1. Beschreibung des Problems und des Umfangs
Dieser Diagnoseleitfaden richtet sich an Ingenieure und Servicetechniker, die auf Kreiselpumpen stoßen, die einen erheblichen Rückgang des Volumenstroms oder einen völligen Mangel an Förderleistung aufweisen. Probleme bei der Flüssigkeitsversorgung gehören zu den häufigsten Ausfällen von Kreiselpumpen in industriellen Umgebungen, die zu Produktionsausfällen, Geräteschäden und erheblichen finanziellen Verlusten führen können. Eine effektive und zeitnahe Diagnose ist entscheidend für die Minimierung von Ausfallzeiten.
1.1. Definition der Symptome
- Niedriger Durchfluss: Die Pumpe läuft, aber die Durchflussrate ist niedriger als angegeben oder erwartet.
- Keine Ansaugung: Die Pumpe läuft, aber es wird überhaupt keine Flüssigkeit zugeführt oder der Auslassdruck bleibt nahe am Saugdruck.
- Erhöhtes Geräusch- und Vibrationsniveau: Besonders charakteristisch für Kavitation.
- Überhitzung der Pumpe oder des Motors: Kann auf erhöhte Last oder Reibung hinweisen.
- Reduzierung des Förderdrucks: Der von der Pumpe erzeugte Druck reicht nicht aus, um den Systemwiderstand zu überwinden.
1.2. Anwendungsbereich
Dieses Handbuch behandelt Kreiselpumpen, die in einem breiten Spektrum industrieller Anwendungen eingesetzt werden, darunter:
- Wasserversorgung und -entsorgung (EN 1092-1, EN ISO 9906)
- Chemische und petrochemische Industrie (API 610, ISO 13709)
- Lebensmittelindustrie (Einhaltung hygienischer Standards)
- Energie
- Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HVAC).
Klassifizierung von Störungen:
- Kritisch: Völliges Fehlen der Einspritzung, was zu einem sofortigen Stopp des Produktionsprozesses führt.
- Primär: Geringer Durchfluss, der die Produktivität oder Produktqualität erheblich beeinträchtigt und möglicherweise zu Geräteschäden führt.
- Geringfügig: Eine geringfügige Abnahme des Durchflusses, die sich nicht kritisch auf den Prozess auswirkt, aber auf das Anfangsstadium der Entwicklung einer Fehlfunktion hinweist.
2. Sicherheitsmaßnahmen
BEVOR DIAGNOSE- ODER REPARATURARBEITEN AN DER PUMPAUSRÜSTUNG BEGINNEN, MUSS DIE VOLLSTÄNDIGE SICHERHEIT VON PERSONAL UND AUSRÜSTUNG GEWÄHRLEISTET WERDEN. DIE NICHTBEACHTUNG DIESER VORSICHTSMASSNAHMEN KANN SCHWERE VERLETZUNGEN ODER TOD FÜHREN.
- Lockout/Tagout (LOTO): Vor jedem Eingriff an der Pumpe oder den zugehörigen Systemen ist es SICHER, einen Lockout/Tagout-Vorgang gemäß den internen Standards des Unternehmens und den Anforderungen von DSTU EN 1032 durchzuführen. Trennen Sie alle Energiequellen (elektrisch, pneumatisch, hydraulisch) und installieren Sie Verriegelungsvorrichtungen und Tags. Auf Spannungsfreiheit prüfen.
- Restenergie: Stellen Sie sicher, dass die gesamte Restenergie (z. B. Druck in Rohrleitungen, potenzielle Speicherenergie, heiße Flüssigkeiten) abgeleitet oder sicher abgeleitet wird. Öffnen Sie die Ablassventile und machen Sie das System drucklos.
- Persönliche Schutzausrüstung (PSA): Verwenden Sie stets geeignete PSA: Schutzbrille, Handschuhe, Helm, Sicherheitsschuhe, Schutzkleidung. Bei Arbeiten mit aggressiven oder heißen Flüssigkeiten zusätzliche Spezial-PSA.
- Heiße Oberflächen: Pumpen und Motoren können hohe Temperaturen erreichen. Seien Sie vorsichtig, um Verbrennungen zu vermeiden.
- Chemische Gefahr: Befolgen Sie bei der Arbeit mit chemisch aktiven Flüssigkeiten alle Sicherheitsprotokolle im Zusammenhang mit diesen Substanzen (MSDS/SDB-Sicherheitsdatenblätter). Sorgen Sie für ausreichende Belüftung.
- Bestätigung, dass keine Bewegung erfolgt: Stellen Sie nach dem Ausschalten der Stromversorgung sicher, dass alle beweglichen Teile zum Stillstand gekommen sind und nicht versehentlich starten können.
- Arbeiten in der Höhe: Befolgen Sie bei Arbeiten in der Höhe die Sicherheitsregeln und verwenden Sie Sicherheitssysteme.
3. Notwendige Diagnosewerkzeuge
Für eine effektive Diagnose sind die folgenden Tools erforderlich, die den Industriestandards entsprechen.
| Werkzeug | Spezifikation/Modell | Messbereich | Zweck |
|---|---|---|---|
| Manometer | Genauigkeitsklasse 1,0 oder höher, gefüllt mit Glycerin | 0-10 bar, 0-25 bar (je nach System) | Messung des Drucks an der Saug- und Druckseite der Pumpe. Kontrolle der Kavitationsfreiheit (NPSHa). |
| Vakuummeter | Genauigkeitsklasse 1,0 oder höher | -1 bis 0 bar (relatives Vakuum) | Vakuummessung beim Ansaugen. Erkennung eines zu hohen Saugleitungswiderstandes. |
| Tragbarer Ultraschall-Durchflussmesser | Beispiel: Siemens SITRANS FUP1010, Endress+Hauser Proline Prosonic Flow 93T | Hängt vom Rohrdurchmesser und der Durchflussmenge ab | Nicht-invasive Messung des Flüssigkeitsvolumenstroms ohne Anhalten des Systems. |
| Pyrometer (Infrarot-Thermometer) | Bereich -50 °C bis 500 °C, Genauigkeit ±1,5 °C | -50°C bis 500°C | Messung der Temperatur des Pumpengehäuses, der Lager, des Motors und der Flüssigkeit, um eine Überhitzung zu erkennen. |
| Vibrationsanalysator | Beispiel: SKF Microlog-Analysator, Fluke 805 FC. Konformität mit ISO 10816 | Frequenzbereich 10 Hz - 10 kHz, Messung der Schwinggeschwindigkeit (mm/s) | Erkennung von Unwucht, Mittenversatz, Lagerfehlern, Kavitation anhand des Schwingungsspektrums. Vergleich mit den zulässigen Grenzwerten nach ISO 10816. |
| Drehzahlmesser (Laser/Kontakt) | Bereich 0-99999 U/min, Genauigkeit ±0,05 % | 0-99999 U/min | Messung der tatsächlichen Drehzahl der Pumpen-/Motorwelle. |
| Elektrische Zange (Amperemeter) | Messung von Strom bis 1000 A AC/DC, Spannung bis 1000 V AC/DC | Spannung, Strom, Widerstand | Motorstrom- und Spannungsmessung zur Lastbeurteilung und elektrischen Fehlererkennung. |
| Druckverteiler (für Systeme mit Luftsteuerung) | Bereich 0-10 bar | 0-10 bar | Überprüfen Sie den Luftdruck in den Pumpensteuerungssystemen, falls vorhanden. |
| Industrielles Endoskop | Sondenlänge 1-5 m, Durchmesser 6-12 mm, LED-Beleuchtung | Visuelle Kontrolle | Sichtprüfung der Innenteile der Pumpe (Laufrad, Gehäuse) ohne Demontage (durch Inspektionslöcher). |
4. Checkliste für die Erstbewertung
Bevor Sie mit einer detaillierten Diagnose beginnen, führen Sie die folgenden Schritte aus. Dadurch können Sie wichtige Informationen sammeln, die dabei helfen, die möglichen Ursachen der Störung einzugrenzen.
| Kontrollpunkt | Beschreibung / Was Sie sehen sollten | Datenaufzeichnung |
|---|---|---|
| Nutzungsbedingungen | Überprüfen Sie die aktuellen Betriebsparameter: Flüssigkeitstemperatur, Flüssigkeitsstand im Saugbehälter, Öffnen/Schließen des Ventils, Betriebsgeschwindigkeit (falls einstellbar). | Flüssigkeitstemperatur: __°C, Behälterfüllstand: ___, Ventilposition: ___, Geschwindigkeit: ___ U/min (oder % von Max.) |
| Verlauf der Alarme | Sehen Sie sich das Alarmprotokoll des Steuerungssystems (SCADA/DCS) für die letzten 24–48 Stunden an. Achten Sie auf Warnungen zu niedrigem Druck, hoher Temperatur und Motorüberstrom. | Alarmdatum/-uhrzeit, Alarmcode, Alarmbeschreibung |
| Änderungen im System | Gab es kürzlich Änderungen an der Rohrleitungskonfiguration, der Installation neuer Geräte, einer Änderung der Flüssigkeitszusammensetzung oder Reparaturen an Ventilen oder Filtern? | Beschreibung der Änderungen, Datum der Änderungen |
| Visuelle Übersicht | Überprüfen Sie die Pumpe, die Rohrleitungen, die Ventile und den Motor auf sichtbare Schäden, Undichtigkeiten, ungewöhnliche Geräusche, Vibrationen und Überhitzung (visuell oder durch Berührung). Prüfen Sie, ob sich in freien Leitungsabschnitten Luft befindet. | Undichtigkeiten: (ja/nein), Geräusche: (Typ), Vibration: (ja/nein), Überhitzung: (ja/nein), Luft im System: (ja/nein) |
| Position der Ventile | Stellen Sie sicher, dass alle Saug- und Auslassventile ordnungsgemäß geöffnet sind. Stellen Sie sicher, dass das Bypassventil (falls vorhanden) nicht versehentlich geschlossen wird. | Einlassventil: __ % geöffnet, Auslassventil: __ % geöffnet, Bypass: (offen/geschlossen) |
| Filter und Raster | Überprüfen Sie die Ansaugfilter, Siebe oder Siphons auf Verschmutzung. | Filterzustand: (sauber/teilweise verstopft/vollständig verstopft) |
| Manometer und Vakuummeter | Nehmen Sie die ersten Messungen des Saug- und Förderdrucks mit stationären oder tragbaren Manometern vor. | Saugdruck: ___ bar, Förderdruck: ___ bar |
5. Systematischer Diagnosealgorithmus
Verwenden Sie diesen Schritt-für-Schritt-Algorithmus, um systematisch die Grundursache für geringen Durchfluss oder fehlenden Boost zu ermitteln.
- Grundbedingungen der Pumpe prüfen
- WENN die Pumpe nicht startet oder der Motor sich nicht dreht:
- Überprüfen Sie die Stromversorgung des Motors (Spannung, Frequenz).
- Überprüfen Sie die Funktionsfähigkeit des Anlassers, des Relais und der Schalter.
- Wahrscheinliche Ursache: Elektrischer Fehler oder mechanischer Stau.
- WENN die Pumpe startet, aber kein Durchfluss oder Druck:
- Gehen Sie zu Schritt 2.
- WENN die Pumpe nicht startet oder der Motor sich nicht dreht:
- Beurteilung des Vorhandenseins von Flüssigkeit und Luft im System
- WENN sich keine Flüssigkeit im Pumpengehäuse befindet (nicht gefüllt):
- Überprüfen Sie den Flüssigkeitsstand im Saugtank.
- Überprüfen Sie das Saugventil (vollständig geöffnet?).
- Füllen Sie die Pumpe und die Saugleitung wieder auf.
- Wahrscheinliche Ursache: Unzureichende Füllung (Priming) oder Flüssigkeitsmangel.
- WENN Anzeichen für einen Luftstopfen oder Luftansaugung vorliegen:
- Beobachten Sie freie Abschnitte und achten Sie auf zischende Geräusche.
- Überprüfen Sie alle Anschlüsse der Saugleitung auf Undichtigkeiten.
- Überprüfen Sie die Dichtungen der Pumpenpackung.
- Versuchen Sie, die Luft durch die Entlüftungsventile zu entfernen.
- Wahrscheinliche Ursache: Luftstau oder Luftansaugung.
- WENN die Pumpe vorgefüllt ist und keine Anzeichen von Luft vorhanden sind:
- Fahren Sie mit Schritt 3 fort.
- WENN sich keine Flüssigkeit im Pumpengehäuse befindet (nicht gefüllt):
- Messung des Saug- und Förderdrucks
- Mit Manometern und Vakuummetern (Kapitel 3):
- Messen Sie den Druck am Einlass (P_vsm) und Auslass (P_nagn) der Pumpe.
- WENN P_vsm sehr niedrig ist (nahe dem Vakuum oder deutlich unter dem Nenn-NPSHa) und Kavitationsgeräusche/Vibrationen vorliegen:
- Wahrscheinliche Ursache: Kavitation aufgrund von Ansaugproblemen (hoher hydraulischer Widerstand, niedriger Flüssigkeitsstand, hohe Flüssigkeitstemperatur).
- Überprüfen Sie Filter, Saugrohrdurchmesser und Saughöhe.
- Gehen Sie zu Ursachenanalyse: Kavitation.
- WENN P_nagn sehr niedrig ist, aber P_vsm normal ist und keine Anzeichen von Kavitation vorliegen:
- Wahrscheinliche Ursache: Probleme mit dem Laufrad (Verschleiß, Beschädigung, Verstopfung) oder falsche Drehrichtung.
- Überprüfen Sie die Drehrichtung des Motors (siehe Markierung).
- Schalten Sie die Pumpe aus, führen Sie das LOTO-Verfahren durch und führen Sie eine Sichtprüfung des Laufrads durch (mittels Endoskop oder durch Demontage).
- Gehen Sie zur Ursachenanalyse: Laufradverschleiß.
- WENN P_nagn und P_vsm bei geschlossenem Einspritzventil normal erscheinen, bei offenem Ventil jedoch kein Durchfluss:
- Wahrscheinliche Ursache: Übermäßiger Widerstand im Einspritzsystem (verstopfte Rohrleitungen, geschlossene Ventile, falsch berechnete Systemkennlinie).
- Überprüfen Sie alle Einspritzleitungsventile, Filter und Wärmetauscher.
- Gehen Sie zu Ursachenanalyse: Systemcharakteristikanalyse.
- Mit Manometern und Vakuummetern (Kapitel 3):
- Vibrations- und Geräuschanalyse
- Verwendung des Vibrationsanalysators (Kapitel 3):
- Messen Sie den Vibrationsgrad am Pumpengehäuse und an den Lagern.
- Vergleichen Sie die Werte mit den zulässigen Werten nach ISO 10816 (für die Geräteklasse).
- Norm: Vibrationsgeschwindigkeit ≤ 4,5 mm/s (RMS) für Industriepumpen.
- Alarm: Vibrationsgeschwindigkeit > 7,1 mm/s (RMS).
- WENN hohe Vibrationen mit charakteristischen „Knack“- oder „Kies“-Geräuschen auftreten:
- Wahrscheinliche Ursache: Kavitation.
- Überprüfen Sie den NPSHa (verfügbare Saughöhe).
- Gehen Sie zu Ursachenanalyse: Kavitation.
- WENN die Vibration hoch ist, aber keine charakteristischen Kavitationsgeräusche:
- Wahrscheinliche Ursache: Unwucht des Laufrads (nach Verschleiß) oder Fehlausrichtung der Wellenmitten.
- Überprüfen Sie den Zustand des Laufrads und der Kupplung.
- Gehen Sie zur Ursachenanalyse: Laufradverschleiß.
- Verwendung des Vibrationsanalysators (Kapitel 3):
6. Störungsursachenmatrix
Diese Matrix bietet eine Zusammenfassung der Symptome, der wahrscheinlichsten Ursachen, der erforderlichen diagnostischen Tests und der erwarteten Ergebnisse.
| Symptom | Wahrscheinliche Ursachen (in absteigender Reihenfolge der Wahrscheinlichkeit) | Diagnosetest | Erwartetes Ergebnis, wenn die Ursache bestätigt wird |
|---|---|---|---|
| Geringer/kein Durchfluss, hohe Geräuschentwicklung, Vibrationen, Schäden am Pumpeninneren |
|
|
|
| Geringer Durchfluss, normales Geräusch/Vibration (kann jedoch erhöht sein), reduzierter Förderdruck |
|
|
|
| Kein Ausstoß, Pumpe läuft, hoher Ansaugdruck, niedriger Auslassdruck |
|
|
|
| Geringer Durchfluss, hoher Förderdruck, mögliche Überhitzung |
|
|
|
7. Analyse der Grundursachen jeder Fehlfunktion
7.1. Kavitation
Der Kern des Problems: Kavitation tritt auf, wenn der Druck der Flüssigkeit am Einlass des Laufrads unter den Druck gesättigter Dämpfe der Flüssigkeit bei einer bestimmten Temperatur fällt. Dies führt zur Bildung und anschließenden Kollaps von Dampfblasen, was zu starken Stoßwellen führt. Diese hochenergetischen Stoßwellen (bis zu 1500 MPa) beschädigen die Oberfläche des Laufrads und des Gehäuses und verursachen Lochfraß.
Gründe:
- Unzureichende verfügbare Saughöhe (NPSHa): NPSHa < NPSHr (Pumpenanforderungen). Dies kann folgende Ursachen haben:
- Dynamische Saughöhe zu hoch (die Pumpe ist zu hoch über dem Flüssigkeitsspiegel positioniert).
- Hoher Widerstand der Saugleitung (lange Rohre, viele Bögen, verstopfte Filter, zu kleiner Rohrdurchmesser).
- Hohe Flüssigkeitstemperatur, die den Druck gesättigter Dämpfe erhöht.
- Niedriger Atmosphärendruck (für offene Systeme).
- Niedriger Flüssigkeitsstand im Saugtank.
- Übermäßiger Durchfluss: Die Pumpe arbeitet weit rechts vom optimalen Leistungspunkt (BEP), wodurch der Laufradeinlassdruck abfällt.
Bestätigung: Ein charakteristisches Geräusch, das der Bewegung von Kies in der Pumpe ähnelt, Vibrationen (Spitzen im Bereich von 0,5–2 kHz), ein Leistungs- und Druckabfall und im Laufe der Zeit deutliche Anzeichen von Lochfraß an den Laufradschaufeln.
Folgen: Schneller Verschleiß des Laufrads und anderer Innenteile, erhöhte Geräusche und Vibrationen, verringerte Effizienz und Leistung der Pumpe, mögliche Zerstörung von Dichtungen und Lagern.
7.2. Laufrad- oder Gehäuseverschleiß
Der Kern des Problems: Der Verschleiß des Laufrads (Laufrads) oder der Innenflächen des Gehäuses (z. B. Spaltdichtungen) führt zu einer Zunahme der internen Flüssigkeitsströme von der Druckseite zur Saugseite. Dadurch sinkt der Wirkungsgrad der Pumpe, der erzeugte Druck und damit der Volumenstrom sinken.
Gründe:
- Abrasive Partikel in der Flüssigkeit: Das Pumpen von Flüssigkeiten mit suspendierten Feststoffpartikeln (Sand, Schlamm) führt zu erosivem Verschleiß.
- Chemische Korrosion: Aggressive Flüssigkeiten korrodieren das Material von Laufrad und Gehäuse.
- Kavitation: Wie oben beschrieben ist Kavitation eine der Hauptursachen für mechanische Schäden.
- Materialalterung: Natürliche Abnutzung des Materials im Laufe der Zeit.
- Falsches Material: Verwendung eines Materials, das nicht für die Förderflüssigkeit oder die Betriebsbedingungen geeignet ist.
Bestätigung: Sichtprüfung des Laufrads (Unregelmäßigkeiten, Verringerung der Schaufeldicke, Schlaglöcher, stumpfe Kanten), vergrößerte Spalte in den Spaltdichtungen (gemessen mit einer Fühlerlehre). Reduzierung des Einspritzdrucks bei Nenndrehzahl.
Folgen: Erhebliche Verringerung der Effizienz, erhöhter Stromverbrauch zur Ausführung der gleichen Arbeit, erhöhte Vibrationen und Geräusche, häufigerer Austausch von Komponenten erforderlich.
7.3. Luftschleuse (Luftschleuse)
Der Kern des Problems: Kreiselpumpen sind nicht in der Lage, Gase zu pumpen. Wenn sich im Pumpengehäuse oder in der Saugleitung ein erhebliches Luft- oder Gasvolumen ansammelt, beginnt das Laufrad in der Luft/dem Gas zu rotieren, ohne dass ausreichend Vakuum zum Ansaugen der Flüssigkeit entsteht. Dies führt zu einem Nulldurchfluss oder einem sehr geringen Durchfluss.
Gründe:
- Unzureichende Vorfüllung der Pumpe: Vor dem Start waren Pumpe und Saugleitung nicht vollständig mit Flüssigkeit gefüllt.
- Luftansaugung: Undichtigkeiten in der Saugleitung (undichte Verbindungen, Risse, beschädigte Wellendichtungen, lose Flanschverbindungen).
- Niedriger Flüssigkeitsstand im Behälter: Der Sauganschluss liegt frei und die Pumpe beginnt, Luft anzusaugen.
- Flüssigkeitsausgasung: Leicht flüchtige oder erhitzte Flüssigkeiten können in der Saugleitung ausgasen.
Bestätigung: Pumpe läuft, Motor zieht wenig Strom, Saugdruck nahe am Atmosphärendruck (oder sogar positiv), Förderdruck sehr niedrig oder Null. Häufig ist ein charakteristisches Arbeitsgeräusch in der Luft oder ein Gurgeln zu hören.
Folgen: Mangelnde Versorgung, mögliche Überhitzung der Pumpe aufgrund fehlender Flüssigkeitskühlung, Schäden an Gleitringdichtungen.
7.4. Ansaugprobleme (außer Kavitation und Lufteinschluss)
Kern des Problems: Auch ohne Kavitation oder Lufteinschlüsse können Probleme in der Saugleitung die Pumpenleistung erheblich beeinträchtigen, indem sie den Flüssigkeitsfluss zum Laufrad einschränken.
Gründe:
- Verstopfter Saugfilter/Sieb: Die Ansammlung von Fremdpartikeln führt zu einem übermäßigen Druckabfall am Pumpeneinlass.
- Geschlossenes oder teilweise geschlossenes Saugventil: Beschränkt den Flüssigkeitsfluss.
- Falsch ausgelegte Saugleitung: Rohrleitungsdurchmesser zu klein, zu große Krümmungen, plötzliche Richtungsänderungen, zu lange Leitung, dadurch hohe Reibungsverluste.
- Saughöhe: Zu hohe statische Saughöhe.
Bestätigung: Niedriger Saugdruck (Vakuummeter zeigt hohes Vakuum an) bei normalem Flüssigkeitsstand im Tank, der sich verbessert, wenn der Filter gereinigt oder das Ventil geöffnet wird. Keine charakteristischen Kavitationsgeräusche.
Folgen: Reduzierte Leistung, erhöhte Pumpenlast, mögliche Kavitation mit weiterer Verschlechterung.
7.5. Systemkurvenanalyse
Der Kern des Problems: Die Pumpe arbeitet im Schnittpunkt ihrer Kennlinie und der Anlagenkennlinie der Rohrleitung. Steigt der Systemwiderstand (Systemkennlinie) stark an, verschiebt sich der Betriebspunkt der Pumpe auf der Kennlinie nach links, was zu einem Rückgang des Förderstroms führt, selbst wenn die Pumpe einwandfrei funktioniert.
Gründe:
- Erhöhung des statischen Drucks: Erhöhung der Höhe, bis zu der die Flüssigkeit zugeführt werden muss.
- Zunehmende Reibungsverluste: Verstopfung von Rohrleitungen durch Ablagerungen, Korrosion oder Bewuchs; Verwendung von Rohrleitungen mit kleinerem Durchmesser als berechnet; Hinzufügen neuer Armaturen oder Geräte (Wärmetauscher, Filter) zur Einspritzleitung ohne Neuberechnung.
- Teilweise geschlossenes oder verstopftes Auslassventil: Erhöht den hydraulischen Widerstand.
- Anstieg des Ausgangsdrucks: Änderung der Bedingungen auf der Empfangsseite des Systems.
Bestätigung: Die Pumpe erzeugt einen hohen Förderdruck (häufig höher als der Nennwert), aber einen geringen Durchfluss. Der Motor nimmt einen erhöhten Strom auf (wenn die Pumpe weit links vom BEP läuft). Inspektion der gesamten Einspritzleitung. Berechnung tatsächlicher Systemeigenschaften basierend auf gemessenen Druck- und Durchflussparametern.
Folgen: Reduzierte Systemleistung, erhöhter Energieverbrauch, mögliche Motorüberlastung, Flüssigkeitsüberhitzung (wenn sich die Pumpe im Umwälzmodus befindet).
8. Schritt-für-Schritt-Verfahren zur Fehlerbehebung
Nachdem Sie die Grundursache mithilfe der vorherigen Abschnitte identifiziert haben, führen Sie zur Fehlerbehebung die folgenden Schritte aus.
8.1. Beseitigung von Kavitation
ACHTUNG: Änderungen am Hydrauliksystem erfordern möglicherweise eine Abschaltung und einen LOTO-Vorgang.
- Erhöhen Sie den verfügbaren NPSHa:
- Überprüfen Sie den Flüssigkeitsstand: Erhöhen Sie den Flüssigkeitsstand im Saugtank, falls er niedrig ist.
- Filter/Siebe reinigen: Verstopfte Filter und Siebe in der Saugleitung reinigen oder ersetzen.
- Reduzierung der Reibungsverluste: Überprüfen Sie den inneren Zustand der Saugleitung auf Ablagerungen. Erwägen Sie den Austausch von Rohren durch einen größeren Durchmesser oder die Reduzierung der Anzahl der Fittings und Bögen.
- Abfall der Flüssigkeitstemperatur: Wenn die Flüssigkeit bei hoher Temperatur gepumpt wird, sollten Sie eine Kühlung in Betracht ziehen.
- Reduzierung der Pumpengeschwindigkeit: Wenn möglich, reduzieren Sie die Pumpengeschwindigkeit mit einem Frequenzumrichter, um den Betriebspunkt auf der NPSHr-Kurve zu verschieben.
- Ansaughöhe prüfen: Wenn möglich, senken Sie die Pumpe näher an den Flüssigkeitsspiegel ab oder installieren Sie einen Stütztank.
- Druckprüfung: Messen Sie nach Korrekturmaßnahmen den Ansaug- und Auslassdruck erneut. Stellen Sie sicher, dass NPSHa > NPSHr (mit einem Abstand von 0,5–1,0 m).
- Vibrations- und Geräuschkontrolle: Starten Sie die Pumpe und überprüfen Sie die Vibration (Vibrationsgeschwindigkeitsindikatoren sollten innerhalb der Grenzen der Norm ISO 10816 liegen, ≤ 4,5 mm/s) und das Fehlen charakteristischer Kavitationsgeräusche.
8.2. Beseitigung des Verschleißes des Laufrads oder Gehäuses
ACHTUNG: Erfordert vollständige Entfernung von LOTO und Pumpe.
- Demontage und Sichtprüfung:
- LOTO-Verfahren durchführen, Flüssigkeit ablassen, Pumpe entfernen.
- Untersuchen Sie Laufrad, Gehäuse und Schlitzdichtungen auf Verschleiß, Erosion, Korrosion, Risse und Fremdkörper.
- Spaltabdichtungen messen. Die zulässigen Abstände müssen der technischen Dokumentation des Herstellers entsprechen. Normalerweise verringert sich bei mittelgroßen Pumpen bereits eine Vergrößerung des Spiels um 0,2 bis 0,3 mm den Wirkungsgrad erheblich.
- Austausch von Komponenten:
- Ersetzen Sie verschlissene Laufräder, Spaltdichtungen, Gehäuse oder deren Auskleidungen. Verwenden Sie nur Originalersatzteile oder zertifizierte Analoga, die hinsichtlich Material und Abmessungen den Anforderungen von DSTU und ISO entsprechen.
- Achten Sie beim Austausch des Laufrads auf eine ordnungsgemäße Auswuchtung (dynamisches Auswuchten nach ISO 1940-1, Klasse G6,3 oder G2,5), um Vibrationen zu vermeiden.
- Wellenausrichtung: Achten Sie nach dem Austausch und der Montage darauf, die Pumpen- und Motorwellen genau auszurichten (verwenden Sie ein Laser-Ausrichtungsgerät). Zulässiger Fluchtungsfehler: Rundlauf bis 0,05 mm, Winkelschlag bis 0,01 mm/100 mm.
- Testlauf: Pumpe starten, Druck, Durchfluss, Vibration und Temperatur prüfen.
8.3. Beseitigung von Flugstaus
ACHTUNG: Stellen Sie sicher, dass das System drucklos ist, bevor Sie die Entlüftungsventile öffnen.
- Vorbereiten der Pumpe:
- Stoppen Sie die Pumpe und führen Sie LOTO durch.
- Öffnen Sie das Entlüftungsventil (falls vorhanden) oben am Pumpengehäuse und füllen Sie die Pumpe langsam mit Flüssigkeit, bis Flüssigkeit ohne Luftblasen austritt.
- Entlüftungsventil schließen.
- Stellen Sie sicher, dass auch die Saugleitung vollständig gefüllt ist.
- Auf Luftlecks prüfen:
- Inspizieren Sie die gesamte Saugleitung, einschließlich Flanschverbindungen, Gewindeverbindungen und Wellenpackungen.
- Verwenden Sie eine Seifenlösung oder einen anderen Leckdetektor, um Lecks zu lokalisieren. Beseitigen Sie Lecks – ziehen Sie Befestigungselemente fest, ersetzen Sie Dichtungen, Dichtungen oder Öldichtungen.
- Achten Sie bei Stopfbuchsen auf einen kleinen, konstanten Flüssigkeitstropfen (1-2 Tropfen pro Minute) zur Schmierung und Kühlung, der auch das Ansaugen von Luft verhindert.
- Anheben des Flüssigkeitsstands: Stellen Sie sicher, dass der minimale Flüssigkeitsstand im Saugtank immer über der Saugöffnung liegt.
- Testlauf: Pumpe starten, Durchfluss und Druck prüfen.
8.4. Saugprobleme lösen
ACHTUNG: Erfordert vollständige System-LOTO und Entwässerung von Rohrleitungsabschnitten.
- Ansaugtrakt reinigen:
- LOTO durchführen, System entleeren.
- Reinigen oder ersetzen Sie verstopfte Saugfilter, Siebe und Schlammfänger.
- Überprüfen Sie den inneren Zustand des Saugrohrs auf Ablagerungen oder Fremdkörper.
- Ventilprüfung: Stellen Sie sicher, dass das Saugventil vollständig geöffnet ist und ordnungsgemäß funktioniert. Beseitigen Sie mechanische Hindernisse oder Ventilfehlfunktionen.
- Bewertung der Rohrleitungskonfiguration: Wenn das Problem weiterhin besteht und nicht mit einer Verstopfung zusammenhängt, kann es erforderlich sein, die Konstruktion der Saugleitung zu überarbeiten: Anzahl der Bögen verringern, Rohrdurchmesser vergrößern, Länge minimieren. (Konformität mit ISO 9905).
- Testlauf: Pumpe starten, Saugdruck (Vakuummeter sollte weniger Vakuum anzeigen) und Durchfluss prüfen.
8.5. Anpassung der Systemeigenschaften
ACHTUNG: Änderungen an der Verrohrung können sich auf die Hydraulik des gesamten Systems auswirken.
- Systemwiderstandsanalyse:
- Bestimmen Sie, welche Komponenten in der Abflussleitung einen übermäßigen Widerstand erzeugen (verstopfte Filter, Wärmetauscher, teilweise geschlossene Ventile).
- Verstopfte Elemente reinigen oder ersetzen. Öffnen Sie die Absperrventile vollständig.
- Änderung der Konfiguration:
- Erwägen Sie, den Durchmesser der Abflussrohre zu vergrößern und die Anzahl der Anschlüsse oder Bögen zu reduzieren, um Reibungsverluste zu reduzieren.
- Wenn die statische Förderhöhe erheblich zugenommen hat (z. B. durch eine Änderung der Rohrleitungsführung oder des Auslasspunkts), kann es erforderlich sein, die Pumpenauswahl zu überdenken oder eine zusätzliche Pumpe hinzuzufügen.
- Verwendung eines Frequenzumrichters (VFD): Wenn die Pumpe mit einer festen Drehzahl läuft, ermöglicht die Installation eines VFD der Pumpe, ihre Drehzahl so anzupassen, dass sie am optimalen Punkt für die sich ändernden Systemeigenschaften arbeitet und so den gewünschten Durchfluss und die gewünschten Energieeinsparungen erzielt.
- Testlauf und Überprüfung: Pumpe starten, Durchfluss und Druck messen. Stellen Sie sicher, dass der Betriebspunkt der Pumpe den Prozessanforderungen entspricht und in der Nähe der BEP-Zone liegt.
9. Vorbeugende Maßnahmen
Die Umsetzung wirksamer Präventivmaßnahmen ist der Schlüssel zur Vermeidung wiederholter Ausfälle und zur Verlängerung der Lebensdauer von Pumpanlagen.
| Die Grundursache | Präventionsstrategie | Überwachungsmethode | Empfohlenes Intervall |
|---|---|---|---|
| Kavitation | Aufrechterhaltung eines ausreichenden NPSHa, Optimierung der Saugleitung | Saugdruckmessung, Flüssigkeitsstandkontrolle, Vibrationsanalyse | Täglich/wöchentlich (Flüssigkeitsstand), monatlich (Druck), vierteljährlich (Vibration) |
| Laufrad-/Gehäuseverschleiß | Auswahl korrosions- und abriebfester Materialien, Flüssigkeitsfiltration | Schwingungsanalyse, Leistungsüberwachung (Durchfluss, Druck), endoskopische Untersuchung | Monatlich (Vibration), vierteljährlich (Leistung), jährlich (Endoskopie) |
| Stau im Flugverkehr | Korrektes Befüllen der Pumpe, Beseitigung von Luftlecks, Kontrolle des Flüssigkeitsstandes | Visuelle Kontrolle der Anschlüsse, Saugdruckkontrolle, Schallüberwachung | Vor dem Start (Befüllen), wöchentlich (Sichtkontrolle), monatlich (Druck) |
| Absorptionsprobleme | Regelmäßige Reinigung der Filter, ordnungsgemäße Konstruktion der Saugleitung | Kontrolle des Druckabfalls an Filtern, Sichtprüfung, Messung des Saugdrucks | Monatlich (Filter), vierteljährlich (Druck), jährlich (Übersicht) |
| Falsche Systemeigenschaften | Periodische Neuberechnung der Systemeigenschaften, Überwachung der Systemparameter | Durchfluss- und Druckmessung, Analyse des Motorleistungsverbrauchs | Jährlich oder bei Änderungen in der Pipeline |
| Fehlausrichtung der Wellen | Regelmäßige Inspektion und Ausrichtung der Wellen, ordnungsgemäße Installation | Schwingungsanalyse | Jährlich oder nach jeder Wartung/Austausch der Pumpe/des Motors |
10. Ersatzteile und Komponenten
Für schnelle und effiziente Reparaturen ist es wichtig, wichtige Ersatzteile zur Verfügung zu haben.
| Beschreibung des Teils | Spezifikation | Wann ersetzen? | Kategorie UNITEC |
|---|---|---|---|
| Laufrad | Material (z. B. Edelstahl 1.4401 / AISI 316, Gusseisen EN-GJL-250), Durchmesser, Typ (geschlossen/offen) | Bei starkem Verschleiß, Schäden, Kavitationserscheinungen oder Produktivitätsabfall > 10 % | Pumpen und Komponenten |
| Spaltdichtungen / Verschleißringe | Material, Größe (Durchmesser, Breite) | Wenn der Spalt über die Herstellertoleranz hinaus zunimmt (normalerweise 0,2–0,5 mm vom Nennwert) | Dichtungen und Dichtungen |
| Gleitringdichtung (Ende) | Typ (einfach/doppelt), Material der Reibpaarungen (Siliziumkarbid, Graphit), Material der Elastomere (EPDM, FKM) | Bei Undichtigkeit, Überhitzung, übermäßigem Verschleiß | Dichtungen und Dichtungen |
| Stopfbuchse | Material (Graphit, PTFE, Aramid), Querschnittsgröße | Bei unkontrolliertem Austreten oder Ansaugen von Luft durch die Stopfbuchse | Dichtungen und Dichtungen |
| Lager | Typ (Kugel, Rolle), Serie (z. B. 6205 2RS), Hersteller (SKF, FAG) | Bei erhöhter Vibration, Lärm, Überhitzung oder gemäß vorbeugendem Wartungsplan | Lager |
| Dichtungen und Karosserieabdichtung | Material (Gummi, Graphit, PTFE), Größe | Jedes Mal, wenn die Pumpe demontiert wird oder Undichtigkeiten festgestellt werden | Dichtungen und Dichtungen |
| Manometer / Vakuummeter | Genauigkeitsklasse, Reichweite | Im Schadensfall Genauigkeitsverlust gemäß Kalibrierplan | Kontroll- und Messgeräte |
Um Ersatzteile zu bestellen und das komplette Sortiment der UNITEC-D GmbH anzusehen, besuchen Sie unseren UNITEC E-Katalog.
11. Links
- DSTU EN ISO 9906: Kreiselpumpen. Hydraulische Abnahmetests. Genauigkeitsklassen 1, 2 und 3.
- DSTU EN ISO 10816-3: Mechanische Vibration. Bewertung von Maschinenschwingungen an stationären Teilen durch Messungen. Teil 3. Industriemaschinen mit einer Nennleistung von mehr als 15 kW und einer Nenndrehzahl von 120 U/min bis 15000 U/min unter den Bedingungen des Betriebes vor Ort.
- ISO 1940-1: Vibration. Anforderungen an das Auswuchten von Rotoren im starren Zustand.
- API 610 / ISO 13709: Kreiselpumpen für die Öl-, Petrochemie- und Gasindustrie.
- Betriebs- und Wartungshandbücher von Pumpenherstellern (z. B. Grundfos, KSB, Wilo, Sulzer).
- UkrSEPRO: Produktzertifizierung in der Ukraine.