Rohrleitungen in Thermoölanlagen sind vielerlei Stressfaktoren ausgesetzt: Ihr Eigengewicht (einschließlich Wärmedämmung) und das Gewicht des Wärmeträgerfluids, das durch sie hindurchgeleitet wird, führen zu Belastungen und Verformungen. Zudem wird durch den Temperaturanstieg des Fluids (von Raumtemperatur auf Prozesstemperaturen bis zu 400 °C) die Prozesswärme durch konvektive Wärmeübertragung und Wärmeleitung auf das Verrohrungssystem übertragen. Als Folge dehnen sich die Rohre aus und diese Dehnung wirkt auf die Anschlussstutzen der Anlagenkomponenten wie beispielsweise Pumpen oder Behälter, für die regelmäßig begrenzte Stutzenlasten zulässig sind.
Im Hinblick auf die mechanische Stabilität und die Lebensdauer der Anlage ist daher sicherzustellen, dass die zulässigen Stutzenlasten nicht überschritten werden. Wie lässt sich jedoch diese Anforderung in der Praxis unter Kostengesichtspunkten und knappen Projektlaufzeiten realisieren?
heat 11 hat dafür ein Verfahren weiterentwickelt, das die Schnittlasten des Rohrleitungssystems an den Stutzen der Anlagenkomponenten bei verschiedenen Lastfällen erfasst und entsprechende Lösungen zur Ableitung dieser Lasten bestimmt. Hierzu werden die Schnittlasten im System zunächst analytisch ermittelt und mit den herstellerspezifischen Vorgaben der entsprechenden Aggregate (wie z. B. Pumpen) verglichen. Mittels intuitiver und diskursiver Methoden werden dann Lösungen erarbeitet, die zuletzt analytisch verifiziert und – bei entsprechender Eignung – in den weiteren Konstruktions- und Beschaffungsprozess eingesteuert werden.
Die Abbildung zeigt die thermische Belastung einer Dreifach-Pumpengruppe aus einem abgeschlossenen Projekt in der Chemieindustrie. Die roten Bereiche zeigen dabei die thermisch am höchsten beanspruchten Bereiche der Baugruppe. Die aus der rechnergestützten Simulation gewonnenen Daten dienten dabei der Entwicklung einer statisch optimalen Abstützung des Rohrleitungssystems auf die Pumpenstutzen. „Uns ist mit dieser Methode ein großer Schritt im Hinblick auf die Verbesserung der Haltbarkeit und Lebensdauer von Thermoölanlagen gelungen.“, so Dr. Dietmar Hunold, Geschäftsführer Technik und neue Märkte bei heat 11.
Entwickelt wurde die Methode in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Maschinenbau an der Fachhochschule Bielefeld. Durch die Einbindung der Hochschule wurde nicht nur sichergestellt, dass Methodik und Berechnungen wissenschaftlichen Standards entsprechen, sondern auch ein reibungsloser Transfer der Forschungsergebnisse in die Praxis sichergestellt werden konnte.
Durchgeführt wurde die Untersuchung von Phillip Riechmann BA, Projektingenieur bei heat 11, der auch für die Überleitung der Forschungsergebnisse in die Projektpraxis verantwortlich zeichnet.
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