Diagnose en eliminatie van laag debiet of gebrek aan druk van een centrifugaalpomp: cavitatie, slijtage van de waaier, luchtstoringen, analyse van systeemkarakteristieken

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

Diagnose en eliminatie van laag debiet of gebrek aan druk van een centrifugaalpomp: cavitatie, slijtage van de waaier, luchtstoringen, analyse van systeemkarakteristieken

1. Beschrijving van het probleem en de omvang ervan

Deze handleiding definieert de procedure voor het diagnosticeren en elimineren van storingen die verband houden met een kritieke prestatiedaling (lage opbrengst) of een volledig gebrek aan toevoer van het werkmedium (geen opvoerhoogte) in industriële cantilever-, monoblok- en sectionele centrifugaalpompen. Het probleem wordt geclassificeerd als kritiek (kritiek falen van het technologische proces) of significant (daling van de efficiëntie), afhankelijk van het doel van de eenheid in de watervoorziening, koeling, het verpompen van chemische reagentia en energiecircuits bij Oekraïense bedrijven.

Gedekte apparatuur:

  • Eentraps horizontale centrifugaalpompen volgens ISO 2858 / EN 733. normen
  • Meertraps sectionele hogedrukpompen.
  • Pompunits met variabele frequentieregeling (VFD) en directe aandrijving door asynchrone motoren.

Niveau van kritiek: KRITISCH/SIGNIFICANT. Volledig gebrek aan voeding leidt tot drooglopen, schade aan eindafdichtingen en vernietiging van lagerconstructies binnen 3-5 minuten na gebruik.

2. Voorzorgsmaatregelen

LET OP! GEVAAR VAN HOGE DRUK EN TEMPERATUUR. Voer een Lockout/Tagout-procedure (LOTO) uit voordat u met diagnostische of reparatiewerkzaamheden begint. Schakel de hoofdschakelaar van de elektrische aandrijving van de pomp uit, vergrendel de afsluiters op de zuig- en persleidingen in de gesloten positie, installeer de waarschuwingsborden "NIET INSCHAKELEN! Er zijn mensen aan het werk".

GROTE EN THERMISCHE BRANDWONDEN. Gebruik persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM): veiligheidsbril, hittebestendige handschoenen, chemicaliënbestendige overalls en veiligheidslaarzen met stalen neuzen. Zorg ervoor dat de temperatuur van het pomphuis lager is dan 40 °C voordat u het systeem drukloos maakt. Ontlast de restdruk in het hydraulisch circuit via speciale aftapkranen.

3. Noodzakelijke diagnostische hulpmiddelen

Naam van het hulpprogramma Specificatie / Model Meetbereik Doel
Digitale multimeter True RMS (bijv. Fluke 87V) 0–1000 V AC/DC, 0–10 A, 0–50 MΩ Controle van de voedingsspanning, weerstand van motorwikkelingen, isolatie
Stroomvoerende tang AC/DC-stroomtangmeter 0–400 A Meting van de bedrijfsstroom van de elektromotor onder belasting
Draagbare manometer / vacuümmeter Nauwkeurigheidsklasse 0,6 (met membraanscheider) Van -1 tot +16 bar Meting van de druk op de zuig- en perszijde van de pomp
Ultrasone flowmeter Draagbare vrachtbrief (Transittijd) 0,01 - 25 m/s Bepaling van het daadwerkelijke aanbod van vloeistof in de pijpleiding
Warmtebeeldcamera Stralingsactiviteit 0,1-1,0 (bijv. FLIR E4/E8) -20 °C tot +250 °C Detectie van lokale oververhitting van lagers, blokkades, cavitatiezones
Vibro-analysator Spectraalanalyse (ISO 10816 / ISO 20816) 10 Hz – 10 kHz, 0,1 – 50 mm/s Diagnose van onbalans, cavitatie, lagerslijtage

4. Checklist voor de initiële beoordeling

Parameter/observatie Normale toestand Werkelijke waarde (schrijven) Status (Normaal / Alarm)
Positie van de afsluiter (zuiging) Volledig open (100%) [ ] Geopend [ ] Gesloten [ ] Gedeeltelijk [ ] Norma [ ] Angst
Positie afsluiters (injectie) Volgens het werkingspunt [ ] Geopend [ ] Gesloten [ ] Gedeeltelijk [ ] Norma [ ] Angst
De aanwezigheid van vreemde geluiden / knetteren (cavitatie) Het constante gezoem van de motor [ ] Brom [ ] Kraak [ ] Klop [ ] Trilling [ ] Norma [ ] Angst
Temperatuur van lagereenheden +40 °C ... +70 °C ____ °C [ ] Norma [ ] Angst
Zuigdruk ($P_{vsm}$) Volgens de projectondersteuning ____ balk [ ] Norma [ ] Angst
Vuldruk ($P_{boost}$) Volgens de kenmerken van de pomp ____ balk [ ] Norma [ ] Angst
Stroomverbruik elektrische motor ($I_{slave}$) $\le$ Nominale stroom volgens paspoort ____ EEN [ ] Norma [ ] Angst

5. Systematisch blokdiagram van diagnostiek

  1. Stap 1: Controleer de totale toevoer en druk
    • Lees de manometerwaarden op de aanzuig- en persleidingen af.
    • ALS $P_{nagn} \circa 0$ en $P_{vsm}$ onder de norm ligt, DAN ga naar stap 2 (Zuigproblemen en luchtstoringen).
      • Controleer het vloeistofniveau in de tank die het systeem voedt.
      • Controleer de dichtheid van de zuigleiding op de aanwezigheid van luchtaanzuiging.
    • ALS $P_{push}$ ruim onder de nominale waarde ligt bij normale zuigdruk, DAN ga naar stap 3 (Waaierslijtage en interne lekkages).
      • Meet het stroomverbruik van de motor. ALS de stroom met 15-25% wordt verminderd DAN wordt slijtage of gebrek aan vloeistof bevestigd.
    • ALS er karakteristieke grindpompgeluiden/-kraken en trillingen zijn in het pompinlaatgebied, DAN ga dan verder met stap 4 (Cavitatieverschijnselen).
  2. Stap 2: diagnose van zuigleiding en luchtblokken
    • Controleer de staat van de terugslagklep en het inlaatscherm op de zuigleiding (of bodemklep). ALS het gaas verstopt is met vaste insluitsels, maak het dan schoon.
    • Controleer de aanwezigheid van luchtzakken in de horizontale delen van de zuigleiding (de leiding moet een helling hebben naar de bron toe van minimaal 2° of naar de pomp toe van minimaal 1°).
    • Controleer of het pomphuis en de zuigleiding gevuld zijn met vloeistof. ALS er geen medium in de pompkamer zit, DAN bijvullen en lucht melden via het luchtventiel.
  3. Stap 3: Analyse van hydraulische systeemprestaties (systeemcurve)
    • Vergelijk het werkelijke bedrijfspunt (debiet/opvoerhoogte) met de pompspecificatie (Q-H-curve).
    • ALS de afsluitklep op de afvoer geblokkeerd is of de regelklepactuator defect is, DAN de klep volledig openen.
    • ALS de totale weerstand van het netwerk de berekende weerstand overschrijdt (verstopte fijnfilters, kalkaanslag in de warmtewisselaars), reinig dan de systeemelementen.
  4. Stap 4: De draairichting en rijsnelheid controleren
    • Lijn de draairichting van de pompas uit met de indicatorpijl op de behuizing (meestal met de klok mee, gezien vanaf de motorzijde).
    • ALS de rotatie omgekeerd is, verwissel dan de twee voedingsfasen op de klemmenkast van de asynchrone motor (voor een 380V-netwerk).
    • ALS er een aandrijving met variabele frequentie (VFD) wordt gebruikt, controleer dan de ingestelde frequentie (bij lagere snelheden wordt de opvoerhoogte verlaagd in verhouding tot het kwadraat van de snelheid).

6. Matrix van storingen en oorzaken

Symptoom Waarschijnlijke oorzaken (volgens waarschijnlijkheid) Diagnostische test Verwacht resultaat na bevestiging
Er is helemaal geen aanvoer, de druk is nul 1. Vacuümstoring/luchtopstopping in de zuigleiding
2. Gesloten klep
3. Verkeerde draairichting van de motor
Drukmeting, vloeistofniveaucontrole, visuele inspectie van fittingen Geen vloeistof in de behuizing, geen drukval ($P_{vsm} = P_{nagn}$), motorstroom bij stationair draaien
Lage druk en levering, hoog trillings- en geluidsniveau 1. Cavitatie in de zuigleiding
2. Verstopping van het zuignet
3. Lage netwerkcavitatiemarge ($NPSHa < NPSHr$)
Analyse van het trillingsspectrum (hoge frequenties in het gebied van de schoepen), vacuümmeting aan de inlaat Het verschijnen van hoogfrequent geluid ("geluid van stromend zand"), piekt bij de frequentie van de bladen in het trillingsspectrum
Geleidelijke daling van debiet en druk gedurende maanden van gebruik 1. Slijtage van de waaier- en spleetafdichtingen
2. Cavitatie-erosie van bladen
3. Afzetting van zouten of slib in het stroomgedeelte
Meting van hydraulische kenmerken en vergelijking met de basis, defectoscopie van de interne holte Een toename van de openingen in de afdichtringen boven de norm (meer dan 0,5-0,8 mm), een afname van de dikte van de messen
Stabiel werk bij minimaal verbruik, onmogelijkheid om naar het werkpunt te gaan 1. Overmatige weerstand van het injectienetwerk
2. Verstopping van het gaasfilter op de afvoer
3. Gedeeltelijke overlap van de terugslagklep
Meting van de drukval op het injectiefilter ($> 0,5$ bar) Aanzienlijk drukverschil voor en na het filter/fitting

7. Analyse van de hoofdoorzaak voor elk defect

7.1. Cavitatie

Waarom dit gebeurt: Het treedt op wanneer de absolute druk op enig punt in het stromingsgedeelte van de pomp (meestal bij de inlaat van de waaierbladen) onder de verzadigde dampdruk van de verpompte vloeistof ($P_{v}$) daalt. Er worden stoombellen gevormd, die onmiddellijk "instorten" (instorten) bij het binnenkomen van de hogedrukzone, waardoor lokale microhydroshocks ontstaan ​​met een druk tot 1000 bar.

Hoe u dit kunt bevestigen: registreer met behulp van een trillingsanalysator de verhoogde trillingen in het hoge frequentiebereik (1 kHz - 10 kHz) en de aanwezigheid van een karakteristiek geluid dat lijkt op het pompen van metaalspaanders of grind. Een thermische camera kan lokale afkoeling van het inlaatmondstuk als gevolg van intense verdamping in beeld brengen.

Gevolgen: Vernietiging (erosie en putvorming) van het materiaal van de waaier en het pomphuis, lagerdefecten als gevolg van trillingsbelastingen, vernietiging van de eindafdichting.

7.2. Slijtage van de waaier en gleufwielen (interne recirculatie)

Waarom dit gebeurt: Aërodynamische/hydroabrasieve slijtage van het rotormateriaal door schurende deeltjes in de vloeistof of corrosieve vernietiging. Een vergroting van de spleet tussen de vervangbare afdichtringen van de behuizing en de waaier leidt tot een interne vloeistofstroom van de drukzijde terug naar de zuigzijde.

Hoe u dit kunt bevestigen: Demonteer de pomp en meet de speling met een voelermaat of micrometer. Als de werkelijke speling 2–2,5 keer groter is dan de speling (de norm voor standaard ISO-pompen is 0,3–0,5 mm per straal), daalt het pomprendement met 15–30%.

Gevolgen: Catastrofale daling van druk en toevoer, stijging van het specifieke energieverbruik per eenheid verpompte vloeistof, hydraulische onbalans van de rotor.

7.3. Luchtsluis / zuigluchtlek

Waarom dit gebeurt: De aanwezigheid van lekkende verbindingen op de zuigleiding (flenzen, oliekeerringen, schroefdraadfittingen), waardoor atmosferische lucht onder invloed van vacuüm het systeem wordt ingezogen. Of een onjuiste geometrie van de pijpleiding, waardoor onverweerde gaszakken ontstaan.

Hoe u dit kunt bevestigen: Behandeling van verdachte verbindingen met een zeepoplossing of technische alcohol terwijl de pomp draait (het geluid van de werking verandert als er zuigkracht is), of het onder druk zetten van de zuigleiding met een overmatige luchtdruk van 1,5–2,0 bar met een manometercontrole.

Gevolgen: voedingsfout, drooglopen, oververhitting van de eindafdichting, vernieling van het stromingspatroon in de waaier.

8. Stapsgewijze procedures voor probleemoplossing

8.1. Eliminatie van cavitatie

  1. Verhoog de statische ondersteuning: verhoog het vloeistofniveau in de zuigtank of verlaag de montagemarkering van de pomp.
  2. Verminder de hydraulische weerstand van de zuigleiding: vervang versmalde delen van de pijpleiding door een grotere diameter, verwijder overtollige kranen, open de afsluiter op de zuigleiding volledig.
  3. Verlaag de temperatuur van de verpompte vloeistof (indien technologisch mogelijk) om de verzadigde dampdruk ($P_{v}$) te verlagen.
  4. Vervang het grofreinigingsfilter bij het aanzuigen door een analoog met een groter filteroppervlak (perforatiecoëfficiënt van minimaal 60%).
  5. Controle na reparatie: Start de pomp, controleer het trillingsspectrum (de algehele trillingsfrequentie voor ISO 10816 moet $< 2,8$ mm/s zijn voor harde installatie) en zorg ervoor dat er geen geluid is.

8.2. Herstel of vervanging van versleten waaier en afdichtingen

  1. Volg de LOTO-procedure (hoofdstuk 2). Schakel de stroomtoevoer uit, sluit de kleppen, tap de resterende vloeistof uit het pomphuis af.
  2. Demonteer de aandrijfkoppeling en trek de rotoreenheid eruit (of verwijder het pompdeksel voor "back pull-out"-ontwerpen).
  3. Verwijder de waaier van de as met een trekker en verwarm de naaf voor (indien nodig volgens OEM-instructies).
  4. Inspecteer de messen op putjes, scheuren en slijtage. Vervang de waaier door een nieuwe (zie de UNITEC-D catalogus).
  5. Installeer nieuwe O-ringen van de vervangende behuizing. Zorg voor montagespeling volgens de specificaties van de fabrikant (doorgaans 0,35-0,50 mm per diameter voor pompen van standaardformaat).
  6. Monteer het geheel door de bevestigingsbouten van het behuizingsdeksel aan te draaien met een gekruiste momentsleutel met een aanhaalmoment volgens sterkteklasse 8,8 / 10,9 (bijvoorbeeld voor M12-schroefdraad - 85 N·m).
  7. Controle na reparatie: Controleer het gemak van handmatige rotatie van de rotor (de as moet met de hand draaien zonder vast te lopen), voer een korte start uit om de draairichting te controleren, zet hem in de bedrijfsmodus en meet de druk en toevoer.

8.3. Eliminatie van luchtaanzuiging en luchtopstoppingen

  1. Voer een volledige revisie uit van de flensverbindingen en stop-/eindafdichtingen op de zuigleiding.
  2. Vervang beschadigde paroniet- of fluorkunststofpakkingen door nieuwe. Haal de flensbouten met een gelijkmatig aanhaalmoment aan.
  3. Controleer de staat van de leiding en klep van het vacuümsysteem of de pompvulling.
  4. Vul het systeem met vloeistof totdat de lucht volledig is verdrongen door de luchtklep (zuiger) bovenaan de pompvijzel te openen.
  5. Controle na reparatie: Controleer de stabiliteit van de aflezingen van de manometer op de injectie - de naald mag niet schommelen (schommelingen duiden op de aanwezigheid van resterende lucht in de stroom).

9. Preventieve maatregelen

De hoofdoorzaak Preventie strategie Bewakingsmethode Aanbevolen interval
Cavitatie slijtage Controle op de reinheid van de zuigfilters, behoud van het minimumniveau in de container Druksensoren met DCS-uitgang, trillingsbewaking Wekelijks (filteroverzicht), continu (SCADA)
Slijtage van spleetafdichtingen en wielen Gebruik van originele slijtvaste materialen (brons, AISI 316 roestvrij staal, duplexlegeringen) Periodieke monitoring van debiet (ultrasone flowmeter) en druk Elke 6 maanden
Luchtaanzuiging Regelmatige inspectie van de staat van de pakkingen en afdichtingen van het aanzuigcircuit Vacuümtesten tijdens geplande stops Elke 3 maanden

10. Reserveonderdelen en componenten

Beschrijving van het onderdeel Specificatie Wanneer vervangen UNITEC-D-categorie
Waaier AISI 304 roestvrij staal / GG25 gietijzer (volgens ISO 2858 normen) In het geval van bladslijtage $> 20\%$ of cavitatieputjes Hydraulische componenten van pompen
Draag ringen CuSn10 brons / AISI 316 staal Wanneer de radiale speling wordt vergroot tot tweemaal de nominale speling Afdichtingselementen van het stromingsgedeelte
Eindafdichting (mechanische afdichting) Siliciumcarbide / Siliciumcarbide / Viton (SiC/SiC/Viton) Bij vloeistoflekkage via de oliekeerring ($> 5$ druppels/min) Aseindafdichtingen
Een set pakkingen en O-ringcirkels EPDM/NBR/PTFE Elke keer wordt de pomp gedemonteerd voor reparatie Reparatiesets voor hydraulische apparatuur

Als u originele reserveonderdelen wilt selecteren en bestellen met levering aan bedrijven in Oekraïne, bezoekt u onze elektronische catalogus: UNITEC-D E-Catalog.

11. Koppelingen

  • DSTU ISO 9906:2018 (ISO 9906:2012, IDT) Centrifugaalpompen. Testen van hydraulische eigenschappen. Klassen 1, 2 en 3.
  • EN 733 / ISO 2858 Centrifugaal eindpompen met een nominale druk van 10 bar.
  • ISO 20816-1 Trillingen. Meting en beoordeling van machinetrillingen.
  • Technische documentatie en bedieningsinstructies voor industriële pompunits van toonaangevende Europese fabrikanten (KSB, Wilo, Grundfos, Lowara).
  • UNITEC-D Onderhoudsgids: "Grondbeginselen van het centreren van de assen van pompeenheden en het elimineren van axiale slingering".

Related Articles