Es ist lichtgrau, unscheinbar und klein. Und es handelt sich dank seiner inneren Werte um eine technische Revolution: Die Rede ist von dem PumpMeter, das auch bei sehr flachen Q-H-Kennlinien mit zwei Drucksensoren den Betriebspunkt bestimmt.

Auf den Punkt, exakter auf den Betriebspunkt bringt es Christoph Emde, Produktmanager Pumpenüberwachung und Dia­gnose bei der KSB Aktiengesellschaft aus Frankenthal: „Mit dem PumpMeter machen wir die Pumpe transparent." Damit beendet der Pumpenhersteller einen Zustand, der einen eigentlich erstaunt. Die Pumpe ist nämlich - so Emde - eine der letzten Maschinen, die kein Display besitzt. „Ich sehe bei dieser Maschine von außen überhaupt nicht, wie sie läuft", sagt der Produktmanager. „Es wäre so, als wenn jemand ein Auto ohne Armaturentafel fahren müsste." Manche Betreiber von Pumpen schauen daher auf ihr Manometer und hoffen, so etwas über den aktuellen Betriebszustand zu erfahren. „Doch am Manometer erkennt niemand, in welchem Betriebspunkt das Aggregat läuft", erklärt Emde. „Mit dem PumpMeter bringen wir Licht ins Dunkel." Diese Transparenz in Sachen Betriebszustand hält er für wichtig: Nur so könne der Anwender nämlich eine Pumpe im idealen Betriebspunkt fahren, der den Energieverbrauch senkt und die Standzeit erhöht.

Ersetzt die herkömmlich benötigte Sensorik
Das intelligente Gerät erleichtert nicht nur dem Betreiber, sondern auch dem Hersteller einer Produktionsanlage, dem OEM, das Leben. Das Stichwort lautet „Life Cycle Cost (LCC)". „Die OEMs bauen mit unseren Aggregaten Produktionsanlagen, die sie beispielsweise als geregelte Systeme mit Sensoren bestücken", meint der Produktmanager. „Auch diesen Anlagenbauern muss es Spaß machen, unser System einzusetzen, weil es die herkömmlich benötigte Sensorik ersetzt." PumpMeter ersetzt beispielsweise Manometer und Drucktransmitter (zum Steuern, Regeln oder Überwachen).
Beispiel Druckmessung: Der OEM muss bisher zur Installation eines Manometers eine Muffe einschweißen. Es entstehen Kosten für Arbeitszeit, Arbeitsmaterial und Manometer. „Wer mit dem spitzen Bleistift nachrechnet, merkt schnell, dass sich die Mehrkosten für das PumpMeter lohnen, weil wir es fertig an der Pumpe montiert und einsatzbereit liefern. Unterm Strich fällt unsere Lösung daher günstiger als eine Eigenkonstruktion aus."

Die Arbeitsweise
Zwei Sensoren in der Pumpe messen die Drücke auf der Saug- und der Druckseite. Das PumpMeter ermittelt mit diesen Daten den Betriebspunkt, den es in Echtzeit permanent aktualisiert. Das Gerät besitzt analoge und digitale Standardschnittstellen, über die es sich in übergeordnete Systeme integrieren lässt.
Wie ermittelt das PumpMeter nur mithilfe zweier gemessener Druckwerte den Betriebspunkt einer typischen Wassernormpumpe, die mit fester durch die Netzfrequenz vorgegebener Drehzahl betrieben wird - ohne die Messung der elektrischen Wirkleistungsaufnahme des Motors? Es kommt ein zum Patent angemeldetes Verfahren zum Einsatz. Der vom druckseitigen Sensor gemessene Druck wird mit einer Abtastfrequenz von einem Kilohertz erfasst und die Pulsationsfrequenz des Laufrades ermittelt. Emde: „Die Elektronik analysiert diese Schwankungen und bestimmt so die Drehzahl der Pumpe und des Antriebsmotors. Daraus wird der Schlupf des Motors und schließlich Drehmoment und Leistung sehr genau berechnet." Das heißt: Es kommt trotz eventuell sehr flacher Q-H-Kennlinien zu einer genauen Messung der aktuellen Wellenleistung - ohne einen zusätzlichen Sensor. Auch ein Messen der Leistung an einem anderen Ort als der Pumpe, also etwa  im Schaltschrank, ist nicht mehr nötig. Diese Leistungsmessung ist quasi ein Abfallprodukt der Druckmessung.
KSB bietet das PumpMeter zunächst für einstufige Pumpen wie Etanorm, Etabloc oder Etaline an, später kommen mehrstufige Aggregate hinzu. Emde: „Die Resonanz ist ausgezeichnet, wir können in den allermeisten Kundengesprächen mit diesem Extra punkten. Die Stückzahl 1.000 haben wir schnell erreicht." Oft hört der Produktmanager schon die Frage, ob sich KSB-Aggregate mit dem PumpMeter nachrüsten lassen. KSB arbeitet laut dem Produktmanager bereits an dem Thema.
Der Neuling eignet sich vor allem für Anwender, die sich einerseits noch nicht sicher sind, ob sie eine Drehzahlregelung benötigen. Andererseits bereitet es auch eine Nachrüstung mit der KSB-Drehzahlregelung PumpDrive vor, weil PumpMeter alle nötigen Kennwerte zur Verfügung stellt. „Das Parametrieren von PumpDrive wird erheblich vereinfacht", sagt der Produktmanager. „KSB erleichtert dem Anwender mit dem PumpMeter den Einstieg in die Automatisierung."

Inbetriebnahme und Betrieb werden erleichtert
Das PumpMeter bestimmt permanent den Betriebspunkt. Die Anzeige geschieht in einer für den Anwender gewohnten Darstellung: Eine typische Q-H-Kennlinie ist in vier Viertel aufgeteilt. Im Gegensatz dazu: „Ein blinkendes äußeres linkes oder ein blinkendes äußeres rechtes Segment signalisiert Handlungsbedarf - entweder wegen  extrem niedrigem oder zu hohem Förderstrom. Ein blinkendes drittes Viertel der Kennlinie steht für den optimalen Betriebsbereich. Emde: „Der Betreiber kann dank der einfachen Darstellung in international verständlicher Symbolik den Betriebspunkt bei der Inbetriebnahme sofort beurteilen und die Pumpe entsprechend einstellen."
Das PumpMeter erleichtert aber nicht nur die Inbetriebnahme, sondern es hilft, den Betrieb dauerhaft zu optimieren. Das System speichert und wertet alle Daten aus und erstellt ein individuelles Lastprofil, das Aufschluss über die tatsächliche Betriebsweise einer Pumpe in der Anlage gibt.
Um dem Betreiber die Arbeit vor Ort zu erleichtern, zeigt das aufleuchtende EFF-Zeichen (steht für Energieeffizienz) an: Es besteht Optimierungspotential. Details erfährt der Anwender dann mit einem Blick auf das Lastenprofil. Wenn ein ausgeprägter grüner Balken den dauerhaften Einsatz im optimalen Betriebsbereich anzeigt, sind keine Anpassungen nötig. Wenn es allerdings auch viele Betriebsstunden in Teillast gibt und sich der Betriebspunkt in einem weiten Bereich der Kennlinie bewegt, empfiehlt sich beispielsweise das Einführen einer Drehzahlregelung. Entfallen die Betriebsstunden auf den äußeren rechten Balken des Lastprofils, der einen grenzwertigen Betriebsbereich kennzeichnet, so werden wahrscheinlich Pumpe und Motor überlastet. „Hier wäre zu hinterfragen, ob die sich einstellende Fördermenge tatsächlich benötigt wird", meint Emde. „Möglicherweise bietet sich hier das Abdrehen des Laufrades zur Senkung des Energieverbrauchs an."

Vielseitig und fernwirkfähig
Die Argumente scheinen gut bei Anwendern aus den unterschiedlichsten Bereichen anzukommen, die sogar den erfahrenen Produktmanager erstaunen. „Es gibt sogar schon einen Saatzuchtbetrieb, in dem ein PumpMeter an einer Multitec-Pumpe auf einem Traktor das Bewässern von Feldern regelt", berichtet Emde. „Da sieht der Betreiber erstmals, wie die Ansaugverhältnisse unter Feldbedingungen ausfallen. Dieses System ist außerdem fernwirkfähig, und es lässt sich daher über das Handy steuern und überwachen."
Ein Feldtest im ursprünglichen Sinn läuft seit ungefähr einem Jahr in einer Brauerei, die zwei Aggregate des Typs Etabloc 150 - 200 in sehr rauer Umgebung verwendet und die das Pasteurisieren (Abtöten von Keimen bei hohen Temperaturen) mit PumpDrive und PumpMeter optimiert.