Intelligente Schwingungsisolation

ACE-Platten bringen Ruhe ins Kraftwerk

Lärm am Arbeitsplatz hat negative Auswirkungen und ist kontraproduktiv. In einem Kraftwerk der Schluchseewerk AG wurde der von Schraubenpumpen ausgehende Lärm mit Hilfe von schwingungsisolierenden SLAB-Platten von ACE reduziert.

Messung vorher mit an Stör- und Empfängerseite angebrachten Sensoren: Die 300 Kilogramm schweren Schraubenpumpen verursachen einen Betriebslärm von 86 Dezibel. © ACE

Die Kraft des Wassers nutzbar zu machen, ist vornehmliche Aufgabe des Schluchseewerks. 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 1.600 Megawatt im Pumpbetrieb und 1.800 Megawatt 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 Meter ab. Durch die große Fallhöhe entsteht hoher Wasserdruck, der von den fünf Kraftwerken des Unternehmens mit je vier Maschinensätzen in elektrische Energie umgewandelt wird.

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 (KW) Waldshut. Dessen maximaler Durchfluss beträgt im Pumpbetrieb 40 Kubikmeter Wasser pro Sekunde. Jährlich erzeugt das KW Waldshut etwa 170 Millionen Kilowattstunden Strom.

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Schwingungsisolierende Platten der Typen SLAB 170 bis SLAB 720 lassen sich in vielen Formen konfektionieren. Sie weisen Eigenfrequenzen zwischen 12 und 50 Hertz auf und sind in Belastungsbereichen zwischen 0,002 bis 0,5 Newton pro Quadratmillimeter einsetzbar. © ACE

Eindämmung von Betriebslärm
Einen hohen Anteil daran haben die dort installierten Schraubenpumpen. Mit einem Gewicht von jeweils 300 Kilogramm 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 ACE. „Mit ACE Stoßdämpfer haben wir in den vergangenen Jahren bereits mehrfach zusammengearbeitet“, so Gerhard Bockstaller, Facharbeiter Erzeugung im KW Waldshut.

Udo Fischer, der für ACE als Ingenieur und Kundenberater in Südwestdeutschland tätig ist, fiel auf, dass nicht nur die Pumpen an sich das Problem sein könnten, sondern auch ihre Verschraubung mit dem Fundament. Er setzte sich mit dem ACE-Entwicklungsteam für die Schwingungstechnik in der Firmenzentrale in Langenfeld in Verbindung, um den Wunsch von Schluchseewerk nach einer Körperschalldämmung um sechs Dezibel bestmöglich zu erfüllen. Als Ergebnis der Bestandsaufnahme schlug man dem Kunden zur Senkung des mit 86 Dezibel gemessenen Betriebslärms eine elastische Verschraubung unter Verwendung von schwingungsisolierenden Platten aus der SLAB-Familie vor. „Udo Fischer und sein Team haben für uns Auslegung, Testphase und Anbringung ihrer Produkte übernommen“, so Gerhard Bockstaller.

Die Berücksichtigung aller Faktoren führte schnell zu den schwingungsisolierenden Platten von ACE. Diese werden in drei verschiedenen Produktfamilien und Beschaffenheiten im Bereich der Schwingungstechnik des Unternehmens 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.

Messung nachher mit an Empfängerseite angebrachtem Sensor: Die Verwendung von ACE SLAB führt zu einer Isolierung der Schwingungen um 6,6 Dezibel. © ACE

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.

Isolierung der Schwingungen
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 Dezibel 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 Kunde und ACE über einen Wert von 6,6 Dezibel und darüber, dass der theoretisch ermittelte Wert sich in der Praxis vor Ort genau erzielen und sich sogar gegenüber den vom Kunden angestrebten sechs Dezibel um zehn Prozent senken ließ. Den Mess-Service bietet ACE je nach Anwendung inklusive. Bedenkt man zudem, dass eine Pegelminderung um drei Dezibel bereits einer Minderung der Schallenergie um 50 Prozent entspricht und eine Reduktion um zehn Dezibel mit der Halbierung der Lautstärke einhergeht, ist dieses Ergebnis als großer Schritt zu werten.

Durch die elastische Verschraubung mittels SLAB-Schwingungsisolationsplatten gelang es, die Körperschallübertragung komplett vom Sender, in diesem Fall der Pumpe, hin zum darunter liegenden Tank zu trennen. © ACE

Als hilfreich bei dieser Lösung erwies sich, dass die SLAB-Produkte von ACE zuschneidbar und einfach durch Aufkleben zu montieren sind. Damit sind sie ideal geeignet 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 wie selbstklebenden Trägerfolien oder Verschleißschichten appliziert werden. Dadurch erhöht sich das Einsatzspektrum dieser Produkte.

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 von ACE geht über den Fall weit hinaus. Andere Anwendungsbereiche sind die Verringerung von Schwingungen an Fundamenten von Anlagen und Maschinen, die Rohrleitungsisolierung oder die Beruhigung von Prüfständen, Messtischen und deren Fundamenten. as

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