Hydraulikprüfstand

Seit wann gibt es den Prüfstand?

Im September 2006 wurde am damaligen Fachbereich (heute: Fakultät) Gebäudetechnik und Informatik der Fachhochschule Erfurt ein neuer Prüfstand zur Ermittlung hydraulischer Kenngrößen von Pumpen, Armaturen und Heizkörpern in Betrieb genommen. Er ist im Gebäude 10 - Wolfgang Storm Laborhalle - am neuen Campus der Fachhochschule Erfurt in der Altonaer Straße untergebracht.

Mit welchem Ziel wurde der Prüfstand errichtet?

Mit dem Anspruch des Fachbereiches wirtschaftsnahe angewandte Forschung und Entwicklung zu fördern und durch Wissensrückkopplung den Wert der Lehre zu steigern, entstand dieses zukunftsträchtige Prüfstandskonzept. Es wurde im Rahmen einer Abschlussarbeit mit dem Thema „Planung eines Prüfstandes zur Ermittlung von Hydraulikkennzahlen von Pumpen und Ventilen“ entwickelt.

Zuletzt wurde der Prüfstand für das Forschungsprojekt OHA! - Optimierter Hydraulischer Abgleich - genutzt. Es war ein Projekt, welches vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) aus Mitteln des PROgramms „Förderung der Erhöhung der INNOvationskompetenz mittelständischer Unternehmen“ (PRO INNO II) finanziert wurde. Das Gesamtvorhaben gliederte sich in drei Teilprojekte, von denen die Fachhochschule Erfurt die „Ermittlung von Hydraulikkennzahlen für Pumpen, Armaturen und Heizkörpern“ übernommen hatte.

In Zukunft soll die Versuchsanlage Einzug in die Ausbildung von Ingenieuren der Fakultät Gebäudetechnik und Informatik halten und dort für die praktische Vertiefung der theoretisch erworbenen Kenntnisse in den Lehrgebieten Heizungs- und Feuerungstechnik, Kälte- und Klimatechnik, Steuerungs- und Reglungstechnik sowie Energie- und Verbrauchsmanagement sorgen.

Welche Anforderungen erfüllt der Prüfstand?

Für die Prüfstandskonzeption waren die

• DIN EN ISO 9906 - „Kreiselpumpen“ (08/2004): Hydraulische Abnahmeprüfung Klasse 1 und 2
• DIN EN 1151 - „Umwälzpumpen mit elektrischer Leistungsaufnahme bis 200 W für Heizungsanlagen und Brauchwassererwärmungsanlagen für den Hausgebrauch“ (04/1999): Anforderung, Prüfung, Kennzeichnung
• DIN EN 60534-2-3 - „Stellventile für die Prozessreglung Teil 2-3“ (12/1998): Durchflusskapazität - Prüfverfahren.

die maßgebenden Richtlinien. Sie sind die Grundlage für die normgerechte Ermittlung hydraulischer Kenngrößen an Pumpen sowie Armaturen und gelten für vertraglich - zwischen Herstellern und Käufern - vereinbarte Abnahmeversuche der Produkte. Die Ergebnisse solcher Abnahmeversuche finden Einzug in die technischen Produktdokumentationen der jeweiligen Typen. Ausgehend von dem Anspruch vordergründig mittelständischen Unternehmen gleichwertige Untersuchungs- und Messbedingungen - wie sie nur die Hersteller gewähren - in Form einer Dienstleistung anzubieten, wurde diese Anlage exakt nach den genannten Regelwerken errichtet. Nahezu alle Normvorgaben konnten in einer einzigen Versuchsanordnung realisiert werden.

Was zeichnet den Prüfstand aus?

Der Hydraulikprüfstand ist eine hochmoderne Versuchsanlage, mit der unter anderem Kennlinienaufzeichnungen, Kavitationsuntersuchungen, k_V-Wert-Messungen sowie die Ermittlung diverser anderer physikalischer Kenngrößen unter Laborbedingungen realisierbar sind.

Mit der Anlage ist eine umfassende Beurteilung von Pumpen und Armaturen im Nennweitenbereich von DN 15 bis DN 100 sowie den Druckstufen PN 6 bis PN 16 möglich. Der Prüfstand wurde mit fortschrittlichster Mess-, Steuerungs- und Anlagentechnik ausgestattet. Das Rohleitungssystem, die Messstrecken wie auch die vorhandene Messtechnik erlauben Durchflüsse bis 180 m³/h und Differenzdruckmessungen bis 2000 mbar, wobei die Anlage für einen Betriebsdruck bis 10 bar ausgelegt ist und Absolutdrücke zwischen 300 mbar bis 10000 mbar erfasst werden können. Die Anlage kann mit Überdruck, mit Umgebungsdruck wie auch mit Unterdruck betrieben werden.

Neben den hydraulischen Messgrößen ist auch die Erfassung der elektrischen Eingangsgrößen des Pumpenmotors - mit digitalem multifunktionalen Leistungsmesser - sowie der Umgebungsbedingungen - Referenzgrößen wie Luftdruck, Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit - möglich. Der gesamte Prüfablauf, wie die Aufzeichnung der Messdaten und die Steuerung der Anlage, kann sowohl manuell, halb- wie auch vollautomatisch durchgeführt werden.

Der Prüfstand ist hardware- und softwareseitig modular aufgebaut und gewährleistet somit ein Höchstmaß an Flexibilität bei sich ändernden Prüfanforderungen. Je nach Untersuchungsschwerpunkten können Soft- und Hardwarekomponenten entfernt, gewechselt oder hinzugefügt werden.

Die Hauptkomponenten der Anlage sind die Prüfstandshydraulik und die Prüfstandselektronik. Die Prüfstandshydraulik besteht aus einem Warmwasserbereiter (WWB) und dem sich anschließenden Rohrleitungssystem (Kreislauf). Mit Hilfe des WWB können Untersuchungen bei Strömungsmedientemperaturen bis 95°C durchgeführt werden. Die Aufheizung der Anlage übernimmt das an den WWB angeschlossene Temperiergerät. Dieses begrenzt zudem die Temperaturschwankungen des Fördermediums. Temperaturmesspunkte befinden sich sowohl im WWB wie auch im Kernstrom der Flüssigkeit unmittelbar vor dem Prüfobjekt. Das Edelstahl-Rohrleitungssystem setzt sich aus der in Strömungsrichtung nach den WWB folgenden Druckmessstrecke, aus den sich anschließenden drei Durchflussmessstrecken und den Durchflussregeleinrichtungen vor dem Behältereintritt zusammen. Der Aufbau der Druckmessstrecke kann je nach Prüfobjekt - Pumpe oder Armatur, große oder kleine Nennweite, Flansch- oder Gewindeanschluss - variieren. Je nach Art und Größe des Prüfobjekts können in die Druckmessstrecke verschiedene Druckmessstutzen (Adapter) montiert und über Hydraulikmessleitungen mit den kapazitiven Differenz- und Absolutdruckmessaufnehmern verbunden werden. Eine flexible Rohrleitung nach der Druckmessstrecke gewährleistet den Ausgleich unterschiedlicher Baulängen der Prüfobjekte. Die Durchflusswerte werden magnetisch induktiv im Bereich von 1 l/min bis 3000 l/min ermittelt. Das Einstellen der gewünschten Betriebspunkte sowie Anlagenkennlinien übernehmen zwei motorisch betriebene Regelklappen.

Für die automatische Durchführung der Prüfläufe wurde eine Prüfstandselektronik aufgebaut. Sie besteht aus einem Rechner und einem LonWorks®-Netzwerk. Sie gewährleistet die umfassende Verwaltung, Dokumentation sowie die Archivierung aller Messdaten und übernimmt die Steuerung der Regelgeräte. Alle notwendigen Daten werden von den Mess- und Regelgeräten - analog oder digital - an das Netzwerk übertragen und dort vom Rechner abgefragt. Im Rechner werden die Werte an eine für diese Prüfanlage programmierte Anwendung übergeben. Mit dieser Software können die Daten gespeichert, weiterverarbeitet und grafisch dargestellt sowie Stellsignale und Sollwerte an die Pumpen und Regelgeräte übergeben werden