Proaktive Pumpenpflege: Probleme erkennen, bevor sie Stillstand verursachen

Von Steve Gahbauer

Pumpen sind kritisch für den Anlagenbetrieb. Ein Ausfall könnte die Produktion stoppen und zu kostspieligen Stillstand, Reparatur und/oder Ersatz führen. Probleme kommen zum ungünstigsten Zeitpunkt, weshalb es wichtig ist, potenziellen Problemen voraus zu sein.

Jede Pumpe hat ihr eigenes Geräusch- und Vibrationsmuster. Einmal ist „Normal“ etabliert, achten Sie auf tägliche Änderungen in diesen Mustern – sie könnten Probleme bedeuten. Erhöhte oder unregelmäßige Vibration des Antriebs ist oft das erste Symptom eines drohenden Ausfalls. Weitere Änderungen sind reduzierte Geschwindigkeit, verringerte Fördermenge, übermäßige Leckage und seltsame Geräusche.

Ausfallursachen wie ungleichmäßig verschlissene Teile, verbogene Wellen, lose Laufräder und Anzeichen von Korrosion oder Abrasion werden evident, wenn eine Pumpe ausgebaut und zerlegt wird.

Michael Dufresne, Kundensupport bei Sulzer Pumps (Canada) Inc. in Toronto, lieferte sechs Fehlersuchrichtlinien bei einem jüngsten Education Day der Hamilton Section der Society of Tribologists and Lubrication Engineers (STLE).

1. Auswahl. ISO 13709 (API 610) für hydraulische Auswahlkriterien prüfen: Nennpflichtfördermenge sollte innerhalb 80–110 % des Bestwirkungsgrad-Förderstroms liegen; Pumpen sollten bei 70–120 % des Bestwirkungsgrad-Förderstroms arbeiten; sie sollten mindestens 5 % Druckerhöhung bei Nennbedingung leisten können; und der Druckanstieg zum Schließenventil sollte mindestens 110 % des Nenndrucks betragen.
2. Systemkurven. Reibungsverlust besteht immer in einem System durch Rohre, Ventile, Siebe und Reduzierstücke. Fördermengenerhöhung steigert Reibungsverlust, proportional zum Quadrat der Fördermenge. Die am Standort verfügbare Nettopositivsaughöhe (NPSH) muss stets die erforderliche NPSH der Pumpe übersteigen. Jede Flüssigkeit hat einen einzigartigen Dampfdruck, der mit der Temperatur variiert, daher kann die erforderliche NPSH nur durch Testen geschätzt werden. Für Niedrig-NPSH-Anwendungen konzipierte Laufräder haben typischerweise hohe Saug-spezifische Geschwindigkeiten und können bei niedrigen Fördermengen Probleme haben. Pumpen arbeiten am besten in einer „Komfortzone“ auf ihren Kennkurven, die mit den API 610 bevorzugten Förderbändern übereinstimmt.
3. Kavitation. Kavitation tritt auf, wenn Flüssigkeitsdruck unter den Dampfdruck fällt, was Geräusch und Vibration erzeugt, wenn Dampfblasen auf dem Laufrad kollabieren. Saug-spezifische Geschwindigkeit ist ein Rating, das die Fähigkeit einer Pumpe anzeigt, unter Niedrig-NPSH-Bedingungen zu arbeiten; Industriestandards empfehlen 10.000–11.000.
4. Rückstrom und Vibration. Fördermengenspitzen vom Laufrad können benachbarte stationäre Elemente wie Anti-Swirl-Rippen oder Strömungsglätter treffen und Vibration an der Schaufelpassierfrequenz erzeugen. Der wirbelnde Flüssigkeitsring verlangsamt sich mit Abstand vom Einlass; wenn er weiter entfernte stationäre Teile trifft, erzeugt er niedrigfrequente Vibration. Versetzte Austrittschaufeln reduzieren diese Pulsation. Häufige Vibrationsursachen sind Unwucht, Wellenfehlausrichtung, Ölpeitschen und Fundamentversagen.
5. Leistungsmodifikationen. Unterfeilen der Laufrad-Austrittschaufeln vergrößert den Austrittsbereich, verbessert die Leistung. Überfeilen der Saugschaufeln oder Zurückschneiden reduziert die erforderliche NPSH. Material von der Druckseite der Austrittschaufeln entfernen verdünnt das Blatt auf etwa ein Drittel der ursprünglichen Breite, lässt Austrittsleistung weitgehend unverändert. Zurückschneiden der Volutelippen bei niedrig- und mittelmäßig-spezifischen Pumpen verschiebt Spitzenwirkungsgrad und -druck proportional zur Volutenflächenänderung nach rechts.
6. Schmierung. Die gängigsten Öle für Pumpenlager sind reine oder raffinierte Mineralöle und Synthetiköle für hohe Temperaturen. Additive verbessern Schmierstoffleistung: Antioxidantien stabilisieren Oxidation, reduzieren Korrosion und Viskositätsanstieg; Antischaumadditive verhindern Schaum, der Tragfähigkeit mindert; Filmschichtversteifer bilden Oberflächenschicht mit höherer Spannung, reduzieren Metall-zu-Metall-Verschleiß; organische Zinkverbindungen halten Kugel und Laufbahnen getrennt; aktive EP-Additive chemisch binden an Lagermetall, senken Reibung; Feststoffadditive wie Molybdändisulfid verbessern Schmierung weiter. Der Ölstand sollte halb durch die untere Kugel sitzen, wenn die Pumpe ruht. Die meisten Pumpen können das Öl kühlen, wenn es zu heiß wird; nicht versuchen, ein Lager durch Kühlung des Gehäuses zu kühlen, da Stahl sich ausdehnt und zusammenzieht. Hitze reduziert Ölgeschwindigkeit, schafft Rückkopplungsschleife, die mehr Hitze erzeugt. Der Presssitz leitet Hitze vom Lager auf die Welle. Sicherstellen, dass keine geriffelten Oberflächen oder Polymere zum Erreichen der Wellendimension verwendet werden.

Effektives Troubleshooting beginnt mit dem Kennen Ihrer Pumpe. Machen Sie sich mit ihrer normalen Leistung vertraut, überwachen Sie den Betrieb genau und adressieren Sie Probleme prompt, um kostspielige Produktionsunterbrechungen zu vermeiden.

Steve Gahbauer ist Ingenieur, Toronto-basierter Wirtschaftsautor und regelmäßiger Contributing Editor für PLANT. E-Mail gahbauer@rogers.com. Kommentare? E-Mail jterrett@plant.ca.