Schwingungsisolierende Platten reduzieren Geräuschpegel in Kraftwerk

Details: Veröffentlicht: 02.07.2018; Zuletzt aktualisiert: 26.01.2024; Zugriffe: 8265

Eine intelligente Schwingungsisolation kann Lärm am Arbeitsplatz reduzieren. So geschehen in einem Kraftwerk der Schluchseewerk AG, wo der von Schraubenpumpen ausgehende starke Lärm mit Hilfe von schwingungsisolierenden „Slab“-Platten von ACE Stoßdämpfer deutlich reduziert werden konnte.

Die Kraft des Wassers nutzbar zu machen, ist vornehmliche Aufgabe der Schluchseewerk AG. Das Unternehmen mit Hauptsitz im badischen Laufenburg am Hochrhein ist in der Nähe desjenigen Stausees beheimatet, der Teil des Firmennamens ist. Dort hat das 1928 gegründete Unternehmen im Laufe der Jahrzehnte ein Verbundsystem aus Kraftwerken geschaffen, das rund 1600 MW im Pumpbetrieb und 1800 MW im Turbinenbetrieb für die Energieversorgung Deutschlands bereitstellt. Der Südschwarzwald bietet ideale Voraussetzungen für den sinnvollen und effizienten Bau und Betrieb von Pumpspeicherkraftwerken. Vom Schluchsee bis hinunter zum Hochrhein fällt der Schwarzwald rund 600 m ab. Durch die große Fallhöhe entsteht hoher Wasserdruck, der von den fünf Kraftwerken des Unternehmens mit je vier Maschinensätzen in elektrische Energie umgewandelt wird.

ace10718 In zwei Kraftwerksgruppen aufgeteilt, arbeiten jeweils Turbine, Generator und Pumpe nach Bedarf. Die Problematik, dass Mitarbeiter von Betriebslärm betroffen sind, ist an allen Standorten ähnlich. Als jüngstes Kind unter den Kraftwerken der Schluchseegruppe fiel die Wahl als Standort für ein Pilotprojekt zur Verbesserung des Arbeitsklimas auf das Kraftwerk Waldshut. Dessen maximaler Durchfluss beträgt im Pumpbetrieb 40 m³/s. Jährlich erzeugt es etwa 170 Millionen kWh Strom.

Einen hohen Anteil daran haben die dort installierten Schraubenpumpen. Mit einem Gewicht von jeweils 300 kg sind sie zugleich auch Kern des Lärmproblems. Denn durch die direkte Übertragung der während des Pumpvorgangs entstehenden Kräfte auf den Wassertank wird die gesamte Konstruktion in Schwingungen versetzt. Dies liegt vor allem am hohen Luftanteil des Fördermediums Öl, das sich im Tank befindet. Die dadurch resultierende Geräuschkulisse ist so laut, dass sich so gut wie alle Mitarbeiter des Kraftwerks gestört fühlen.

Um dies zu ändern, wandte sich das Schluchseewerk an einen vertrauten Partner: „Mit ACE haben wir in den vergangenen Jahren bereits mehrfach zusammengearbeitet. Dabei überzeugte uns neben den innovativen Produkten auch die zuvorkommende, freundliche und serviceorientierte Art der Mitarbeiter“, so Gerhard Bockstaller, Facharbeiter Erzeugung im KW Waldshut.

Eindämmung von Betriebslärm durch Teamwork

ace20718 Die Stärke von ACE als Spezialisten für die industrielle Dämpfungstechnik liegt in der Schnelligkeit durch flächendeckenden Service, für den technische Berater vor Ort sorgen. Zudem werden je nach Anforderung des Kunden und abhängig von der Anwendung spezialisierte Teams zusammengestellt. In diesem Fall fiel Udo Fischer, der für ACE als Ingenieur und Kundenberater in Südwestdeutschland tätig ist, gleich auf, dass nicht nur die Pumpen an sich das Problem sein könnten, sondern auch ihre Verschraubung mit dem Fundament.

Er setzte sich dann mit dem ACE Entwicklungsteam für die Schwingungstechnik in der Firmenzentrale in Langenfeld in Verbindung, um den Wunsch dem Schluchseewerk nach einer Körperschalldämmung um 6 dB bestmöglich zu erfüllen.

Als Ergebnis der Bestandsaufnahme schlug man dem Kunden zur Senkung des mit 86 dB gemessenen Betriebslärms eine elastische Verschraubung unter Verwendung von schwingungsisolierenden Platten aus der Slab-Familie vor. „Was die Vibrationsisolierung betrifft, haben wir voll und ganz auf ACE vertraut. Udo Fischer und sein Team haben für uns Auslegung, Testphase und Anbringung ihrer Produkte übernommen“, erläutert Gerhard Bockstaller.

Die Berücksichtigung aller Faktoren führte schnell zu den schwingungsisolierenden Platten von ACE. Diese werden in drei verschiedenen Produktfamilien und Beschaffenheiten geführt. Einen ersten Anhaltspunkt, welche der drei verschiedenen Plattensorten von ACE am besten in Waldshut geeignet sind, lieferte die Auslegung mit Hilfe der firmeneigenen Software. Mit Hilfe des Programms kann über die Ermittlung der gewünschten Dämmung in Bezug auf die Erregerfrequenz die auflastabhängig richtige Materialtype gefunden werden.

So entschied man sich für Slab-Platten des Typs SL. Diese universell einsetzbaren, aus elastischen PUR-Werkstoffen hergestellten Vibrationsisolierungsplatten sind vielseitig einsetzbar. Sie stehen ab Werk in Langenfeld mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften, verschiedenen zulässigen Flächenpressungen sowie in variablen Standarddichten zur Verfügung und können von dort aus über den Online-Konfigurator direkt in jeder gewünschten Form bestellt, zugeschnitten und ausgeliefert werden.

Schwingungsisolierung um 6,6 dB bestätigt

ace40718 In Waldshut ging es zuvor um die eigentliche Isolation der Lärmquelle. Zu diesem Zweck brachte das ACE Team zwischen Tank und Pumpe sowie zwischen Schraubenkopf und Pumpe Slab-Platten an. Dies erfolgte in Form einer sogenannten elastischen Lagerung. Mit Hilfe der abgebildeten Verschraubung gelang es, die Körperschallübertragung komplett vom Sender, nämlich der Pumpe, zum empfangenden Tank hin zu trennen.

Die im Vorfeld durchgeführten theoretischen Berechnungen sagten als Ergebnis dieser Maßnahme eine Reduktion von 6,6 dB voraus. Schwingungsmessungen, die das Team auf Wunsch des Kunden während der Installation durchführte, bestätigten die theoretische Annahme, dass über die besondere Art der elastischen Verschraubung die Restübertragung von Vibrationen durch ACE verhindert werden könne.

Am Ende des Tages freuten sich alle über einen Wert von 6,6 dB und darüber, dass der theoretisch ermittelte Wert sich in der Praxis vor Ort genau erzielen und sich sogar gegenüber den vom Kunden angestrebten 6 dB um 10 % senken ließ. Den Mess-Service bietet der Stoßdämpferspezialist je nach Anwendung inklusive. Bedenkt man zudem, dass eine Pegelminderung um 3 dB bereits einer Minderung der Schallenergie um 50 % entspricht und eine Reduktion um 10 dB mit der Halbierung der Lautstärke einhergeht, ist dieses Ergebnis als großer Schritt zu werten.

ace50718 Als hilfreich bei dieser Lösung erwies sich, dass die Slab-Produkte zuschneidbar und einfach durch Aufkleben zu montieren sind. Damit eignen sie sich für viele Dämpfungsanforderungen. Das Hightech-Material aus microcellularen Polyurethan-Elastomeren wird umweltfreundlich mit Wasser aufgeschäumt. Durch die Möglichkeit des Aufschäumens kann es auch auf anderen Materialien, z. B. selbstklebenden Trägerfolien oder Verschleißschichten, appliziert werden. Dadurch erhöht sich das weite Einsatzspektrum dieser Produkte noch einmal um ein Vielfaches.

Um den Arbeitskomfort durch eine weitere Lärmreduktion zusätzlich zu erhöhen, wird die beschriebene Lösung noch durch eine Schalldämmung des Antriebsmotors ergänzt. Aber das Einsatzspektrum der hier vorgestellten schwingungsisolierenden Slab-Platten geht über den Fall weit hinaus. Andere Anwendungsbereiche sind z. B. die Verringerung von Schwingungen an Fundamenten von Anlagen und Maschinen, die Rohrleitungsisolierung oder die Beruhigung von Prüfständen, Messtischen und deren Fundamenten.