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Leitfaden zur Diagnose und Fehlerbehebung: Bei Kreiselpumpen sinkt die Leistung oder es erfolgt keine Entladung

Technical analysis: Troubleshooting centrifugal pump low flow or no discharge: cavitation, impeller wear, air lock, suct

1. Problembeschreibung und Anwendungsbereich

Dieses Handbuch dient der Systemdiagnose und Fehlerbehebung im Zusammenhang mit einer verminderten Zufuhr oder einem völligen Ausbleiben der Entladung von Kreiselpumpen, die kritische Störungen in industriellen Prozessen darstellen. Solche Störungen führen zu Produktionsausfällen, verringerter Effizienz und erhöhten Betriebskosten. Der Leitfaden deckt eine breite Palette von Kreiselpumpen ab, die in Branchen wie der Chemie-, Lebensmittel-, Wasser- und Abwasser-, Öl- und Gas- sowie allgemeinen Industrieanwendungen eingesetzt werden.

Probleme mit verminderter Versorgung oder fehlender Injektion können unterschiedlich schwerwiegend sein:

  • Kritisch: Völliger Versorgungsmangel, der zu einem sofortigen Stopp des technologischen Prozesses und erheblichen finanziellen Verlusten führt.
  • Erheblich: Eine erhebliche Reduzierung der Zufuhr, die sich auf die Produktqualität und die Prozesseffizienz auswirkt und zum Ausfall anderer Geräte führen kann.
  • Geringfügig: Ein kleiner, aber anhaltender Rückgang der Versorgung, der zu einem erhöhten Energieverbrauch und einer Verkürzung der Zeitspanne zwischen Reparaturen führt.

Der Zweck des Handbuchs besteht darin, technischem Personal, Mechanikern und Bedienern die Werkzeuge an die Hand zu geben, mit denen sie die Grundursachen von Fehlfunktionen schnell und genau identifizieren und die Ausrüstung effektiv wieder betriebsbereit machen können.

2. Vorsichtsmaßnahmen

ACHTUNG! SICHERHEIT! Bevor mit Diagnose- oder Reparaturarbeiten an der Pumpausrüstung begonnen wird, muss sichergestellt werden, dass alle Sicherheitsstandards und -verfahren befolgt werden. Die Nichtbeachtung dieser Vorsichtsmaßnahmen kann zu Verletzungen, Sachschäden oder zum Tod führen.

  • Sperren/Kennzeichnen (LOTO): Stellen Sie sicher, dass Sie das Sperr- und Kennzeichnungsverfahren gemäß DSTU EN 1037:2018 „Sicherheit von Maschinen. Verhinderung eines unerwarteten Starts“ durchführen. Stellen Sie sicher, dass die Stromquelle getrennt und verriegelt ist und dass bewegliche Teile nicht versehentlich gestartet werden können.
  • Persönliche Schutzausrüstung (PSA): Benutzen Sie stets die erforderliche PSA: Schutzbrille (EN 166), Schutzhandschuhe (EN 388), Sicherheitsschuhe (EN ISO 20345), Helm und ggf. Schutzkleidung.
  • Gespeicherte Energie: Stellen Sie sicher, dass die gesamte gespeicherte Energie (Systemdruck, elektrische Ladung, potenzielle Energie aus dem Gewicht) sicher entladen oder blockiert wird. Lassen Sie vor der Demontage Flüssigkeit aus der Pumpe und den Leitungen ab.
  • Heiße Oberflächen und Flüssigkeiten: Die Pumpe und die Flüssigkeit können heiß sein. Lassen Sie das Gerät auf eine sichere Temperatur abkühlen oder verwenden Sie hitzebeständige PSA.
  • Gefährliche Flüssigkeiten: Befolgen Sie beim Arbeiten mit aggressiven, giftigen oder brennbaren Flüssigkeiten besondere Sicherheitsverfahren, verwenden Sie geeignete persönliche Schutzausrüstung (z. B. chemikalienbeständige Handschuhe, Atemschutzmasken) und sorgen Sie für ausreichende Belüftung.
  • Rotierende Teile: Arbeiten Sie niemals in der Nähe rotierender Teile ohne entsprechenden Schutz und ausgeschaltetem Gerät.

3. Notwendige Diagnosewerkzeuge

Für eine effektive Diagnose sind folgende Tools erforderlich, die den relevanten Standards entsprechen:

Name des Tools Spezifikation/Modell Messbereich Zweck
Manometer Genauigkeitsklasse 1,0 oder besser, Ø mindestens 100 mm 0-10 bar (Saug), 0-25 bar (Ausstoß) Messung des Absolut-/Überdrucks im System.
Vakuummeter Genauigkeitsklasse 1,0 oder besser, Ø mindestens 100 mm -1 bis 0 bar Messung der Verdünnung (Vakuum) am Saugpunkt der Pumpe.
Echteffektiv-Strommesszangen Fluke 376 FC oder gleichwertig Bis zu 1000 A AC/DC Messung des Stromverbrauchs von Elektromotoren zur Abschätzung von Last und Leistung.
Drehzahlmesser (kontaktierend/kontaktlos) Testo 460 oder ähnlich 100-30000 U/min Überprüfung der tatsächlichen Drehzahl der Pumpen-/Motorwelle.
Vibrationsanalysator Vibrometer VM600 oder ähnlich Bereich 10 Hz – 10 kHz, Einstellung RMS-Geschwindigkeit (mm/s), Beschleunigung (m/s²) Schwingungsmessung und -analyse nach ISO 10816 zur Diagnose von Unwucht, Fehlausrichtung, Lagerfehlern, Kavitation.
Pyrometer/Wärmebildkamera FLIR E6-XT oder gleichwertig Von -20 °C bis 400 °C, Genauigkeit ±2 °C Temperaturkontrolle von Lagern, Dichtungen, Pumpengehäuse und Motor. Erkennung von Überhitzungszonen.
Ultraschalltester (Stethoskop) SDT270 oder ähnlich Frequenzbereich 20-100 kHz Erkennung von Kavitation, Luftlecks und Lagerstörungen im Frühstadium.
Tragbarer Durchflussmesser (Ultraschall) Siemens SITRANS FUS1010 oder ähnlich Abhängig vom Durchmesser der Rohrleitung, Genauigkeit ±1-2 % Berührungslose Messung der tatsächlichen Fördermenge (Leistung) der Pumpe.

4. Checkliste für die Erstbewertung

Bevor mit einer detaillierten Diagnose begonnen wird, ist eine Vorbeurteilung erforderlich, um grundlegende Informationen zu sammeln und die Suche nach einer Fehlfunktion einzugrenzen:

Kontrollpunkt Aktionen/Beobachtungen Rekord/Ergebnis
Sichtprüfung der Pumpe und Rohrleitungen Auf sichtbare Flüssigkeitslecks, Gehäuseschäden, Korrosion und Fremdkörper prüfen.  
Flüssigkeitsstand im Saugbehälter Überprüfen Sie, ob der Flüssigkeitsstand ausreicht, um einen reibungslosen Betrieb der Pumpe zu gewährleisten. Level: ___, Min: ___, Max: ___
Die Position der Absperrventile Stellen Sie sicher, dass alle Saug- und Druckrückschlagventile vollständig geöffnet sind (oder sich in Betriebsstellung befinden). Ansaugung: ____, Entladung: ____
Anzeigen von Manometern/Vakuummetern (sofern vorhanden) Notieren Sie die aktuellen Saug- und Förderdruckwerte. Saugdruck: ___ bar, Förderdruck: ___ bar
Ungewöhnliche Geräusche Hören Sie auf die Pumpe: knirschendes Geräusch (Kavitation), Gurgeln (Luft), Schleifen (Lager/Reibung).  
Vorhandensein von Vibrationen Bewerten Sie die Vibration mit den Händen. Identifizieren Sie Orte mit erhöhter Vibration.  
Pumpen- und Motortemperatur Bestimmen Sie durch Berührung oder mit Hilfe eines Pyrometers die Temperatur von Gehäuse, Lagern, Motor. Körper: ___°C, Lager: ___°C, Motor: ___°C
Service- und Unfallhistorie Machen Sie sich mit den neuesten Einträgen im Protokoll, Änderungen im System und SCADA/ASUTP-Notfallmeldungen vertraut.  
Parameter des Elektromotors Notieren Sie die Werte von Strom und Spannung. Strom: ___ A, Spannung: ___ V

5. Systematischer Ablauf der Diagnostik

In diesem Abschnitt wird ein Lösungsbaum vorgestellt, der dabei hilft, die Grundursache eines Problems systematisch zu identifizieren.

  1. SYMPTOM: Reduzierte Zufuhr oder kein Boost.
    • SCHRITT 1: Überprüfen Sie die Anfangsbedingungen und visuellen Anzeichen (siehe Abschnitt 4).
      • WENN die Pumpe läuft, aber keine oder nur minimale Zufuhr vorhanden ist und der Flüssigkeitsstand im Behälter niedrig ist oder nicht vorhanden ist.
        • DANN MÖGLICHE URSACHE: Unzureichender Flüssigkeitsfluss zur Ansaugung / Leerer Tank.
        • PRÜFEN: Zufluss zum Tank, Verstopfung der Saugleitung, Verstopfung des Saugfilters.
        • WEITER ZU: Punkt 8 (Probleme in der Saugleitung).
      • WENN die Pumpe läuft, aber ein lautes Geräusch zu hören ist, Knistern, Gurgeln, ähnlich dem Geräusch von Kies.
        • DANN WAHRSCHEINLICHE URSACHE: Kavitation oder Lufteinschluss.
        • PRÜFEN: Saugdruck mit Vakuummeter/Manometer. Verwenden Sie einen Ultraschalltester, um Kavitation/Luftlecks zu bestätigen.
        • WEITER ZU: SCHRITT 2.
      • WENN die Pumpe relativ leise ist, aber die Förderleistung deutlich reduziert ist und der Förderdruck bei normalem Saugdruck unter dem Normalwert liegt.
        • DANN MÖGLICHE URSACHE: Laufradverschleiß, interne Undichtigkeiten oder Veränderungen im Einspritzsystem.
        • PRÜFEN: Motorstromaufnahme (Strommesszangen). Wenn der Strom bei reduziertem Vorschub deutlich reduziert wird, kann dies auf einen Verschleiß des Laufrads hindeuten.
        • WEITER ZU: SCHRITT 3.
      • WENN die Pumpe normal arbeitet, aber die Förderleistung reduziert ist und der Förderdruck nicht den Prozessanforderungen entspricht, während der Saugdruck normal ist und keine sichtbaren Anzeichen von Verschleiß oder Kavitation vorliegen.
        • DANN MÖGLICHE URSACHE: Nicht übereinstimmende Systemkurve oder falsche Pumpenauswahl.
        • CHECK: Systemkurvenanalyse.
        • WEITER ZU: SCHRITT 4.
    • SCHRITT 2: Kavitation und Lufteinschlüsse diagnostizieren.
      • WENN das Saugvakuum hoch ist (nahe dem Sättigungsdampfdruck der Flüssigkeit bei der aktuellen Temperatur) oder der Saugdruck sehr niedrig ist.
        • DANN WAHRSCHEINLICHE URSACHE: Kavitation durch unzureichenden NPSHa.
        • PRÜFEN: Saugfilter verstopft, Ventile teilweise geschlossen, Saugrohrlänge/-durchmesser zu lang, Flüssigkeitstemperatur.
        • WEITER ZU: Punkt 7 (Kavitation).
      • WENN Gurgeln, Strömungsgeräusche und Ladedruck unregelmäßig sind oder fehlen, insbesondere nach dem Starten oder im Leerlauf.
        • Dann wahrscheinliche Ursache: Luftblockierung im Pumpengehäuse oder Luftleck in der Saugleitung.
        • PRÜFEN: Luftdichtheit der Saugleitung (visuell, mit Seifenlauge, mit Ultraschallprüfgerät). Zustand des Füllventils.
        • WEITER ZU: Punkt 7 (Luftstau/Füllprobleme).
    • SCHRITT 3: Diagnostizieren Sie mechanischen Verschleiß.
      • WENN die Stromaufnahme des Motors unter dem Nennwert liegt oder im Vergleich zu normalen Betriebsbedingungen bei reduziertem Vorschub deutlich reduziert ist.
        • Dann wahrscheinliche Ursache: Erheblicher Verschleiß am Laufrad.
        • PRÜFUNG: Sichtprüfung des Laufrads und der Innenflächen des Gehäuses (nach der Demontage).
        • WEITER ZU: Punkt 7 (Verschleiß von Laufrad und Gehäuse).
      • WENN die Vibration die zulässigen Grenzwerte nach ISO 10816 überschreitet (bei Pumpen der Klasse II beträgt die Vibration beispielsweise mehr als 4,5 mm/s RMS bei Nenndrehzahl).
        • Dann wahrscheinliche Ursache: Lagerverschleiß, Fehlausrichtung, Unwucht oder interner Schaden (z. B. Abriss eines Teils des Laufrads).
        • PRÜFUNG: Detaillierte Vibrationsanalyse, Wärmebildaufnahme von Lagern, Überprüfung der Fehlausrichtung.
        • WEITER ZU: Punkt 7 (Laufrad- und Gehäuseverschleiß), berücksichtigen Sie auch Lager und Dichtungen.
    • SCHRITT 4: Systemkurvenanalyse.
      • WENN alle Pumpenparameter (Ansaugdruck, keine Kavitation, normale Vibration, kein Verschleiß) normal sind, die tatsächliche Förderung jedoch niedrig bleibt und der Förderdruck einem „neuen“ Betriebspunkt auf der Pumpenkennlinie entspricht, der die Prozessanforderungen nicht erfüllt.
        • DANN MÖGLICHE URSACHE: Änderung der hydraulischen Eigenschaften des Systems (Systemkurve) oder anfängliche falsche Auswahl der Pumpe.
        • CHECK: Neuberechnung der Systemkurve unter Berücksichtigung neuer Betriebsbedingungen oder Rohrleitungsänderungen. Vergleich mit der Betriebskurve der Pumpe.
        • GEHE ZU: S. 7 (Inkonsistenz der Systemkurve).

6. Störungs- und Ursachenmatrix

Die folgende Tabelle hilft Ihnen dabei, schnell durch die Symptome, wahrscheinlichsten Ursachen, Diagnosetests und erwarteten Ergebnisse zu navigieren.

Symptom Wahrscheinliche Ursachen (nach Wahrscheinlichkeit geordnet) Diagnosetest Erwartetes Ergebnis, wenn die Ursache bestätigt wird
Kein Futter / Sehr wenig Futter Luftstau in der Pumpe (Hoch)
Keine Flüssigkeit an der Ansaugung (Hoch)
Ansaugung verstopft (Mittel)
Falsche Drehrichtung (Niedrig)		 Öffnen des Luftventils; Überprüfen des Füllstands im Tank; Sichtprüfung des Filters; Überprüfung des Motoranschlusses. Luftauslass, Versorgungsrückgewinnung; Der Tank ist leer; Der Filter ist verstopft; Die Pumpe saugt trotz Drehung nicht an.
Geringe Versorgung, Lärm, Vibration, Abfall des Förderdrucks, Pulsationen Kavitation (Hoch)
Verstopfte Saugleitung (Mittel)
Flüssigkeitstemperatur zu hoch (Mittel)		 Druckmessungen am Saug- und Druckpunkt; Ultraschalltester; Wärmebildkamera; Filter prüfen. Der Saugdruck liegt nahe am Sättigungsdampfdruck; Merkmal

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