Kavitation ist ein weithin bekanntes Problem, das bei Pumpen auftritt und zu erheblichen Schäden und anderen unerwünschten Folgen führt. Um Schäden zu vermeiden, sollte eine Pumpe auf die Bildung und das Auftreten von Kavitation überwacht werden. In diesem Artikel werden verschiedene Optionen zur Überwachung und zum Schutz vor Kavitation beschrieben, die für jede Anwendung geeignet sind.
Kavitation
Kavitation ist die Bildung von Luftblasen in einer Pumpe infolge eines Druckabfalls in der strömenden Flüssigkeit. Wenn sich diese Luftblasen bewegen, steigt der Druck, was zur Implosion der Luftblasen führt. Die Implosion der Luftblasen an der Oberfläche des Pumpengehäuses oder des Laufrads führt zu Schäden und Leistungseinbußen. Es werden zwei Arten von Kavitation unterschieden:
- Ansaugkavitation kann auftreten, wenn eine Pumpe unter niedrigem Druck oder hohem Vakuum steht. Da die Pumpe nicht ausreichend durchströmt wird, bilden sich Blasen am Laufrad. Wenn diese Blasen auf die andere Seite (Druckseite) der Pumpe gelangen und mit der Flüssigkeit komprimiert werden, implodieren sie.
- Förderkavitation kann auftreten, wenn der Druck während des Fördervorgangs zu hoch ist. Aufgrund des hohen Drucks kann die Flüssigkeit nur schwer aus der Pumpe austreten, so dass sie innerhalb der Pumpe zirkuliert. Dies kann zu einem Vakuum und der Bildung von Luftblasen führen, was wiederum Schäden am Laufrad und am Pumpengehäuse verursacht.
Langfristige Kavitation führt zu Pumpenausfällen, z. B. zur Zerstörung des Pumpengehäuses und des Laufrads. Weitere Auswirkungen der Kavitation sind übermäßiger Lärm und Energieverbrauch.
Konfigurationen zur Überwachung von Kavitation
Es gibt verschiedene Konfigurationen für die Überwachung von Kavitation. Welche Konfiguration für die Anwendung am besten geeignet ist, hängt von der Anwendung und/oder den Kundenanforderungen ab. Es werden drei Konfigurationen unterschieden:
1. 4-20mA-Sensor
Bei Verwendung eines 4-20-mA-Sensors muss der Kunde den gewünschten Grenzwert bestimmen und diesen in der Leittechnik/SPS konfigurieren. Die DCS/SPS wird dann verwendet, um einen Alarm zu erzeugen, wenn dieser Grenzwert überschritten wird. Um den Grenzwert zu ermitteln, muss in der Pumpe eine Kavitationssituation erzeugt werden. Ein großer Nachteil von 4-20-mA-Sensoren ist, dass sie einen Gesamtwert der Schwingungen liefern, wodurch es unmöglich ist, Kavitation von anderen Faktoren zu unterscheiden, die übermäßige Schwingungen verursachen können. Eine typische Konfiguration bei Verwendung eines 4-20-mA-Sensors sieht wie folgt aus:
2. Programmierbarer Sender
Wie bei der vorgenannten Konfiguration muss der Kavitationstest vom Kunden durchgeführt werden. Die Frequenz, bei der Kavitation auftritt, wird bestimmt und dann zum Filtern der Daten verwendet. Der gewünschte Alarmwert wird an ein DCS/PLC gesendet oder zum Auslösen eines Relais verwendet. Ein standardmäßiger 100mV/g-Beschleunigungsaufnehmer wird verwendet, um das Rohschwingungssignal an den Sender zu senden. Der Sender verarbeitet dieses Signal und liefert zwei 4-20mA-Signale, die über zwei verschiedene Frequenzbänder berechnet werden können. Auf diese Weise ist es möglich, zwischen Schwingungen infolge von Kavitation und solchen, die durch andere Abweichungen wie Unwucht und Lagerschäden verursacht werden, zu unterscheiden. Eine typische Konfiguration sieht wie folgt aus:
3. Sender zur Zustandsüberwachung (VibroSmart)
Diese Konfiguration verwendet die gleichen Sensoren wie die Senderkonfiguration. Wie bei der vorherigen Konfiguration wird das 4-20mA-Signal innerhalb einer frei konfigurierbaren Frequenz berechnet. Es wird jedoch ein fortschrittlicherer Transmittertyp verwendet. Über Modbus können bis zu 10 verschiedene berechnete Ausgänge pro Signal erzeugt werden. Dadurch ist es möglich, zwischen bestimmten Maschinenfehlern im Steuerungssystem zu unterscheiden. Einige Maschinenfehler haben einen bestimmten Frequenzbereich, der unabhängig berechnet werden kann. Damit ist es möglich, Abweichungen im Schwingungsverhalten direkt einem bestimmten Fehler zuzuordnen und sofort die notwendigen Maßnahmen einzuleiten. Die ungefilterten Daten können auf einem lokalen PC gespeichert oder über ein Netzwerk gesendet werden, was eine Fernüberwachung des Zustands ermöglicht.
Lesen Sie hier über Konfigurationen zur Fernüberwachung von Zuständen "
Eine typische Konfiguration sieht wie folgt aus:
