Hydraulische Probleme in Prozessanlagen werden häufig erst dann sichtbar, wenn Pumpen ausfallen, Armaturen beschädigt werden, Rohrleitungen schwingen oder der Energieverbrauch steigt. Die Ursache liegt jedoch oft nicht in der einzelnen Komponente, sondern im Zusammenspiel des gesamten Systems. Besonders instationäre Betriebszustände – etwa Pumpenan- und -abfahrten, schnelle Armaturenschaltungen, Druckänderungen oder die Kondensation von Dampfblasen – können erhebliche dynamische Belastungen auslösen. Dr.-Ing. Andreas Dudlik beschäftigt sich seit rund 30 Jahren mit solchen Fragestellungen. Im Interview erläutert er, warum Druckstöße, Kondensationsschläge und Kavitation in der Praxis häufig unterschätzt werden, wie sich Ursachen mit Messungen, Berechnungen und Simulationen systematisch eingrenzen lassen und welche Maßnahmen bei bestehenden Anlagen oft ohne aufwendigen Umbau möglich sind. Im Mittelpunkt steht der Blick auf das hydraulische Gesamtsystem – mit dem Ziel, Schäden zu vermeiden, die Anlagenverfügbarkeit zu erhöhen und Betriebskosten zu senken.
Warum treten Schäden an Pumpen, Armaturen und Rohrleitungen in Industrieanlagen immer wieder auf?
Dr.-Ing. Andreas Dudlik: Am häufigsten begegnet mir, dass ein Schaden an der betroffenen Komponente gesucht wird, obwohl die Ursache im Anlagenbetrieb liegt. Eine Pumpe wird ersetzt, eine Armatur verstärkt oder eine Rohrleitung zusätzlich abgestützt – und trotzdem tritt das Problem wieder auf. Oft wurden instationäre Vorgänge wie Pumpenabschaltungen, schnelle Armaturenschaltungen oder das Entstehen und Kollabieren von Dampfblasen nicht ausreichend berücksichtigt. Entscheidend ist deshalb, nicht nur den stationären Auslegungspunkt zu betrachten, sondern das hydraulische Gesamtsystem und seine zeitabhängigen Vorgänge. Viele Schäden wären vermeidbar, wenn bei Planung und Betrieb konsequent geprüft würde, welche Druck- und Kraftspitzen bei realen Schaltvorgängen auftreten.
Eine Pumpe fällt wiederholt aus, eine Armatur wird beschädigt oder eine Rohrleitung beginnt zu schwingen: Woran erkenne ich, ob die eigentliche Ursache im hydraulischen Gesamtsystem liegt?
Dr.-Ing. Andreas Dudlik: Ein erster Hinweis ist, wenn Schäden wiederholt auftreten oder an unterschiedlichen Komponenten derselben Anlage zu beobachten sind. Typisch sind ungewöhnliche Geräusche, starke Druckschwankungen, Vibrationen, Leckagen oder Schäden nach bestimmten Schaltvorgängen. Dann sollte man nicht nur die betroffene Pumpe oder Armatur untersuchen, sondern fragen: Welche Betriebszustände gingen dem Ereignis voraus? Wie ändern sich Volumenstrom und Druck im Netz? Gibt es Dampf- oder Gasblasen, Rückströmungen oder ungünstige Wechselwirkungen zwischen Pumpen, Armaturen und Leitungen? Entscheidend ist die zeitliche Zuordnung. Lassen sich Messsignale und Schadensereignisse verknüpfen, wird häufig deutlich, dass die Komponente nur das schwächste Glied eines systemweiten Problems ist.
Welche Betriebszustände werden von Anlagenbetreibern am häufigsten unterschätzt, wenn es um Druckstöße und dynamische Belastungen geht?
Dr.-Ing. Andreas Dudlik: Unterschätzt werden vor allem Zustände, die nur wenige Sekunden oder sogar Millisekunden dauern. Dazu gehören das Abschalten oder Anfahren von Pumpen, schnelle Armaturenschaltungen, Rückschlagvorgänge, plötzliche Durchflussänderungen und der Übergang in Teillast. Kritisch wird es besonders, wenn der Druck lokal / kurzzeitig bis in die Nähe des Dampfdrucks absinkt. Dann können Dampfblasen entstehen, die bei erneutem Druckanstieg schlagartig kollabieren und sehr hohe Druck- und Kraftspitzen verursachen. Im stationären Betrieb erscheint die Anlage oft völlig unauffällig. Genau deshalb werden solche Vorgänge leicht übersehen. Für eine realistische Bewertung muss man die tatsächlichen Betriebsabläufe betrachten und nicht nur Nennwerte, Auslegungsdruck und stationäre Betriebspunkte.
Wie lässt sich bei wiederholten Pumpenschäden die tatsächliche Ursache im hydraulischen Gesamtsystem ermitteln?
Dr.-Ing. Andreas Dudlik: Ein typischer, anonymisierter Schadensfall begann mit wiederholten Schäden an einer Pumpe. Zunächst wurde ein mechanisches Problem an der Pumpe selbst vermutet. Die Untersuchung des Gesamtsystems zeigte jedoch, dass kritische Druckabfälle bei bestimmten Schaltvorgängen auftraten. Dadurch konnten sich lokal Dampfblasen bilden, die beim anschließenden Druckanstieg kollabierten und erhebliche dynamische Belastungen erzeugten. Die Pumpe war damit nicht die eigentliche Ursache, sondern der Ort, an dem sich das Problem sichtbar zeigte. Erst die gemeinsame Betrachtung von Betriebsablauf, Rohrleitungsnetz, Armaturenstellung und Druckverlauf führte zur Ursache. Solche Fälle zeigen, warum ein reiner Komponententausch häufig keine dauerhafte Lösung bietet.
Wann kann ich ein hydraulisches Problem mit Messungen und einfachen Berechnungen beurteilen – und wann ist eine Simulation notwendig?
Dr.-Ing. Andreas Dudlik: Viele Fragestellungen lassen sich zunächst mit einer guten Bestandsaufnahme, gezielten Druckmessungen und überschlägigen Berechnungen beurteilen. Damit kann man oft erkennen, ob Druckänderungen plausibel sind, welche Schaltzeiten kritisch werden oder ob Kavitation beziehungsweise Dampfblasenbildung zu erwarten ist. Eine numerische Simulation wird sinnvoll, wenn mehrere Leitungsstränge, Pumpen und Armaturen miteinander wechselwirken, verschiedene Betriebsfälle zu vergleichen sind oder die zeitliche Entwicklung von Druck, Durchfluss und Kräften im System benötigt wird. Sie ist besonders wichtig bei sicherheitsrelevanten Anlagen und bei hohem Schadenspotenzial. Entscheidend bleibt: Auch die beste Simulation ersetzt keine belastbaren Eingangsdaten und kein Verständnis des realen Anlagenbetriebs.
Was lässt sich bei bestehenden Anlagen tun, wenn Druckstöße, Kavitation oder Kondensationsschläge bereits auftreten? Muss dann teuer umgebaut werden oder gibt es oft einfachere Lösungen?
Dr.-Ing. Andreas Dudlik: Ein teurer Umbau ist keineswegs immer erforderlich. Häufig lässt sich schon viel erreichen, wenn die Ursache des transienten Vorgangs eindeutig identifiziert ist. Mögliche Maßnahmen sind angepasste Pumpenfahrweisen, längere oder abgestimmte Armaturenschließzeiten, optimierte Regelstrategien, geeignete Rückschlagarmaturen oder eine veränderte Betriebsführung. Auch Druckhalte-, Be- und Entlüftungs- oder Dämpfungseinrichtungen können sinnvoll sein. Entscheidend ist, nicht vorschnell einzelne Komponenten auszutauschen, sondern die Maßnahme auf das tatsächliche Schadensszenario abzustimmen. Oft sind organisatorische oder regelungstechnische Änderungen günstiger als ein größerer Umbau. Wo bauliche Maßnahmen notwendig sind, lassen sie sich nach einer fundierten Analyse gezielt dimensionieren.
