Problemen met centrifugaalpompen oplossen: laag debiet of geen opvoerhoogte

1. Beschrijving van het probleem en toepassingsgebied

Deze handleiding is bedoeld voor het diagnosticeren en elimineren van storingen die verband houden met verminderde toevoer of volledige afwezigheid van druk in centrifugaalpompen die worden gebruikt in industriële omstandigheden in Oekraïne. Typische symptomen zijn onder meer een aanzienlijke prestatievermindering, het onvermogen van de pomp om vloeistof naar de vereiste hoogte te pompen, en karakteristieke geluiden en trillingen. De handleiding behandelt diagnostiek van apparatuur die wordt gebruikt in de voedingsmiddelen-, chemische, energie- en automobielindustrie.

Classificatie van ernst:

• Kritisch: Volledig gebrek aan aanbod, wat leidt tot een stopzetting van het technologische proces. Vereist onmiddellijke interventie.
• Belangrijk: voer aanzienlijk onder de nominale waarde (>20%), wat de productkwaliteit of procesefficiëntie beïnvloedt. Heeft dringend een diagnose nodig.
• Klein: een lichte vermindering van het voer (<20%), wat kan duiden op een vroeg stadium van een storing. Heeft een gepland onderzoek nodig.

2. Voorzorgsmaatregelen

LET OP! Voordat u met diagnose- of reparatiewerkzaamheden aan de pompunit begint, is het noodzakelijk alle noodzakelijke veiligheidsmaatregelen te nemen om persoonlijk letsel en schade aan de apparatuur te voorkomen.

• LOCKOUT EN TAGOUT (LOTO): Volg altijd de procedure voor het vergrendelen en labelen van stroombronnen (elektrisch, hydraulisch, pneumatisch) om te voorkomen dat de pomp per ongeluk start. Zorg ervoor dat alle kleppen op de zuig- en persleidingen gesloten en vergrendeld zijn.
• PERSOONLIJKE BESCHERMINGSUITRUSTING (PBM): Zorg ervoor dat u de juiste PBM gebruikt: veiligheidsbril/gelaatsschermen, handschoenen (chemisch bestendig bij het werken met agressieve vloeistoffen), beschermende schoenen, beschermende kleding. Hittebestendige handschoenen bij het werken met hete vloeistoffen.
• OPGESLAGEN ENERGIE: Houd er rekening mee dat er restdruk of vacuüm in het systeem kan achterblijven. Open voorzichtig de aftap- en ontluchtingskleppen. Hete vloeistoffen en oppervlakken kunnen brandwonden veroorzaken.
• GEVAARLIJKE STOFFEN: Zorg ervoor dat de vloeistof in de pomp en pijpleidingen veilig is voor contact of neem speciale maatregelen om deze af te tappen en weg te gooien in overeenstemming met de huidige regelgeving (DSTU 8798:2018, EN 1530:2004).
• DRAAIENDE ONDERDELEN: Verwijder nooit beschermkappen terwijl de pomp draait. Zorg ervoor dat alle draaiende delen volledig tot stilstand zijn gekomen voordat u ze nadert.

3. Noodzakelijke diagnostische hulpmiddelen

Voor effectieve diagnostiek wordt aanbevolen de volgende hulpmiddelen te gebruiken die voldoen aan de normen van DSTU EN ISO 10012:2005:

4. Initiële evaluatiechecklist

Voordat u met een gedetailleerde diagnose begint, is het noodzakelijk om initiële gegevens te verzamelen. Deze informatie helpt u de mogelijke oorzaken van de storing te achterhalen.

5. Systematische stroom van diagnostiek

Volg het volgende stroomschema voor systematische probleemoplossing:

1. SYMPTOOM: lage opbrengst of geen opvoerhoogte
   1. Stap 1: Controleer de werking van de pomp
      • Diagnose: Lopen de pomp en de motor? Draait de pompas?
      • Indien NEE:
        1. Mogelijke reden: Geen stroomtoevoer, motorstoring, losgekoppelde koppeling, vastlopen van de pomp.
        2. Diagnostische test: Controleer de motorvoeding met een multimeter (spanning, stroom). Inspecteer de koppeling visueel. Probeer de pompas met de hand te draaien (na LOTO).
        3. Ga naar: Elektrische/mechanische problemen met motor/koppeling oplossen.
      • Indien JA: ga door met de diagnostiek.
   2. Stap 2: Zuigcontrole
      • Diagnose: Meet de zuigdruk met een vacuümmeter.
      • Als de zuigdruk laag is (hoger vacuüm) of extreem laag:
        1. Mogelijke oorzaak: Zuigproblemen (luchtplug, verstopt filter, onvoldoende vloeistofniveau, lek in de zuigleiding, overmatige hydraulische zuigweerstand).
        2. Diagnostische test:
           • Visuele inspectie van filter en zuigleiding.
           • Controle van het vloeistofniveau in de tank.
           • Luisteren naar zuiggeluiden – een sissend geluid kan duiden op luchtaanzuiging.
           • Gebruik een zeepoplossing of spray om lekkages op zuigflenzen/aansluitingen op te sporen.
        3. Ga naar: Sectie 'Zuigproblemen'.
      • Als de zuigdruk normaal is: ga door met de diagnostiek.
   3. Stap 3: Boostcontrole
      • Diagnose: Meet de boostdruk met een manometer.
      • Als de persdruk laag is (en de zuigdruk normaal):
        1. Mogelijke oorzaak: waaierslijtage, cavitatie, luchtophoping in het pomphuis, verkeerde draairichting, gedeeltelijk open afsluiters.
        2. Diagnostische test:
           • Luisteren naar de pomp (karakteristiek kraken tijdens cavitatie, sissen tijdens lucht).
           • Visuele controle van de draairichting.
           • Controle van de stand van de afsluiters.
           • Trillingsmeting met een trillingsanalysator.
           • Met behulp van een warmtebeeldcamera wordt lokale oververhitting gedetecteerd.
        3. Ga naar: Sectie 'Waaierslijtage', 'Cavitatie', 'Air Locked Pump'.
      • Als de persdruk hoog is (en de toevoer laag/afwezig is):
        1. Mogelijke reden: Gedeeltelijk of volledig gesloten afsluiter op de pers, verstopte pijpleiding of warmtewisselaar, verkeerde selectie van de pomp (incompatibiliteit met de systeemcurve).
        2. Diagnostische test:
           • Controleren van de positie van alle afsluiters op de injectie.
           • Meting van hydraulische weerstand van pijpleidingsecties.
           • Vergelijking van de paspoortkenmerken van de pomp met de berekende systeemcurve.
        3. Ga naar: Sectie 'Systeemcurve-analyse'.

6. Storing-oorzaakmatrix

Deze grafiek biedt een snel overzicht van veelvoorkomende symptomen, waarschijnlijke oorzaken, diagnostische tests en verwachte resultaten. De redenen zijn gerangschikt op waarschijnlijkheid.

7. Analyse van de hoofdoorzaak voor elke storing

7.1. Cavitatie

Uitleg: Cavitatie is het fenomeen van de vorming en daaropvolgende snelle ineenstorting van vloeistofdampbellen in een gepompte stroom. Treedt op wanneer de statische druk van de vloeistof op enig punt in de stromingsdelen van de pomp (meestal bij de ingang van de waaier) onder de druk van verzadigde dampen van deze vloeistof bij een gegeven temperatuur daalt. Dit gebeurt wanneer de beschikbare cavitatiemarge (NPSH_A) kleiner wordt dan de vereiste cavitatiemarge (NPSH_R) van de pomp. (DSTUISO 17769-1:2010).

Redenen:

• Lage NPSH_A (bijvoorbeeld door te hoge vloeistoftemperatuur, hoge hydraulische zuigweerstand, te hoge zuighoogte).
• Onjuiste selectie van de pomp (NPSH_R van de pomp is te hoog voor de gegeven omstandigheden).
• Te weinig vloeistof in de zuigtank.
• De zuigklep is gedeeltelijk gesloten.

Bevestiging: Karakteristiek geluid vergelijkbaar met "grindkraken", verhoogde trillingen (vooral bij frequenties van 20 tot 200 Hz), snelle vernietiging van het oppervlak van de bladen van de waaier en het pomphuis (cavitatie-erosie), oververhitting van het pomphuis.

Schade (indien niet gecontroleerd): Cavitatie leidt tot progressieve metaalafbraak van stromingsonderdelen, verminderde pompefficiëntie, verhoogde slijtage van lagers en eindafdichtingen als gevolg van trillingen, en uiteindelijk pompstoringen.

7.2. Luchtvergrendelde pomp (luchtplug)

Uitleg: Centrifugaalpompen zijn niet bedoeld voor het verpompen van gassen. Als zich een aanzienlijke hoeveelheid lucht of gas ophoopt in de aanzuigleiding of in het pomphuis, kan de waaier niet genoeg druk creëren om de vloeistof te verplaatsen, omdat de dichtheid van de lucht veel kleiner is dan de dichtheid van de vloeistof. Hierdoor ontstaat een "luchtstoring" waardoor de pomp niet meer werkt.

Redenen:

• Luchtlekkage in de zuigleiding door lekkende flenzen, aansluitingen, asafdichtingen, oliekeerringen.
• Onvoldoende vloeistofniveau in de zuigtank, waardoor lucht door de vortex wordt aangezogen.
• Onvolledige vulling van de pomp met vloeistof vóór het starten (onvoldoende vulling).
• Ophoping van gassen die vrijkomen uit de vloeistof.

Bevestiging: De pomp werkt, maar de persdruk is bijna nul, of aanzienlijk lager dan normaal. Vaak is een karakteristiek geluid van "malende" lucht hoorbaar, de pomp werkt op "stationair toerental" met een verminderde motorstroom. Je kunt visueel luchtbellen zien in de transparante delen van de pijpleiding.

Schade (indien niet geëlimineerd): "Drooglopen" van de pomp kan leiden tot oververhitting van eindafdichtingen en lagers, waardoor deze snel kapot gaan. Het is ook mogelijk dat de waaier door wrijving beschadigd raakt.

7.3. Slijtage van waaier en interne speling

Uitleg: De waaier is het belangrijkste element van een centrifugaalpomp die energie overbrengt naar een vloeistof. Na verloop van tijd, als gevolg van schurende slijtage (door vaste deeltjes in de vloeistof), corrosie (door agressieve vloeistoffen) of cavitatie-erosie, slijten de waaierschoepen en de oppervlakken van de binnenste afdichtingsringen (sleufafdichtingen). Dit leidt tot een toename van de interne vloeistofstromen van de perszijde naar de zuigzijde in de pomp, wat de efficiëntie en prestatiekenmerken van de pomp aanzienlijk vermindert.

Redenen:

• Langdurig gebruik met schurende vloeistoffen.
• Het verpompen van corrosieve vloeistoffen zonder het juiste pompmateriaal.
• Werk in omstandigheden van constante cavitatie.
• Normale operationele slijtage.

Bevestiging: Afvoerdrukdaling met normale zuigdruk en andere parameters ongewijzigd. Een afname van de efficiëntie van de pomp, die zich manifesteert in een toename van het elektriciteitsverbruik per eenheid verpompte vloeistof. Bij het demonteren van de pomp - visuele sporen van slijtage, erosie, veranderingen in de geometrie van de bladen, verhoogde radiale en axiale spelingen.

Schade (indien niet verwijderd): Permanente vermindering van de prestaties, verhoogd energieverbruik, uiteindelijk - volledig falen van de pomp om zijn functie uit te voeren. Verhoogde trillingen als gevolg van hydraulische onbalans.

7.4. Problemen met absorptie

Uitleg: De efficiënte werking van een centrifugaalpomp is in belangrijke mate afhankelijk van de juiste zuigomstandigheden. Elke obstructie of afwijking in de zuigleiding kan leiden tot een afname van NPSH_A en, als gevolg daarvan, cavitatie of een volledig verlies van toevoer.

Redenen:

• Verstopt filter, zeef of tankinlaat.
• De aanzuighoogte is te hoog (de pomp bevindt zich ruim boven het vloeistofniveau).
• Zuigleiding te lang of te klein in diameter, waardoor overmatige hydraulische weerstand ontstaat.
• Luchtlekkage in de zuigleiding (zie "Luchtplug").
• Onjuist ontwerp van zuigfittingen (ellebogen, overgangen).

Bevestiging: Lage vacuümmeterwaarde bij zuigkracht (hoger vacuüm), wat wijst op een hoge zuigweerstand. Lawaai in de zuigleiding, mogelijke trillingen. Lage pompprestaties.

Schade (indien niet geëlimineerd): Cavitatie, schade aan de interne onderdelen van de pomp, verkorting van de levensduur van de apparatuur.

7.5. Analyse van de systeemcurve

Uitleg: De systeemcurve weerspiegelt de afhankelijkheid van de hydraulische weerstand van het pijpleidingsysteem van de vloeistofstroom. Het bedrijfspunt van de pomp wordt bepaald door het snijpunt van de pompprestatiecurve met de systeemcurve. Als de systeemcurve verandert (bijvoorbeeld door verstopping, veranderende leidinglengtes, openen/sluiten van kleppen) of als de pomp verkeerd is geselecteerd voor het systeem, zal dit ertoe leiden dat de pomp buiten het optimale bedrijfspunt gaat werken, wat leidt tot een lager rendement, een hoger energieverbruik en een lagere opbrengst.

Redenen:

• Onjuiste pompselectie voor specifieke bedrijfsomstandigheden.
• Veranderingen in het pijpleidingsysteem (nieuwe bochten, kleinere diameter, grotere lengte).
• Gedeeltelijke sluiting van afsluiters of verstopping van pijpleidingen bij de afvoer.
• Hoge statische druk, waarmee bij de selectie geen rekening is gehouden.

Bevestiging: Lage levering bij normale of hoge persdruk. Berekening van de systeemcurve en de vergelijking ervan met de pompkarakteristieken toont aan dat het bedrijfspunt ver verwijderd is van het punt van maximale efficiëntie van de pomp of te ver naar links op de prestatiecurve ligt.

Schade (indien niet geëlimineerd): Verhoogd energieverbruik, verhoogde pompslijtage als gevolg van niet-optimale werking (vooral bij gebruik met een "gesloten klep"), onstabiele systeemwerking.

8. Opeenvolgende procedures voor probleemoplossing

8.1. Eliminatie van cavitatie

LET OP: Vóór elke interventie moet de LOTO-procedure worden uitgevoerd!

1. NPSH-controle_A:
   1. Verlaag de vloeistoftemperatuur als deze te hoog is.
   2. Verhoog het statische vloeistofniveau in de zuigtank.
   3. Verminder de hydraulische zuigweerstand: controleer en reinig het filter, open alle kleppen volledig.
   4. Controleer de diameter en lengte van de zuigleiding; vergroot indien nodig de diameter of verkort de lengte.
2. Pompcontrole:
   1. Zorg ervoor dat de pomp goed gevuld is met vloeistof.
   2. Inspecteer de waaier op schade veroorzaakt door cavitatie met behulp van een endoscoop of na demontage.
   3. Als cavitatie een chronisch probleem is, kunt u overwegen de pomp te vervangen door een model met een lagere NPSH_R of een pomp te installeren die werkt met een positieve zuighoogte.
3. Verificatie: Start de pomp, meet de stroom-, zuig- en persdruk, controleer het geluids- en trillingsniveau. De voeding moet overeenkomen met het ontwerp, het geluids- en trillingsniveau - binnen de toegestane waarden (trillingssnelheid tot 4,5 mm/s RMS volgens ISO 10816-3).

8.2. Verwijdering van luchtstoringen

LET OP: Vóór elke interventie moet de LOTO-procedure worden uitgevoerd!

1. De pomp vullen:
   1. Sluit de afvoerklep.
   2. Open de zuigklep en de luchtuitlaatklep op het pomphuis (indien aanwezig).
   3. Vul de pomp met vloeistof totdat de lucht volledig eruit is. Sluit de ontluchtingsklep.
   4. Als er vacuümpompen zijn om te vullen, gebruik deze dan.
2. Luchtlekken detecteren:
   1. Controleer de dichtheid van alle verbindingen, flenzen en asafdichtingen op de zuigleiding. Gebruik een zeepoplossing of speciale lekdetectoren.
   2. Haal de flensbevestigingen aan volgens het in de documentatie aangegeven aanhaalmoment (bijvoorbeeld 80 Nm voor een DN100 PN16 flens).
   3. Vervang beschadigde pakkingen of afdichtingen.
3. Verificatie: Start de pomp. Aanvoer en druk moeten normaal zijn. Controleer of er geen "sissen" en luchtbellen zijn.

8.3. Eliminatie van de gevolgen van waaierslijtage

LET OP: Voordat u de pomp demonteert, is het verplicht om de LOTO-procedure uit te voeren en de vloeistof af te tappen!

1. Demontage en inspectie:
   1. Demonteer het pomponderdeel volgens de instructies van de fabrikant.
   2. Inspecteer de waaier, het huis en de spleetafdichtingen visueel op slijtage, erosie en corrosie.
   3. Meet de interne spelingen (radiaal en axiaal) en vergelijk deze met de toegestane waarden (meestal binnen 0,2-0,5 mm, volgens de instructies van de fabrikant).
2. Vervanging van componenten:
   1. Vervang de versleten waaier door een nieuwe (UNI EN 13355:2006).
   2. Vervang versleten spleetafdichtingen en afdichtringen.
   3. Bij de montage de aangegeven aanhaalmomenten en spelingen in acht nemen.
3. Verificatie: Voer na het monteren en vullen van het systeem met vloeistof een testrun uit en meet de bedrijfsparameters.

8.4. Zuigproblemen oplossen

LET OP: Vóór elke ingreep in de zuigleiding moet de LOTO-procedure worden uitgevoerd!

1. Controleren en reinigen:
   1. Controleer en reinig het aanzuigfilter of de zeef. Vervanging indien nodig.
   2. Controleer het vloeistofniveau in de tank en zorg ervoor dat dit overeenkomt met het minimaal toegestane niveau.
   3. Inspecteer het zuigmondstuk visueel op verstoppingen of vreemde voorwerpen.
2. Optimalisatie van de zuigleiding:
   1. Controleer de diameter van de pijpleiding: de zuigleiding mag niet kleiner zijn dan de diameter van de zuigleiding van de pomp, en bij voorkeur één maat groter.
   2. Reduceer de lengte van de zuigleiding tot een minimum.
   3. Verminder het aantal bochten en afsluitfittingen op de aanzuiging.
   4. Elimineer eventuele luchtzakken of hoge plekken in de zuigleiding.
3. Verificatie: Start de pomp, controleer het zuigvacuüm, de pers- en persdruk.

8.5. Aanpassing van de systeemcurve

1. Systeemanalyse:
   1. Voer een gedetailleerde berekening uit van de systeemcurve voor de huidige bedrijfsomstandigheden, rekening houdend met alle ondersteuningen (pijpleidingen, fittingen, apparatuur).
   2. Vergelijk de verkregen systeemcurve met de prestatiecurve van de geïnstalleerde pomp.
2. Acties:
   1. Als de systeemweerstand te hoog is:
      • Reinig verstopte pijpleidingen en warmtewisselaars.
      • Open alle afsluiters op de afvoer volledig.
      • Vergroot indien nodig de diameter van de injectieleiding of verklein de lengte ervan.
      • Overweeg een pomp met een hogere druk te installeren (bijvoorbeeld een tweetrapspomp).
   2. Als de pomp verkeerd is geselecteerd:
      • Overweeg om de waaier te vervangen door een ander exemplaar met andere kenmerken (indien toegestaan ​​door de fabrikant).
      • Vervang de pomp door een model dat beter aansluit bij de berekende systeemcurve.
3. Verificatie: voer na corrigerende maatregelen controlemetingen uit van debiet en druk.

9. Voorzorgsmaatregelen

10. Reserveonderdelen en componenten

Om een probleemloze werking van de pompapparatuur en snelle probleemoplossing te garanderen, is het van cruciaal belang om reserveonderdelen van UNITEC-D GmbH te hebben die voldoen aan de EN- en ISO-normen.

Raadpleeg de e-catalogus van UNITEC-D GmbH om originele reserveonderdelen te bestellen.

11. Koppelingen

• DSTU EN ISO 10012:2005. Meetcontrolesystemen. Eisen aan meetprocessen en meetapparatuur.
• DSTU EN ISO 10816-3:2016. Trillingen zijn mechanisch. Evaluatie van machinetrillingen op basis van de resultaten van metingen aan niet-roterende onderdelen. Industriële machines met een nominaal vermogen van meer dan 15 kW en een nominaal toerental van 120 tpm tot 15.000 tpm.
• DSTU ISO 17769-1:2010. Centrifugaal-, centrifugaal- en schroefpompen. Algemene technische vereisten en terminologie. Deel 1. Definities, aanduidingen, termen en indicatoren van hydraulische efficiëntie.
• DSTU EN 13355:2006. Gietstukken van ijzer en staal. Oppervlaktebehandeling en inspectie van gegoten onderdelen.
• DSTU EN 1514-1:2005. Flenzen en hun verbindingen. Afmetingen pakkingen voor flenzen van drukklasse PN. Deel 1. Niet-metalen platte pakkingen met of zonder vulstoffen.
• DSTU 8798:2018. Kwaliteitsmanagementsystemen. Richtlijnen voor de toepassing van ISO 9001:2015 in de chemische industrie.
• Bedienings- en onderhoudsinstructies van pompfabrikanten (bijv. Grundfos, KSB, Wilo).
• UNITEC Onderhoudsgidsen: Paragraaf "Onderhoud van eindafdichtingen", "Diagnostiek van lagers".