Auf der Suche nach Problemen. Pumpenproblemen immer einen Schritt voraus sein.

Von Steve Gahbauer 

Pumpen sind für den Anlagenbetrieb von entscheidender Bedeutung. Ein Ausfall kann die Produktion stoppen und zu kostspieligen Ausfallzeiten, Reparaturen und/oder Austausch führen. Probleme treten zum ungünstigsten Zeitpunkt auf, weshalb es wichtig ist, potenziellen Problemen einen Schritt voraus zu sein.

Jede Pumpe hat ihre eigenen Geräusch- und Vibrationsmuster. Sobald sich „normal“ etabliert hat, achten Sie auf die täglichen Veränderungen dieser Muster – sie können Ärger bedeuten. Erhöhte oder unregelmäßige Vibrationen des Fahrers sind oft das erste Symptom einer drohenden Panne. Andere Änderungen umfassen reduzierte Geschwindigkeit, verringerte Durchflussmenge, übermäßige Leckage und seltsame Geräusche.

Fehlerursachen wie ungleichmäßig abgenutzte Teile, verbogene Wellen, lose Laufräder und Anzeichen von Korrosion oder Abrieb werden beim Ziehen und Zerlegen einer Pumpe sichtbar.

Michael Dufresne, Kundendienst bei Sulzer Pumps (Canada) Inc. in Toronto, stellte bei einem kürzlich stattgefundenen Education Day der Hamilton Section der Society of Tribologists and Lubrication Engineers (STLE) sechs Richtlinien zur Fehlerbehebung vor.

1. Auswahl. Lesen Sie die Norm ISO 13709 (API 610) für hydraulische Auswahlkriterien, die besagt:Der Nennbetriebsdurchfluss sollte zwischen 80 % und 110 % des Durchflusses mit dem besten Wirkungsgrad liegen; Pumpen sollten einen bevorzugten Betriebsbereich von 70 % bis 120 % des Durchflusses mit dem besten Wirkungsgrad haben; Pumpen sollten im Nennzustand eine Förderhöhe von mindestens 5 % erreichen können; und die Förderhöhe bis zum geschlossenen Ventil (Absperrung) sollte mindestens 110 % der Nennförderhöhe betragen.

2. Systemkurven. Es gibt immer Reibungsverluste in einem System durch die Länge von Rohrleitungen, Ventilen, Sieben und Reduzierstücken. Eine Erhöhung des Durchflusses führt zu einem höheren Reibungsverlust, der proportional zum Quadrat des Durchflusses ist.

Die am Standort verfügbare positive Netto-Saughöhe (NPSH) (gemessen in Fuß Flüssigkeit und definiert als die in absoluten Zahlen über dem Dampfdruck verfügbare Gesamthöhe) muss immer größer als der NPSH für die Pumpe sein. Jede Flüssigkeit hat einen einzigartigen Dampfdruck, der mit der Temperatur variiert. Der erforderliche NPSH kann nicht berechnet werden, kann aber mit durch Tests ermittelten Werten abgeschätzt werden. Laufräder, die für Anwendungen mit niedrigem NPSH-Wert ausgelegt sind, haben normalerweise hohe saugspezifische Drehzahlen und sind bei niedrigen Durchflussmengen anfällig für Betriebsprobleme.

Pumpen haben eine „Komfortzone“ innerhalb der Kennlinien, wo die Pumpe für den Dauerbetrieb gut ist. Die Komfortzone bezieht sich auf API 610-bevorzugte Durchflussbänder.

3. Kavitation. Es tritt auf, wenn der Druck einer Flüssigkeit unter ihren eigenen Dampfdruck fällt, und verursacht Geräusche und Vibrationen, wenn sich Blasen in die Hochdruckseite des Laufrads bewegen.

Die ansaugspezifische Drehzahl ist eine Bewertungszahl, die die relative Fähigkeit von Kreiselpumpen angibt, unter Bedingungen mit niedrigem verfügbarem NPSH zu arbeiten. Industriestandards empfehlen Pumpen im Bereich von 10.000 bis 11.000.

4. Rückfluss und Vibration. Strömungsspitzen vom Laufrad können auf benachbarte stationäre Elemente, wie z

Der wirbelnde Flüssigkeitsring verlangsamt sich mit zunehmendem Abstand vom Pumpeneinlass. Wenn der Ring auf stationäre Elemente weiter vom Pumpeneinlass entfernt auftrifft, erzeugt er Schwingungen mit niedrigerer Frequenz. Der sogenannte Leitschaufeldurchgang tritt auf, wenn die Wechselwirkung zwischen Laufradschaufel und Spirallippe Druckpulsationen oder Wellen mit der Leitschaufeldurchgangsfrequenz erzeugt. Gestaffelte Austragsschaufeln reduzieren die Durchgangspulsation.

Pumpenvibrationen haben viele Ursachen, die häufigste ist Unwucht. Andere sind Wellen, Fluchtungsfehler, Ölpeitschen oder Fundamentausfälle.

5. Änderungen der Pumpenleistung. Eine Unterfüllung der Laufradaustrittsschaufeln erhöht die Pumpenleistung, indem die Laufradaustrittsfläche vergrößert wird.

Das Überfüllen oder Zurückschneiden von Saugschaufeln senkt den erforderlichen NPSH. Das Überfüllen der Laufrad-Austragsschaufeln durch Entfernen von Material von der Druckseite macht die Schaufel am Auslass auf ungefähr ein Drittel ihrer ursprünglichen Breite dünner, was die Austragsleistung nicht beeinträchtigt.

Das Zurückschneiden der Spirallippen bei Pumpen mit niedriger und mittlerer spezifischer Drehzahl verschiebt den Spitzenwirkungsgrad und die Förderhöhe um einen Faktor der Spiralbereichsänderung nach rechts.

6. Schmierung. Die beiden beliebtesten Öle für Pumpenlager sind reine und raffinierte Mineralöle; und synthetische Öle für hohe Temperaturen.

Verschiedene Additive erhöhen die Schmierleistung. Antioxidantien verbessern die Oxidationsstabilität, verringern die Korrosion und verhindern, dass das Öl dickflüssiger wird, und es gibt Additive, die Schaumbildung verhindern, was die Belastbarkeit des Schmierstoffs verringert. Filmversteifungen reduzieren den Verschleiß durch metallischen Kontakt, indem sie eine Oberflächenschicht mit einer höheren Spannung als das Schmiermittel bilden. Organische Zinkverbindungen verhindern den direkten Kontakt zwischen Kugel und Laufringen. Aktive EP-Additive gehen eine chemische Verbindung mit dem Lagermetall ein, um die Reibung zu reduzieren. Und feste Zusätze wie Molybdändisulfid verbessern die Schmiereigenschaften.

Der Ölstand sollte bei Stillstand der Pumpe halb durch die untere Kugel reichen.

Die meisten Pumpen verfügen über eine Möglichkeit, das Öl zu kühlen, wenn es zu heiß wird. Versuchen Sie niemals, ein Lager durch Kühlen des Gehäuses zu kühlen – Stahl dehnt sich aus oder zieht sich zusammen.

Hitze verringert die Geschwindigkeit des Öls und erzeugt noch mehr Hitze, da das Schmiermittel seine Fähigkeit verliert, die Last zu tragen. Die Presspassung leitet die Wärme vom Lager weg auf die Welle. Stellen Sie sicher, dass keine gerändelten Oberflächen oder Polymere verwendet werden, um die Welle auf das richtige Maß aufzubauen.

Bei einer effektiven Fehlerbehebung müssen Sie Ihre Pumpe kennen. Machen Sie sich mit der richtigen Leistung vertraut, überwachen Sie den Betrieb genau und beheben Sie Probleme schnell, um kostspielige Produktionsunterbrechungen zu vermeiden.

Steve Gahbauer ist Ingenieur, Wirtschaftsautor mit Sitz in Toronto und regelmäßiger Redakteur bei PLANT. E-Mail an [email protected]. Bemerkungen? E-Mail [email protected].