3 manieren om pompen op cavitatie te monitoren

Cavitatie is een bekend probleem dat optreedt bij pompen en resulteert in aanzienlijke schade en andere ongewenste gevolgen. Om schade aan een pomp te voorkomen moet het ontwikkelen en voordoen van cavitatie worden gemonitord. Dit artikel beschrijft verschillende opties met betrekking tot het monitoren van cavitatie voor toepassing op elke applicatie.

Cavitatie

Cavitatie is de vorming van luchtbellen in een pomp als gevolg van een drukval van de stromende vloeistof. Doordat deze luchtbellen bewegen neemt de druk toe, wat ervoor zorgt dat ze imploderen. Het imploderen van de luchtbellen op het oppervlak van de pomp behuizing of de impeller (waaier) zorgt voor significante schade en prestatieproblemen. Er worden twee typen cavitatie onderscheiden:

  1. Zuigingcavitatie kan optreden wanneer een pomp onder lage druk of hoge vacuüm omstandigheden werkt. Omdat de pomp niet genoeg flow ontvangt, zullen er luchtbellen op de impeller vormen. Wanneer deze bellen overgaan naar de afvoer van de pomp en worden samengeperst met de vloeistof, imploderen ze.
  1. Afvoercavitatie kan optreden wanneer de druk tijdens het afvoeren buitensporig hoog is. Door de hoge druk wordt het moeilijk voor de vloeistof om de pomp te verlaten, waardoor deze in de pomp blijft circuleren. Dit kan een vacuüm veroorzaken en de vorming van luchtbellen, die op hun beurt schade veroorzaken aan zowel de impeller als de behuizing van de pomp.

Op lange termijn leidt cavitatie tot pompstoringen, zoals de vernieling van de pomp behuizing en impeller. Andere effecten van cavitatie zijn geluidsoverlast en overmatig energieverbruik.

Figuur 1. Voorbeeld van impeller schade ten gevolge van cavitatie.

Configuraties voor cavitatie monitoring

Er zijn verschillende configuraties mogelijk om cavitatie te monitoren. Welke configuratie het best past is afhankelijk van de applicatie en/of de vereisten van de klant. Er worden drie configuraties onderscheiden:

1.     4-20mA sensor

Wanneer er een 4-20mA sensor gebruikt wordt dient de klant zelf de wenselijke grenswaarde vast te stellen en deze in het DCS/PLC te configureren. Het DCS/PLC wordt vervolgens gebruikt om een alarm te triggeren wanneer deze grenswaarde wordt overschreden. Om de grenswaarde vast te stellen moet er een cavitatie situatie in de pomp gecreëerd worden. Een groot nadeel van 4-20mA sensors is dat het een overall waarde geeft van de vibraties, waardoor het onmogelijk is onderscheid te maken tussen cavitatie en andere factoren die excessieve vibraties kunnen veroorzaken. Een typische configuratie bij het gebruik van een 4-20mA sensor ziet er als volgt uit:

Figuur 2. Een typische configuratie bij het gebruik van een 4-20mA sensor.

1.     Programmeerbare transmitter

Zoals bij de bovengenoemde configuratie moet de cavitatie test door klant worden uitgevoerd. De frequentie waar cavitatie zich voordoet wordt vastgesteld en gebruik om de vibratiedata te filteren. De gewenste alarmwaarde wordt naar een DCS/PLC verzonden of gebruikt op een relais te triggeren. Een standaard 100mV/g accelerometer wordt gebruikt het ruwe vibratiesignaal naar te transmitter te sturen. De transmitter verwerkt het signaal vervolgens en biedt twee 4-20mA signalen die berekend kunnen worden over twee verschillende frequentiebanden. Dit maakt het mogelijk om onderscheid te maken tussen vibratie ten gevolge van cavitatie en vibratie veroorzaakt door andere afwijkingen zoals onbalans en lagerschade. Een typische configuratie ziet er als volgt uit:

Figuur 3. Een typische configuratie bij het gebruik van een programmeerbare (intelligente) transmitter.

1.     Condition monitoring transmitter (VibroSmart)

Bij deze configuratie worden dezelfde sensoren gebruikt als bij de programmeerbare transmitter configuratie. Net als bij de voorgaande configuratie wordt het 4-20mA signaal berekend binnen een vrij configureerbare frequentie. Er wordt echter een meer geavanceerd type transmitter gebruikt. Via Modbus kunnen tot 10 verschillende berekende outputs per signaal gegenereerd worden. Dit maakt het mogelijk om onderscheid te maken tussen specifieke machinefouten in het besturingssysteem. Sommige machinefouten hebben een specifiek frequentiebereik, welke onafhankelijk berekend kan worden. Dit maakt het mogelijk om afwijkingen in het vibratiegedrag direct toe te schrijven aan een specifieke fout en onmiddellijk de nodige actie(s) te nemen. Ongefilterde data kan opgeslagen worden op een lokale PC of doorgestuurd worden via een netwerk, wat remote condition monitoring mogelijk maakt.

Lees hier meer over remote condition monitoring configuraties »

Een typische configuratie ziet er als volgt uit:

Figuur 4. Een typische configuratie bij het gebruik van een condition monitoring transmitter.