und mechanische Verluste verbrauchen jedoch weiterhin Energie. Wird in eine Formel für die Ausgangsleistung ein Förderstrom von null eingesetzt, lässt sich damit weder der Antrieb dimensionieren noch der Betrieb bei geschlossenem Druckstutzen beschreiben.

Sind Frequenzumrichter mit allen Pumpentypen kompatibel?

Die Motordrehzahl von Radial-, Axial- und Mischstrompumpen kann mit einem Frequenzumrichter verändert werden, sofern Frequenzumrichter, Pumpe und Motor für den erforderlichen Drehzahlbereich geeignet sind. Zur Kompatibilität gehören auch die Motorkühlung und die hydraulischen Betriebsgrenzen. Ein Frequenzumrichter verändert die Kennlinien; er macht es jedoch nicht überflüssig, die erforderliche Förderhöhe zu erreichen und geeignete Zulaufbedingungen sicherzustellen.

Angaben des Herstellers zu Steuerung und Inbetriebnahme gelten für die angegebene Pumpenkonfiguration. Allgemeine Anweisungen zur Inbetriebnahme mit einem Druckseitenventil, die von anderen Pumpentypen übernommen wurden, können der vorgesehenen Belastungskennlinie widersprechen. Damit die Pumpe innerhalb der zulässigen Grenzen arbeitet, müssen Belastungskennlinie, Antrieb und Steuerungsablauf auf denselben Betriebspunkt abgestimmt sein.

Grundregel zur Belastung: Eine Verringerung des Förderstroms von 3.000 m³/h auf 1.500 m³/h bedeutet nicht zwangsläufig eine um 50 % geringere Antriebsbelastung. Bei Axialpumpen mit fester Drehzahl und festem Schaufelwinkel ist die gesamte zulässige Wellenleistungskennlinie maßgeblich. Der Förderstrom allein sagt nichts über die Motorbelastung aus, insbesondere wenn sich durch die Änderung des Betriebspunkts die Förderhöhe ändert und der Wirkungsgrad der Pumpe sinkt.

Einsatzbereiche von Mischstrompumpen und alternative Aufstellungsarten

Eine Mischstrompumpe verbindet Merkmale der axialen und radialen Energieübertragung; die Flüssigkeit verlässt das Laufrad in einer Zwischenrichtung. Mischstrompumpen werden für hohe Förderströme bei mittlerer Förderhöhe eingesetzt. Ein wechselnder Wasserstand ist ein Grund, mehrere Betriebspunkte zu vergleichen, aber kein automatischer Grund, diese Pumpenfamilie zu wählen.

Das Verhältnis von Förderstrom zu Förderhöhe ergibt sich aus der gewählten Pumpenauslegung. Die Anwendungsbereiche von Kreiselpumpen und Axialpumpen können sich überschneiden. Die Bezeichnung Mischstrompumpe sagt weder aus, dass der Wirkungsgrad über einen größeren Betriebsbereich höher ist, noch dass jedes Modell Feststoffe besser passieren lässt oder geringere Zulaufbedingungen erfordert. Eine Pumpe arbeitet effizient, wenn ihre hydraulische Auslegung zum tatsächlichen Betriebspunkt passt; die Bezeichnung allein weist diese Eignung nicht nach.

Die spezifische Drehzahl beschreibt den Zusammenhang zwischen Laufradform und hydraulischer Auslegung von Axial- und Radialpumpen. Die Referenz des Hydraulic Institute zu Pumpengrundlagen unterscheidet US-amerikanische und metrische Konventionen sowie Berechnungen auf Basis des Gesamtförderstroms und des Förderstroms je Laufradauge. Der gebräuchliche Kennwert in rpm-gpm-ft lässt sich nicht direkt mit einem Kennwert in rpm-m³/s-m vergleichen. Ein Grenzwert ohne Angaben zu Einheiten und Berechnungsbasis ist eine unzuverlässige Abkürzung bei der Pumpenauswahl.

Vergleichen Sie für die Vorauswahl die Mischstrompumpen von BBP mit dem Radialkreiselpumpensortiment von BBP. Vertikal-Turbinenpumpen oder Tauchpumpen sollten berücksichtigt werden, wenn der Zulaufpegel oder die Wartungsanforderungen dies erfordern.

Zulaufbedingungen und Einbaubeschränkungen

Ungeeignete Zulaufbedingungen können eine Pumpe bereits ausschließen, bevor der Wirkungsgrad zum entscheidenden Faktor wird. Die verfügbare und erforderliche Saughöhe sowie die physische Eintauchtiefe am Zulauf beschreiben unterschiedliche Bedingungen beziehungsweise Einschränkungen. Der niedrigste Zulaufpegel, Siebverluste und die Geometrie der Zulaufströmung müssen zur angebotenen Installation passen. Auch Verunreinigungen, Wassertemperatur und Flüssigkeitseigenschaften gehören zu den Betriebsbedingungen.

NPSH3 bezeichnet einen Kavitationsprüfpunkt, bei dem die Förderhöhe um 3 % sinkt. Die erforderliche Mindesteintauchtiefe beschreibt die Wassertiefe, die an einem Zulauf oder einer Laufradanordnung benötigt wird. Ausreichende Eintauchtiefe begrenzt Wirbelbildung und Lufteintrag; eine zufriedenstellende NPSH-Berechnung allein klärt die Geometrie des Zulaufs nicht. Die NDSU untersucht überflutete Propellerpumpeninstallationen und herstellerspezifische Empfehlungen zur Eintauchtiefe.

Die Projektfallstudie von Xylem aus El Paso beschreibt Axialpropellerpumpen mit speziell geformten Saugeinlässen und einer Heberanordnung bei begrenztem Platzangebot. Das Beispiel zeigt, warum die Zulaufgeometrie und die Anordnung der Pumpstation ebenso wichtig sein können wie der typische Zusammenhang zwischen Förderhöhe und Förderstrom der Pumpenfamilie.

Auch die Beschaffenheit des Fördermediums muss festgelegt werden. Sand, faserige Verunreinigungen oder korrosive Bestandteile verändern die Auswahl. Lufteintrag durch unzureichende Eintauchtiefe oder eine ungeeignete Zulaufströmung ist ein häufiges Problem an Pumpenzuläufen. Bei Abweichungen von Dichte oder Viskosität müssen die Kennlinien einer Radialkreiselpumpe für sauberes Wasser entsprechend angepasst werden; die Häufig gestellten Fragen des Hydraulic Institute zu Pumpen erläutern diese Auswirkungen. Feststoffdurchgang und Werkstoffeignung müssen gesondert spezifiziert werden.

Grundregel für den Zulauf: Das 3-%-Kriterium für den Förderhöhenabfall bei NPSH3 und die erforderliche Eintauchtiefe am Zulauf sind getrennte Auslegungsparameter. Halten Sie beide in derselben Betriebspunktübersicht fest, einschließlich des niedrigsten Wasserstands und der Siebverluste. Ein Angebot kann den erforderlichen Betriebspunkt hinsichtlich Förderhöhe und Förderstrom abdecken und dennoch eine andere Zulaufanordnung erfordern.

Pumpenauswahl für Bewässerung, Entwässerung und Umwälzung

Axial- und Radialpumpen kommen in der Bewässerung, Entwässerung und Umwälzung zum Einsatz; die hydraulische Auswahl richtet sich jedoch nach dem Betriebspunkt. Bei der Bewässerung kann es um eine geringe Förderhöhe in einem Kanal oder um den erforderlichen Düsendruck gehen. Bei der Entwässerung stehen Betriebsbereitschaft und wechselnde Wasserstände im Vordergrund. Kühlsysteme und Wasserumwälzanlagen müssen zwischen der zu überwindenden geodätischen Höhe und den Strömungswiderständen im Umwälzsystem unterscheiden.

Bei der Bewässerung umfasst die Gesamtförderhöhe auch den Druck am Verbraucher. Die NDSU nennt 20 psi als äquivalent zu 46,2 ft Wassersäule, noch bevor die übrigen Anforderungen des Systems hinzukommen. Eine geringe geodätische Förderhöhe bedeutet daher nicht zwangsläufig, dass der Betriebspunkt der Pumpe eine niedrige Förderhöhe erfordert, wenn das Wasser zu druckbeaufschlagten Verbrauchern gefördert wird.

Beispiel: Ein Betrieb muss Angebote für eine Anlage vergleichen, die 1.000 m³/h bei 8 m Gesamtförderhöhe umwälzen soll. Im bestehenden Angebot wird eine Pumpe mit „hohem Förderstrom“ beschrieben; Betriebsstunden und Zulaufanordnung bleiben unklar. Die Wartung benötigt regelmäßigen Zugang, ohne das System zu entleeren; die Finanzabteilung geht von einem Betrieb über 6.000 h/Jahr aus. Eine Axialpumpe kommt nur dann in die engere Auswahl, wenn ihre angebotene Kennlinie den Betriebspunkt abdeckt und die Installation den Zugangsanforderungen entspricht. Auch Radial- oder Mischstrompumpen müssen diese Anforderungen erfüllen. Entscheidend ist der installierte Betrieb, nicht die Bezeichnung als Umwälzpumpe im Katalog.

Zu den Anwendungen mit hohem Förderstrom gehören auch die Abwasserbehandlung und die Förderung großer Wassermengen; diese Bezeichnungen sagen jedoch nichts über Feststoffe oder die chemische Beschaffenheit der Flüssigkeit aus. Propellerpumpen werden häufig für Förderaufgaben mit geringer Förderhöhe in Betracht gezogen. Verdrängerpumpen bewegen Flüssigkeit, indem sie wiederholt Volumina einschließen und weiterfördern; interne Leckage beeinflusst dabei die tatsächliche Förderleistung. Pumpentypen für Einspritzung, großvolumige Entwässerung und Druckerhöhung müssen klar unterschieden werden.

Nutzen Sie die Pumpenauswahl für Bewässerungsanwendungen von BBP, um die Anforderungen zu besprechen, und grenzen Sie anschließend die angebotenen Axialpumpen-Alternativen anhand des Betriebspunkts ein.

Grundregel für die Anwendung: Ein erforderlicher Druck von 20 psi am Verbraucher erhöht die erforderliche Förderhöhe um etwa 46,2 ft Wassersäule, noch bevor Höhenunterschiede und Reibungsverluste berücksichtigt werden. Daher können eine Kanalüberführung und eine Druckbewässerung bei gleichem Kanal-Förderstrom unterschiedliche Pumpen erfordern. Geben Sie den Druck am Austritt ausdrücklich an, wenn Sie einen Betriebspunkt als Niederdruckanwendung einstufen.

Vergleich von Lieferanten anhand geprüfter Kennlinien

Ein vergleichbares Angebot unterscheidet zwischen den Anforderungen des Kunden an den Betriebspunkt und den Leistungsnachweisen des Lieferanten. Beginnen Sie mit den beiden Betriebspunkten und den Angaben zur Förderflüssigkeit und legen Sie anschließend die genaue Pumpenkonfiguration und die Prüfgrundlage fest. Auswahlendiagramme grenzen einen Produktbereich ein; veröffentlichte Kennlinien beschreiben diesen Bereich genauer. Zertifizierte Kennlinien beziehen sich auf die gekaufte Pumpe und das gewählte Laufrad.

Das Hydraulic Institute unterscheidet diese Kennlinientypen. Pumpen eines Produktbereichs können sich unter anderem durch Laufradbeschnitt und -größe unterscheiden. Mithilfe der folgenden Tabelle kann der Einkauf aus einer plausiblen Auswahl ein genau definiertes Angebot machen. „Verifiziert“ sollte eine angegebene Konfiguration und Nachweisart bezeichnen und nicht bloß ein allgemeines Marketingdiagramm.

ISO 9906:2012 legt Abnahmeprüfungen der hydraulischen Leistung für Kreiselpumpen fest. Im Kaufvertrag müssen neben den Leistungsanforderungen auch die gewählte Abnahmeklasse und der Prüfaufbau festgelegt werden. Die Abnahmeprüfung einer Pumpe und die Qualitätszertifizierung des Herstellers sind unterschiedliche Beschaffungsvorgänge.

Fehlende Preisangaben in einem Angebot bleiben unbepreist. Wenn ein Angebot beispielsweise das Einlaufbauwerk ausschließt, kann es erst dann als günstigerer Installationspreis gelten, wenn diese Leistung kalkuliert wurde. Fragen Sie die Lieferanten gleichzeitig nach der fehlenden Kennlinienzuordnung, der Leistung am geänderten Betriebspunkt und den ausgeschlossenen Leistungen. Vergleichen Sie anschließend vollständige Angebote.

Branchenausblick: NPSH-Sicherheitsmargen und Regelungsoptionen

Die Überarbeitung der Richtlinie des Hydraulic Institute zu NPSH-Sicherheitsmargen im Jahr 2024 macht die anwendungsspezifische Prüfung der Zulaufbedingungen zu einer sinnvolleren Priorität bei der Beschaffung als eine feste, von anderen Projekten übernommene Sicherheitsmarge. Es empfiehlt sich, den vom Hersteller angegebenen NPSHR-Referenzwert einzubeziehen und die Bedingungen der Förderflüssigkeit sowie die Pumpen- und Standortbedingungen zu berücksichtigen. Das ist besonders wichtig, wenn sich der Wasserstand oder die Regelungsstrategie für den Wasserstand unterscheidet.

In seiner Erläuterung zu ANSI/HI 9.6.1:2024 vom März 2025 beschreibt das Hydraulic Institute den Wechsel von der Ausgabe 2017 zu Empfehlungen, die auf der NPSHR des Herstellers basieren und mindestens dem geprüften NPSH3 entspricht. Bei dieser Prüfung werden unter anderem Fördermedium, Verschleiß, Zulaufbedingungen, instationäre Vorgänge und Parallelbetrieb berücksichtigt. Bei jedem Projekt pauschal 1 Meter zusätzliche Förderhöhe anzusetzen, wird diesem anwendungsspezifischen Ansatz nicht gerecht.

Für das Projekt 2026 sind die Saugbedingungen der Pumpe laut Hersteller mit dem niedrigsten verfügbaren Wasserstand und dem erforderlichen Betriebspunktbereich abzugleichen. Die bauliche Eintauchtiefe und die Auslegung des Rechens sowie alle standortspezifischen Umweltauflagen für die Wasserentnahme müssen im Leistungsumfang enthalten sein. Die Grundlage für die Sicherheitsmarge anzupassen, ist eine sinnvolle Änderung des Leistungsumfangs, auch wenn dieselbe Pumpenbaureihe ausgewählt wird.

Auch für die Regelung muss die Systemgrundlage klar festgelegt sein. Ein drehzahlgeregelter Antrieb kann Regelungsverluste verringern; bei sinkender Drehzahl bleibt die statische Förderhöhe jedoch Teil der erforderlichen Förderhöhe. Laut FAQ des Hydraulic Institute ist der Nutzen einer Drehzahlregelung bei einer Anlagenkennlinie mit statischer Förderhöhe geringer. Wer den jährlichen Stromverbrauch anhand des kubischen Zusammenhangs zwischen Drehzahl und Leistung prognostiziert, kann den Nutzen daher überschätzen.

Auch eine Parallelschaltung muss berücksichtigt werden. Das Zuschalten einer zweiten Pumpe verschiebt den Betriebspunkt im Allgemeinen entlang der kombinierten Pumpen- und Anlagenkennlinien; der Förderstrom verdoppelt sich dadurch nicht automatisch. Das Regelungspaket muss die relevanten Kombinationen der laufenden Pumpen sowie die einzelnen Betriebsbereiche und Leistungsaufnahmen abdecken. Ein niedrigerer Stückpreis kann seinen Vorteil verlieren, wenn die Staffelung eine Pumpe in einen ungeeigneten Betriebsbereich verschiebt.

Feststehende und verstellbare Laufradsteigung sowie Drehzahlregelung sind verschiedene Ausführungsoptionen. Ihr Nutzen hängt vom geforderten Betrieb, dem Regelbereich und dem Wartungsaufwand ab. Der nächste sinnvolle Schritt ist ein Angebot, in dem diese Optionen mit dem gesamten Betriebspunktbereich abgeglichen werden, gefolgt von einem Vergleich der Installationskosten auf Basis realistischer jährlicher Betriebsstunden.

Häufig gestellte Fragen

Was ist eine Mischstrompumpe?

Kann eine Mischstrompumpe vertikal installiert werden?

Welche Pumpe eignet sich am besten für hohen Druck?

Was ist eine Verdrängerpumpe?

Wie hängt die spezifische Drehzahl mit dem Pumpentyp zusammen?

Was ist der Unterschied zwischen selbstansaugenden und nicht selbstansaugenden Pumpen?

Welche Vorteile bietet eine Axialpumpe?

Stellen Sie für Ihr Projekt die normalen und geänderten Betriebspunktpaare aus Förderstrom und Förderhöhe, die Wasserstände an der Entnahmestelle und die Eigenschaften der Förderflüssigkeit für BBP zusammen. Nutzen Sie zunächst die Bewässerungspumpen-Baureihe und vergleichen Sie die Konfigurationen mit einer einheitlichen elektrischen Systemgrenze und einem klar definierten Installationsumfang. Mit vollständigen Angaben zum Betriebspunkt lässt sich die Wahl zwischen Radialkreiselpumpe und Axialpumpe leichter kalkulieren und prüfen.

Von GW. Die technischen Hinweise stützen sich auf die nachstehenden Quellen. Der Kostenvergleich beruht auf den angegebenen Annahmen; die Installation in El Paso wird Xylem zugeschrieben. Pumpenauswahl und Installationsgrenzen hängen weiterhin von der angebotenen Ausrüstung und dem Standort ab.