B2.4 WSPW.EPC.715.EC003_00 TechSpezif Los 2.4 Pp.docx

Wärmespeicher

(Gesamtprojekt WSPW)

Technische Spezifikation

Los 2.4 – Pumpen inkl. FUs

Inhaltsverzeichnis

1 Allgemeines 4

1.1 Einleitung 4

1.2 Anwendungsbereich 4

1.3 Systembeschreibung 5

1.4 System Auslegung 5

1.5 Betriebsweise 5

1.6 Anordnung 5

1.7 Bautechnik 6

1.8 Elektrotechnik 6

1.9 Leittechnik 6

2 Liefer- und Leistungsumfang (LLU) 7

2.1 Lieferumfang 7

2.2 Leistungsumfang 11

2.3 Ausschlüsse 13

2.4 Schnittstelle, Liefergrenzen und Anschlusspunkte 14

2.5 Optionen 15

2.5.1 Option Nr. 01 – Ersatz- und Verschleißteile für 2 Jahre 15

2.5.2 Option Nr. 02 – Stundensätze und Tagessatz für zusätzliche Leistungen 15

2.5.3 Option Nr. 03 – FAT Frequenzumrichter 15

3 Beschaffenheitsmerkmale 16

4 Ausführung, Design 17

4.1 Allgemeine Anforderungen 17

4.2 Mechanische Ausführung 17

4.3 Anordnung 19

4.4 Bautechnik 19

4.5 Elektrotechnik 19

4.5.1 Anforderungen an Mittel- und Niederspannungsmotoren 19

4.5.2 Konstruktions- und Auslegungsmerkmale Pumpenmotoren: 19

4.5.3 Frequenzumrichter 20

4.6 Leittechnik 20

4.7 Montage, Inbetriebsetzung, Abnahmemessung und Probebetrieb 20

4.8 Qualität 21

4.9 Normen, Richtlinien und Merkblätter 21

5 Termine für Lieferung und Installation 22

6 Dokumentation 23

7 Technische Daten 26

8 Anhänge 27

Begriffe und Abkürzungen

Allgemeines

Einleitung

Im Rahmen des Projekts „Errichtung Großwärmespeicher und dessen hydraulische Einbindung in die Fernwärmeverteilung am Standort HKW West“ (Gesamtprojekt WSPW) der Stadtwerke Karlsruhe soll ein Wärmespeicher zur Sicherstellung einer nachhaltigen, zukunftsfähigen und gesicherten Wärmeversorgung realisiert werden.

Die verfahrenstechnische Aufgabe des zu planenden 2-Zonen-Wärmespeichers soll in der Speicherung und bedarfsgerechten Bereitstellung thermischer Energie innerhalb des Fernwärmesystems bestehen. Der drucklos ausgeführte Wärmespeicher soll durch die Ausbildung einer thermischen Schichtung die getrennte Aufnahme und Abgabe von Wärme auf unterschiedlichen Temperaturniveaus ermöglichen.

Durch die hydraulisch entkoppelte Einbindung in das Fernwärmenetz über ein separates Vor- und Rücklaufsystem soll der Wärmespeicher zum Ausgleich von Lastschwankungen sowie zur zeitlichen Entkopplung von Wärmeerzeugung und -verbrauch beitragen.

Für die Projektausführung sind folgende Hauptlose geplant:

• Los 1 Wärmespeicher
• Los 2.1 Rohrleitungsbau inkl. Montage
• Los 2.2 Armaturen
• Los 2.3 Instrumentierung
• Los 2.4 Pumpen inkl. FUs
• Los 3 Elektrotechnik
• Los 4 Bautechnik

Allgemeine Projektvorgaben siehe:

• [B0] Allgemeine Rahmenspezifikation, wo zutreffend
• [B0-01a] Standort-Rahmenspezifikation
• [B0-01b] Projekthandbuch

Anwendungsbereich

Gegenstand dieser Spezifikation mit zugehörigem technischen Datenblatt [B2.4-02] ist die Planung, Herstellung und Lieferung funktionstüchtiger Vor- und Rücklauf- sowie Beimischpumpen einschließlich aller zum bestimmungsgemäßen Betrieb erforderlichen Komponenten innerhalb der spezifizierten Liefergrenzen.

Systembeschreibung

Die 2x75 % Vorlaufpumpen (14NDA71AP010 & 14NDA72AP010) fördern während des Entladens des Wärmespeichers warmes Speicherwasser in das bestehende Fernwärmenetz der SWK.

Die 2x75 % Rücklaufpumpen (14NDB71AP010 & 14NDB72AP010) fördern während des Entladens kaltes Fernwärmewasser aus dem bestehenden Fernwärmenetz der SWK in den Wärmespeicher.

Die 2x100 % Beimischpumpen (14NDB12AP010 & 14NDB13AP010) fördern kaltes Rücklaufwasser in den warmen Vorlauf, um den Speicher vor zu hohen Fernwärmenetztemperaturen zu schützen.

Alle genannten Pumpen werden durch Frequenzumrichter (FUs) geregelt. Die Pumpenmotoren müssen entsprechend FU-geeignet sein.

Die FUs sind Teil dieser Ausschreibung und durch den AN auszulegen und zu liefern.

Das Regelungskonzept und die Visualisierung werden im übergeordneten, bauseitigen Leitsystem T3000 realisiert. Sämtliche hierfür relevanten, verfahrenstechnischen Messungen werden bauseits von der übergeordneten Leittechnik zur Verfügung gestellt. (Eine Ausnahme bilden die pumpenspezifischen Messungen, wie beispielsweise Wicklungstemperaturen etc.). Diese sind in einem separaten Klemmenkasten zur Verfügung zu stellen.

System Auslegung

Das System soll die wesentlichen Anforderungen entsprechend der Technischen Spezifikation [B2.4] sowie des technischen Datenblatts [B2.4-02] erfüllen.

Tabelle .: Allgemeine Parameter

Betriebsweise

Die Pumpen werden innerhalb der in dieser Spezifikation und den dazugehörigen Anhängen beschriebenen Grenzen betrieben.

Die Fernwärme- sowie Beimischpumpen werden jeweils über Frequenzumrichter drehzahlvariabel gefahren. Die Regelung erfolgt durch die Leittechnik.

Anordnung

Für Liefergrenzen siehe Kapitel 2.4.

Abweichungen sind nur in begründeten Fällen zulässig und mit dem AG vorher abzustimmen.

Bautechnik

Für Liefergrenzen siehe Kapitel 2.4

Elektrotechnik

Für Liefer- und Leistungsgrenzen ET&LT Verkabelung Gesamtanlage [B0-02d], Liefergrenzen Elektrik + I&C Feldgeräte [B0-02e], SLD Gesamtanlage [B0-05a] sowie Kapitel 2.4.

Leittechnik

Für die Beschaffung der Instrumentierung ist die Messstellenliste [B0-09h] sowie die Messgerätevorschrift [B0-07m] zu berücksichtigen.

Für Liefer- und Leistungsgrenzen ET&LT Verkabelung Gesamtanlage [B0-02d], Liefergrenzen Elektrik + I&C Feldgeräte [B0-02e], SLD Gesamtanlage [B0-05a] sowie Kapitel 2.4.

Liefer- und Leistungsumfang (LLU)

Die Projektvorgaben aus der Spezifikation sowie alle im Anlagenverzeichnis [B2.4-01] aufgelisteten Dokumente sind zwingend einzuhalten bzw. Abweichungen davon sind in der Abweichungsliste zu dokumentieren und mit dem AG abzustimmen.

Lieferumfang

Die Lieferung umfasst komplette und funktionstüchtige Fernwärme- und Beimischpumpen einschließlich aller zum Betrieb notwendigen Ausrüstungen innerhalb der spezifizierten Liefergrenzen. Tabelle .: Lieferumfang Pumpen

Leistungsumfang

Tabelle .: Mindest-Leistungsumfang des AN. Kein Anspruch auf Vollständigkeit

Ausschlüsse

Folgende Leistungen sind nicht im Liefer- und Leistungsumfang des Auftragnehmers:

Tabelle .: Ausschlüsse

Schnittstelle, Liefergrenzen und Anschlusspunkte

Schnittstellen und Anschlusspunkte sind in den folgenden Dokumenten definiert:

• [B0-02d] Liefer- und Leistungsgrenzen ET&LT Verkabelung Gesamtanlage
• [B0-02e] Liefergrenzen Elektrik + I&C Feldgeräte

Alle Schnittstellen sind mit DIN EN-Flanschen auszuführen.

Tabelle .: Schnittstellen, Liefergrenzen und Anschlusspunkte Pumpen

Optionen

Option Nr. 01 – Ersatz- und Verschleißteile für 2 Jahre

Ersatzteile und Verschleißteile für einen Betrieb von 2 Jahren (Separate Liste)

(inkl. Kosten, Lieferzeit und Klassifizierung wie Operational Consumable, Verschleißteil, oder strategisches Ersatzteil). Inkl. Ersatzteile für Inbetriebsetzung.

Option Nr. 02 – Stundensätze und Tagessatz für zusätzliche Leistungen

Aktuelle Stunden und Tagessätze (Pumpen- und FU Hersteller) für zusätzliche Leistungen, z.B. Unterstützung während der IBS.

Option Nr. 03 – FAT Frequenzumrichter

Für die Frequenzumrichter sind die Kosten für einen FAT anzugeben.

Beschaffenheitsmerkmale

Siehe Vertragsdokument [A-09]

Ausführung, Design

Allgemeine Anforderungen

Der gesamte vom Auftragnehmer bereitgestellte Liefer- und Leistungsumfang muss auf die Einhaltung aller anerkannten Gesetze, Verordnungen, Normen, Vorschriften, behördlichen Anforderungen und aller geltenden europäischen Richtlinien (Rechtsvorschriften zu Produkten) und Vorschriften für das Inverkehrbringen des Produkts in der Europäischen Union (EG / EU) und alle anderen anwendbaren innerstaatlichen Gesetze, die für den Betrieb des Wärmespeichers inkl. Pumpen sowie für dessen Auslegung, Konstruktion, Errichtung und Inbetriebsetzung erforderlich sind, ausgelegt sein. Die neue Maschinenverordnung (EU) 2023/1230 ist zu berücksichtigen.

Es müssen alle für Anfahr-, Abfahr-, Betriebs-, Stör-, Stillstands- und Gefahrenfälle notwendigen Einrichtungen enthalten sein. Das jeweilige Pumpenaggregat muss einen flachen, jedoch mit steigender Fördermenge einen stetig abfallenden Kennlinienverlauf haben, so dass jeder Betriebspunkt stabil gefahren werden kann.

Die Pumpenaggregate müssen sorgfältig gereinigt und konserviert angeliefert werden. Alle Stutzen müssen während der Lagerung und des Transportes verschlossen sein, so dass keine Verunreinigungen in die Pumpen gelangen können.

Die allgemeinen Anforderungen aus dem Anlagenverzeichnis [B2.4-01] sind zu berücksichtigen, insofern nicht anderweitig in dieser Spezifikation definiert.

Zugelassenen Lieferanten sind für den Lieferumfang der Motoren und FUs der Lieferantenliste [B0-06e] zu entnehmen. Abweichungen davon sind im Einzelfall mit dem AG abzustimmen.

Mechanische Ausführung

Mechanisches Equipment ist entsprechend der Anforderungen in dem Technischen Datenblatt [B2.4-02] auszulegen.

Alle Pumpen sind so auszulegen und herzustellen, dass die folgenden Eigenschaften eingehalten werden:

1. Kontinuierlicher Betrieb bzw. mindestens 3 Startvorgänge pro Stunde müssen möglich sein
2. Pumpe, Kupplung und Motor sind auf einer gemeinsamen Grundplatte zu montieren. Vorrichtungen zum Ausrichten der Pumpe und des Motors auf der Grundplatte sind vorzusehen.
3. Die drehzahlregelbaren Pumpen und Messeinrichtungen sind für einen permanenten Dauerbetrieb auszulegen
4. Einfacher Zugang für Betrieb, Wartung und Austausch der Pumpe; für redundante Pumpen: ohne Unterbrechung des Anlagenbetriebs
5. Einfache Handhabung mit entsprechenden Hebeösen für Pumpe und Motor
6. Komponenten für den Parallelbetrieb oder als Reserveaggregat, müssen gleiches Design, gleiche Größe und Leistung aufweisen
7. Hersteller mit nachweisbarer Serviceorganisation in Deutschland oder Europa
8. Serienmäßig gefertigte Pumpen mit Referenzen in vergleichbaren Anwendungen.
9. Kreiselpumpen sind vorzugsweise einzusetzen, sofern die Prozessanforderungen dies zulassen.
10. Die Pumpenwellen müssen ausreichend dimensioniert sein, um die maximal mögliche Leistung des nächstgrößeren Antriebs zu übertragen.
11. Die Pumpe und die Antriebskupplung müssen für das maximal zulässige Drehmoment dimensioniert sein.
12. Alle Pumpenteile und Zubehörteile, die mit dem Fördermedium in Berührung kommen, müssen aus speziell für die Prozessbedingungen ausgelegten Werkstoffen bestehen und erosions- und korrosionsbeständig sein.
13. Soweit Werkstoffspezifikationen angegeben sind, gelten diese als Mindestanforderungen und entbinden den Auftragnehmer nicht von der Verantwortung für die Auswahl der richtigen Werkstoffe. Grauguss ist für drucktragende und medienberührende Bauteile generell nicht zulässig
14. Für alle rotierenden Teile ist ein kompletter Berührungsschutz vorzusehen.
15. Auswechselbare Spaltringe sind an Gehäuse und Laufrad anzubringen, wenn dies wirtschaftlich gerechtfertigt ist.
16. Es sind wartungsfreie, elastische Kupplungen vorzusehen.
17. Gegebenenfalls sind Vorrichtungen zum Kühlen, Erwärmen, Spülen oder Verriegeln der Wellendichtungen vorzusehen.
18. Die Gleitringdichtungen der Pumpe müssen so angeordnet sein, dass das Nachfüllen oder der Einbau von Ersatzdichtungen mit einem Minimum an Betriebsunterbrechung erfolgen kann.
19. Gleitringdichtungen müssen von Herstellern mit nachgewiesener industrieller Anwendungserfahrung sein und je nach Anwendung ausgewählt werden. Das Pumpengehäuse muss so konstruiert sein, dass Wartung einfach möglich ist und dabei störende Einflüsse auf die angeschlossenen Rohrleitungen und Ventile möglichst gering sind.
20. Alle rotierenden Teile sind statisch und, soweit zutreffend, dynamisch auszuwuchten.
21. Die Pumpe muss innerhalb des zulässigen Betriebsbereiches gemäß Herstellerkennlinie schwingungsarm und dauerhaft betrieben werden können.
22. Die erste kritische Drehzahl der Kupplung muss mindestens 20 % höher sein als die maximale Betriebsdrehzahl.
23. Für den Prüfdruck sind alle mit Druck beaufschlagten Pumpenteile für den 1,5-fachen maximalen Betriebsdruck (bei max. Dichte) auszulegen.
24. Bei der Verwendung eines Vorsatzläufers muss dieser für den vorgesehenen Einsatz geeignet sein, d.h. der gesamte Betriebsbereich muss bei der Auslegung des Vorsatzläufers berücksichtigt werden.
25. Eine nachträgliche Förderhöhenkorrektur von +-5% (bezogen auf den Nennbetriebspunkt) muss ohne Austausch des gesamten Aggregates möglich sein.
26. Der NPSH-Wert der Pumpe muss in jedem Betriebspunkt mind. 0,5 m niedriger sein als der NPSH-Wert der Anlage.
27. Jede Pumpe ist mit Entwässerungen und Entlüftungen jeweils mit Absperrventil und Rohrleitung auszuführen, so dass die Pumpe vollständig entleert und entlüftet werden kann.
28. Stutzenlasten nach DIN EN ISO 5199 sind zu berücksichtigen
29. Die örtlichen Manometer und Druckmessungen müssen schwingungsfrei aufgehängt werden (abgesetzt mittels Messleitung)
30. Leistungsprüfung auf dem Prüfstand des Herstellers nach DIN EN ISO 9906. Während der Leistungsprüfung sind ebenso die Laufruhe und Lagertemperatur zu prüfen
31. Ausführung des Pumpengrundrahmens als Ölauffangwanne
32. Es ist sicherzustellen, dass die Kupplung auch die pulsierenden Momente aufnehmen kann.

Für die Pumpen müssen die Ergebnisse von Probeläufen vorgelegt werden.

Für die Werkstoffe der Pumpen sind Werkszeugnisse Typ 2.2 nach DIN EN 10204 bereitzustellen. Abnahmeprüfzeugnisse Typ 3.1 sind nur dann erforderlich, wenn sie in den projektspezifischen Datenblättern oder aufgrund gesetzlicher bzw. normativer Anforderungen ausdrücklich gefordert werden.

Die Messungen an den Aggregaten/Motoren sind gemäß der Auflistung im Dokument [B0-07m] auszuführen.

Anordnung

Keine Anforderungen.

Bautechnik

Der AN hat eventuelle Anforderungen an den Pumpensockel an den AG zu benennen.

Elektrotechnik

Anforderungen an Mittel- und Niederspannungsmotoren

Motoren sind entsprechend den Betriebsbedingungen auszuwählen, denen sie im Betrieb ausgesetzt sind:

• Normalbetrieb
• Anlaufmoment
• Last im Anlauf
• Umgebungsbedingungen am Aufstellungsort, etc.

Die Motoren müssen in Übereinstimmung mit den gültigen Vorschriften, Normen, Richtlinien und Empfehlungen hergestellt werden. Insbesondere ist die neueste Fassung der DIN EN 60034 VDE 0530 für drehende elektrische Maschinen zu berücksichtigen. Notwendige Sensoren wie PTC oder Thermistorschutz müssen beinhaltet sein.

Konstruktions- und Auslegungsmerkmale Pumpenmotoren:

Motoren sind entsprechend folgender Konstruktions- und Auslegungsmerkmalen auszuführen:

• Alle Motoren sind als Kurzschlussläufermotoren vorzusehen.
• Die Motorisolierung sollte entsprechend der Klasse F dimensioniert sein und thermisch höchstens der Klasse B entsprechen.
• Bei kurzzeitigen Spannungseinbrüchen von bis zu 75 % der Nennspannung und vollem Gegenmoment muss ein perfekter Anfahrvorgang gewährleistet sein. Schädigende Lagerströme dürfen nicht auftreten. Ggf. ist eine Lagerisolierung vorzusehen.
• Einrichtungen für Instandhaltung (z.B. Nachschmierung), Montage-/Demontage und elektrische Anschlüsse müssen leicht zugänglich sein.
• Es sind die Effizienzklassen der Ökodesign-Verordnung (EU) 2019/178 für Elektromotoren zu berücksichtigen.
• Als Schutzart ist jeweils mindestens IP54 zu wählen.
• Der Anschlusskasten hat mindestens die Schutzart IP55 zu erfüllen.
• Motoren sind luftgekühlt auszuführen.
• Alle Motoren müssen als Direktstarter geeignet sein und bei Spannungsschwankungen von

+/- 10 % und / oder Frequenzschwankungen von +/- 5 % betrieben werden können.

• Die Motorlager sind als Wälzlager entsprechend den Anforderungen auszuführen.
• Die Motoren müssen aus kaltem Zustand mindestens dreimal hintereinander eingeschaltet werden können, ohne dass die zulässige Übertemperatur überschritten wird. Betriebsübliche Einschalthäufigkeiten dürfen nicht zur Übertemperatur der Motoren führen.
• Die Motoren müssen gemäß den getroffenen Festlegungen mit der Möglichkeit ausgerüstet sein, durch einen Frequenzumrichter angetrieben zu werden.
• Die vorgeschriebene Drehrichtung des Motors muss deutlich gekennzeichnet sein.

Für die Angebotsabgabe ist eine nachvollziehbare Auslegung der kompletten Funktionseinheit aus Pumpenmotor und Frequenzumrichter vorzulegen. Die Unterlagen müssen die Dimensionierung der genannten Betriebsmittel plausibel darstellen und eine Prüfung durch den AG ermöglichen.

Frequenzumrichter

Die Verantwortung für die Funktions-, Regelungs- und Leistungsfähigkeit der gelieferten Antriebseinheit aus Pumpe, Motor und Frequenzumrichter liegt beim Auftragnehmer.

Der Auftragnehmer ist für die Auslegung, Parametrierung und den Nachweis der Funktionsfähigkeit der Antriebseinheit aus Pumpe, Motor und Frequenzumrichter verantwortlich.

Die Frequenzumrichter für die Vorlaufpumpen müssen SIL 1 Anforderung erfüllen. Entsprechende SIL Zertifikate sind zu übergeben. Die SIL-Kreisberechnung erfolgt bauseits.

Die FUs für die Beimisch- und Rücklaufpumpen haben keine SIL-Anforderungen.

Leittechnik

Die Aggregate werden bauseits direkt an die übergeordneten Leittechnik des AG angebunden und von dort gesteuert.

Die Programmierung in der übergeordneten Leittechnik erfolgt bauseits. Zur Durchführung von Loop-checks und Funktionsprüfungen wird seitens AG ein Programmierer gestellt.

• Die Signale aus den Kaltleiter-Messungen (Wicklungstemperaturen) werden über den Klemmkasten auf den FU geführt und dort ausgewertet (Verkabelung von Klemmkasten zum FU erfolgt bauseits). Eine Signalübertragung erfolgt vom FU an die Leittechnik bauseits.
• Je PT100-Paar ist ein PT100-Fühler direkt und ohne Verwendung eines Messumformers auf den Frequenzumrichter aufzuschalten. Der zweite PT100-Fühler ist über einen Messumformer an die Hauptleittechnik anzubinden.
• Kabel-, Leitungs- und Rohreinführungen sind in IP54 auszuführen.

Die Anbindung der Frequenzumrichter an die übergeordnete Leittechnik erfolgt mittels Profinet. Die verwendeten Frequenzumrichter müssen in der Lage sein, mittels S2-Redundanz mit den Automatisierungssystemen (AS’en) zu kommunizieren. Die physikalische Anbindung erfolgt über einen Media Redundancy Protocol Ring (MRP).

Montage, Inbetriebsetzung, Abnahmemessung und Probebetrieb

Montage, Inbetriebsetzung und Probebetrieb erfolgen bauseits.

Die hydraulische Abnahmeprüfung des Pumpenaggregats mit FU findet im Zuge des FATs gem. ISO 9906 statt.

Der FAT für die Frequenzumrichter im Herstellerwerk ist optional anzubieten (Option Nr. 03)

Qualität

Festlegungen zur Qualitätssicherung siehe Allgemeine Rahmenspezifikation [B0].

Normen, Richtlinien und Merkblätter

Anforderungen aus der Allgemeinen Rahmenspezifikation [B0] sowie sämtliche gängige Normen in der jeweils aktuellen Fassung sind zu berücksichtigen. Insofern nicht anderweitig festgelegt, sind u.a. die Normen und Richtlinien zu berücksichtigen:

Termine für Lieferung und Installation

Tabelle .: Termine für Lieferung und Installation

PX) Zeitkritische Termine, Pönale siehe Teil A

Dokumentation

Vorgaben zu Sprache, Form und Inhalt:

• siehe Rahmenspezifikation [B0]
• siehe Ausführungsspezifikation Anlagendokumentation [B0-07a]

Die folgenden Dokumente müssen für alle Pumpen erstellt werden, sofern zutreffend.

Tabelle .: Mindestumfang zu liefernden Dokumenten

PX) Zeitkritische Termine, Pönale siehe Teil A

Technische Daten

Siehe Anhang Technisches Datenblatt [B2.4-02]

Anhänge

Siehe Anlagenverzeichnis der Ausschreibung [B2.4-01]