Verstehen Sie Kreiselpumpen wirklich? 8 technische Fragen, die die Zuverlässigkeit von Pumpen beeinflussen

Ø Frage 1: Warum ist das Saugrohr üblicherweise eine Nummer größer als die Saugdüse der Pumpe?

Dies ist eine sehr gängige Praxis bei Kreiselpumpenanlagen.

In vielen Anwendungen,Der Nenndurchmesser des Saugrohrs wird um eine Größe größer als der des Pumpensaugstutzens gewählt.Normalerweise wird ein geeigneter Exzenterreduzierer verwendet, um das Rohr mit der Pumpe zu verbinden.

Warum?

Es gibt drei Hauptgründe:

Warum wird häufig ein Exzentergetriebe verwendet?

Bei horizontalen Saugleitungen, einFlacher Exzenterreduziererwird häufig verwendet, um die Wahrscheinlichkeit der Bildung von Lufteinschlüssen in der Saugleitung zu minimieren.

Dies ist jedoch keine absolute Regel für jede Installation.

Die Ausrichtung des Reduzierstücks sollte anhand der Pumpenanordnung, des Rohrleitungsgefälles, der Flüssigkeitseigenschaften und der Möglichkeit der Luftansammlung bestimmt werden.

Ingenieurprinzip

Das Ziel besteht nicht einfach darin, das Saugrohr „eine Größe größer“ zu machen.

Bei der Gestaltung sollte Folgendes berücksichtigt werden:

• • Sauggeschwindigkeit
• • Reibungs- und lokale Druckverluste
• · NPSHa
• • Strömungsmuster am Pumpeneinlass
• • Länge des geraden Rohres
• • Lage der Krümmer und Ventile
• • Möglichkeit von Lufteinschlüssen

Ø Frage 2: Warum ist ein Regelventil oft kleiner als das Hauptrohr?

Im Gegensatz zu Saugleitungen werden Regelventile nicht immer mit dem gleichen Nenndurchmesser wie die Hauptleitung ausgewählt.

Zum Beispiel:

Für diese Praxis gibt es mehrere Gründe.

1. Geringere Kosten

Ein kleineres Ventil ist in der Regel günstiger als ein Ventil mit dem gleichen Durchmesser wie die Hauptleitung.

2. Besserer Kontrollbereich

Ein Regelventil reguliert den Durchfluss durch Veränderung seiner Öffnungsweite.

Ist das Ventil überdimensioniert, kann es unter normalen Bedingungen mit einer sehr kleinen Öffnung arbeiten. Dies kann seinen effektiven Regelbereich verringern und eine präzise Durchflussregelung erschweren.

Ein kleineres Ventil mit der richtigen Größe kann in einem geeigneteren Öffnungsbereich betrieben werden.

3. Der Nachteil ist ein höherer Druckverlust.

Ein kleineres Ventil erhöht die Strömungsgeschwindigkeit und damit den Druckabfall.

Das Prinzip lautet also nicht:

Das Ventil sollte anhand folgender Kriterien richtig ausgewählt werden:

• • Durchflussrate
• • Differenzdruck
• • Cv/Kv
• • Erforderlicher Regelbereich
• • Zulässiger Druckabfall

Ø Frage 3: Benötigt der Sauganschluss einer Kreiselpumpe immer einen positiven Druck?

NEIN.

Ein weit verbreiteter Irrtum ist, dass der Saugdruck einer Kreiselpumpe immer über dem Atmosphärendruck liegen muss.

In der Realität können viele Pumpen auch dann arbeiten, wenn der Flüssigkeitsstand unterhalb der Pumpenachse liegt, sodass die Pumpe die Flüssigkeit von unten ansaugen kann.

Die entscheidende Frage ist jedoch nicht einfach, ob die Pumpe die Flüssigkeit „anheben“ kann.

Das reale System muss die erforderliche NPSH-Bedingung erfüllen:

Mit zunehmender Saughöhe sinkt der Druck am Pumpeneinlass und die Verluste in der Saugleitung werden bedeutsamer.

Daher sollte das System umso sorgfältiger auf Kavitationsrisiko überprüft werden, je höher die Saughöhe ist.

Ø Frage 4: Ist auf der Pumpenausgangsseite ein Rückschlagventil erforderlich?

In vielen PumpensystemenEin Rückschlagventil ist ein wichtiger Bestandteil der Systemkonstruktion..

Es bietet im Wesentlichen drei Vorteile.

1. Verhindert Rückfluss

Wenn die Pumpe stoppt, können Druckunterschiede im System dazu führen, dass Flüssigkeit zurück zur Pumpe fließt.

Das Rückschlagventil verhindert diesen Rückfluss.

2. Verhindert die Rückwärtsdrehung

Eine Rückströmung kann dazu führen, dass sich das Pumpenlaufrad rückwärts dreht.

Je nach Pumpen- und Antriebskonfiguration kann dies zu folgenden Problemen führen:

• • Gleitringdichtungen
• • Lager
• • Kupplungen
• • Motor oder andere Antriebsausrüstung

3. Trägt dazu bei, die Pipeline gefüllt zu halten.

Bei einigen Systemen ist die Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsvorrats in der Abflussleitung wichtig für einen zuverlässigen Neustart und den Systembetrieb.

Allerdings sollten Ventiltyp, Einbauort und Schließcharakteristik entsprechend dem jeweiligen System ausgewählt werden.

Bei Systemen, die empfindlich auf Wasserschläge reagieren, sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich, wie zum BeispielRückschlagventile ohne Anschlag, langsam schließende Rückschlagventile, Entlüftungsventile oder Überspannungsschutzgerätekann erforderlich sein.

Ø Frage 5: Wie sieht die ideale Rohrleitungsführung für ein Kreiselpumpensystem aus?

Die Instabilität einer Pumpe wird manchmal nicht durch die Pumpe selbst, sondern durch eine mangelhafte Rohrleitungsanordnung verursacht.

Ein häufiges Problem ist:

Ideal

Bei bestimmten Pumpsystemen sollte die Druckleitung kontinuierlich in Richtung des Auffangbehälters oder des Zielsystems ansteigen.

Dadurch kann die in das System eindringende Luft sich zum höchsten Punkt hin bewegen und schließlich entweichen.

Eine vereinfachte ideale Anordnung sieht wie folgt aus:

Was passiert in realen Projekten?

In realen Installationen umfassen Rohrleitungen oft lange horizontale Abschnitte.

Ein langer horizontaler Abschnitt ist nicht unbedingt ein Problem.

Der Schlüssel liegt darin, Unnötiges zu vermeiden:

• • Höhepunkte
• Tiefpunkte
• • Umgekehrte Hänge
• • Orte, an denen sich Luft ansammeln kann

Lässt sich ein hoher Punkt nicht vermeiden, ist ein angemessenerEntlüftungsventil / Luftventilkann erforderlich sein.

Was passiert, wenn ein Regelventil in der Nähe des Rohrleitungsendes installiert wird?

Bei der Wahl des Standorts des Regelventils sind der Füllstand im Tank, der nachgelagerte Druck, der Druckabfall am Ventil und das Kavitationsrisiko zu berücksichtigen.

Das System sollte einen ausreichenden Druck am Ventil aufrechterhalten und Betriebsbedingungen vermeiden, die zu Kavitation führen könnten.

Das Grundprinzip lautet:

Ø Frage 6: Wie kann man die Pumpenleistung im Feld überprüfen?

Eine der zuverlässigsten Methoden ist der Vergleich.Tatsächliche Feldmessungen im Vergleich zur Pumpenkennlinie des Herstellers.

Typische Messgrößen sind:

• • Durchflussrate
• • Saugdruck
• • Auslassdruck
• • Pumpengeschwindigkeit
• • Höhenunterschied zwischen den Druckmesspunkten und der Pumpenmittellinie

Wo sollten Manometer installiert werden?

Manometer sollten so nah wie möglich an den Saug- und Druckstutzen der Pumpe installiert werden.

Der Höhenunterschied zwischen den Druckmesspunkten und der Pumpenmittellinie sollte ebenfalls erfasst werden.

Der Pumpenkopf ist nicht einfach:

Bei der Berechnung sollten auch Höhenunterschiede und gegebenenfalls Geschwindigkeitseffekte berücksichtigt werden.

Wie kann die Durchflussrate gemessen werden?

Idealerweise sollte ein geeignetes Durchflussmessgerät verwendet werden, wie zum Beispiel:

• • Magnetischer Durchflussmesser
• • Ultraschall-Durchflussmesser
• • Turbinen-Durchflussmesser
• • Andere geeignete Durchflussmessgeräte

Steht kein Durchflussmesser zur Verfügung, kann der Durchfluss manchmal durch Messung der Zeit, die zum Füllen eines Tanks mit bekanntem Volumen benötigt wird, geschätzt werden.

Können wir nur den Absperrkopf prüfen?

Ja, für eine grundlegende Leistungsüberprüfung.

DerAbschaltkopferfolgt bei Null-Durchfluss, daher ist keine Durchflussmessung erforderlich.

Der Vergleich des gemessenen Abschaltdrucks mit der Kennlinie des Herstellers kann helfen festzustellen, ob:

• Die Pumpe läuft mit der richtigen Drehzahl.
• • Der korrekte Laufraddurchmesser ist installiert
• Die Pumpenleistung entspricht im Allgemeinen der erwarteten Kurve.

Jedoch:

Der Betrieb ohne Durchfluss kann zu Überhitzung, interner Rezirkulation, Beschädigung der Gleitringdichtung und anderen Problemen führen.

Wie sieht es mit der Pumpeneffizienz aus?

Die Effizienzmessung ist komplizierter, da die Eingangsleistung an der Pumpenwelle genau bestimmt werden muss.

Bei Feldtests kann dies die Messung der Motorleistung unter Berücksichtigung des Wirkungsgrads von Motor und Getriebe oder die direkte Messung des Wellendrehmoments und der Drehzahl umfassen.

Ø Frage 7: Wie beeinflusst die Viskosität der Flüssigkeit die Leistung von Kreiselpumpen?

Die meisten Leistungskennlinien von Kreiselpumpen basieren auf Tests mitsauberes Wasser unter Standardbedingungen.

Wenn die gepumpte Flüssigkeit eine deutlich höhere Viskosität als Wasser aufweist, kann sich die Pumpenleistung erheblich verändern.

Typische Auswirkungen sind:

• • Geringerer Durchfluss
• • Unterer Kopf
• • Geringere Effizienz
• • Höherer Leistungsbedarf

Daher:

Die tatsächliche Viskosität, Dichte, Temperatur und der Betriebspunkt der Flüssigkeit sollten berücksichtigt werden.

Bei hochviskosen Flüssigkeiten kann der Wirkungsgrad einer Kreiselpumpe deutlich abnehmen.

Je nach Anwendung,Verdrängerpumpen, wie beispielsweise Schraubenpumpen, Zahnradpumpen oder Drehkolbenpumpen, könnten eine bessere Lösung darstellen.

Es gibt keinen allgemeingültigen Viskositätswert, der für jede Kreiselpumpe als Grenzwert gelten kann. Die Eignung der Pumpe sollte anhand der konkreten Anwendung und der Pumpenkonstruktion beurteilt werden.

Frage 8: Kann eine Pumpe innerhalb des gesamten auf ihrer Leistungskennlinie angegebenen Durchflussbereichs betrieben werden?

Nicht unbedingt.

Dass ein Punkt auf der Pumpenkennlinie auftritt, bedeutet nicht, dass er für den Dauerbetrieb geeignet ist.

Eine Kreiselpumpe sollte im Normalbetrieb so nah wie möglich an ihrem Nennbetrieb arbeiten:

Viele Anwendungen zielen auf einen normalen Betriebsbereich um80 %–120 % des BEP-DurchflussesDer tatsächlich zulässige Betriebsbereich sollte jedoch stets auf den vom Hersteller empfohlenen Betriebsbereich zurückgeführt werden.

Warum sollte ein längerer Betrieb mit geringem Durchfluss vermieden werden?

Wenn der Durchfluss deutlich unterhalb des optimalen Betriebspunktes (BEP) liegt, kann die Pumpe folgende Probleme aufweisen:

• • Interne Rezirkulation
• • Temperaturanstieg
• • Erhöhte Radialbelastungen
• • Höhere Vibration
• • Verschleiß der Gleitringdichtung
• • Erhöhte Lagerbelastungen

Falls ein kontinuierlicher Betrieb mit geringem Durchfluss unvermeidbar ist, gehören folgende Lösungen zu den möglichen Lösungen:

Option 1: Bypass-/Rezirkulationsleitung mit minimalem Durchfluss

Ein Teil der Flüssigkeit wird kontinuierlich zur Saugquelle oder einem anderen geeigneten Ort zurückgeführt.

Option 2: Drehzahlregelung

Ein Frequenzumrichter kann verwendet werden, um die Pumpendrehzahl zu reduzieren und die Pumpenleistung besser an den tatsächlichen Systembedarf anzupassen.

Was ist mit übermäßigem Durchfluss?

Ein Betrieb zu weit rechts von der Pumpenkennlinie kann ebenfalls Probleme verursachen, darunter:

• • Höherer NPSHr
• • Reduzierte NPSH-Marge
• • Kavitation
• • Erhöhte Vibration
• • Motorüberlastung
• • Reduzierte Effizienz

Daher:

Der bevorzugte Betriebspunkt liegt normalerweise nahe am Auslegungsbetriebspunkt und am optimalen Betriebspunkt (BEP), bleibt aber innerhalb des vom Hersteller zulässigen Betriebsbereichs.