Schwingungsisolation

Still ruht der See

Wie SLAB-Platten von ACE die Schraubenpumpen in einem Wasserkraftwerk der Schluchseewerk AG zum Flüstern bringen.

12. November 2018
Still ruht der See
(Bild: Schluchseewerk AG)

Die Kraft des Wassers nutzbar zu machen, ist vornehmliche Aufgabe der Schluchseewerk AG mit Hauptsitz in Laufenburg am Hochrhein, in der Nähe des Stausees, 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 (MW) im Pumpbetrieb und 1.800 MW im Turbinenbetrieb für die Energieversorgung Deutschlands bereitstellt. Die Voraussetzungen im Südschwarzwald sind gut. 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.

Wer die Ruhe stört

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. 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 die Schluchseewerk AG an einen vertrauten Partner: „Mit der ACE Stoßdämpfer GmbH 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.

Fakt

Das Kraftwerk Waldshut

Das jüngste Kind der Schluchseegruppe, das Pumpspeicherkraftwerk Waldshut, bildet die Unterstufe der Dreierkette. Die Maschinenhalle steht unmittelbar am Rheinufer. Die mittlere Generatorleistung des Pumpspeicherkraftwerks Waldshut liegt bei 150 MW, die mittlere Pumpleistung bei 80 MW. Der maximale Durchfluss beträgt im Generatorbetrieb 140 und im Pumpbetrieb 40 Kubikmeter Wasser pro Sekunde. Pro Jahr erzeugt das KW Waldshut etwa 170 Millionen Kilowattstunden Strom. Als Unterbecken dient der Rhein sowie das Aubecken beim Rheinkraftwerk Albbruck-Dogern. Der Bau des Kraftwerks Waldshut stellte eine besondere Herausforderung dar: Als Verbindung mit dem Witznaubecken musste der 9,4 Kilometer lange Rheintalstollen in den Fels gebohrt werden. Eine weitere Besonderheit des Waldshuter Kraftwerks ist sein Wasserschloss Eschbach. Mit über 160 Metern ist es höher als der Kölner Dom oder das Ulmer Münster – allerdings fast unsichtbar im Berg versteckt.

Betriebslärm eingedämmt

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 der Schluchseewerk AG nach einer Körperschalldämmung um sechs 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. 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 am besten in Waldshut geeignet sind, lieferte die Auslegung mithilfe der firmeneigenen Software. Das Programms findet über die Ermittlung der gewünschten Dämmung in Bezug auf die Erregerfrequenz die auflastabhängig richtige Materialtype. 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.

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. Mithilfe der abgebildeten Verschraubung gelang es, die Körperschallübertragung komplett vom Sender, nämlich der Pumpe, zum empfangenden Tank hin zu trennen.

Messungen bestätigen Isolierung

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 verhindert werden kann. Am Ende des Tages freuten sich Kunde und ACE über einen Wert von 6,6 dB und darüber, dass sich der theoretisch ermittelte Wert in der Praxis erzielen und sogar gegenüber den vom Kunden angestrebten sechs dB um zehn Prozent senken ließ.

Den Mess-Service bietet ACE je nach Anwendung inklusive. Bedenkt man zudem, dass eine Pegelminderung um drei dB bereits einer Minderung der Schallenergie um 50 Prozent entspricht und eine Reduktion um zehn dB mit der Halbierung der Lautstärke einhergeht, ist dieses Ergebnis als großer Schritt zu werten.

Erschienen in Ausgabe: 09/2018