Kreiselpumpensind für den industriellen Flüssigkeitstransport von entscheidender Bedeutung und leichte Vibrationen sind gemäß ANSI/HI 9.6.4 normal. Übermäßige Vibrationen führen jedoch zu starkem Verschleiß und erhöhten Kosten. Da Vibrationen lediglich ein Symptom sind, sind sie typischerweise auf drei sich überschneidende Kategorien zurückzuführen: Konstruktions-/Auswahlfehler, interne Fehler und externe Systemstörungen. In diesem Artikel werden diese Hauptursachen analysiert, um die Inspektion und Wartung von Geräten zu steuern.
Bei solchen Fehlern kommt es vor Ort nur selten vor, es handelt sich jedoch um Geräteprobleme mit Grundursache, die vorrangig untersucht werden müssen und hauptsächlich auf unsachgemäße Konstruktion, Herstellung, Materialauswahl und Modellauswahl zurückzuführen sind.
Die kritische Drehzahl bezieht sich auf die theoretische Drehzahl, die der Eigenresonanz des Geräts entspricht. Horizontale Kreiselpumpen werden vor der Auslieferung optimal mit einer kritischen Drehzahl über der Nenndrehzahl ausgelegt, um Resonanzen zu vermeiden. Vertikale Turbinenpumpen und andere vertikale Geräte neigen jedoch während des Betriebs zu Resonanzen, wenn die kritische Drehzahl nicht in der Konstruktionsphase überprüft wird. Darüber hinaus verändern fehlende Rohrleitungshalterungen und ungeordnete Betriebsbedingungen von Mehrpumpenaggregaten die Eigenfrequenz des Systems und induzieren Vibrationen, die durch eine Anpassung der Betriebsgeschwindigkeit oder eine Neukonstruktion der Anlagenstruktur behoben werden können.
Gemäß der Norm ISO 1940/1 müssen Laufräder von Kreiselpumpen eine dynamische Auswuchtgenauigkeit der Klasse 6,3 erreichen. Eine fehlerhafte Werkskalibrierung, ein Nachschneiden nach der Wartung, langfristige Ablagerungen und Korrosion sowie das Anhaften von Fremdkörpern beeinträchtigen den Zustand der Waage. Die während des Hochgeschwindigkeitsbetriebs erzeugte periodische Zentrifugalkraft verursacht regelmäßige Vibrationen, die eine Demontage und eine professionelle dynamische Kalibrierung der Waage erfordern. In einigen Fällen kann eine unausgeglichene Herstellung des Motorrotors auch Vibrationen verursachen, die gemäß den elektrischen Standards der NEMA überprüft werden können.
Eine Nichtübereinstimmung zwischen den Materialien des Pumpenkörpers und des Laufrads sowie den geförderten Medien führt zu Erosion und Korrosion, wodurch die Genauigkeit der Komponenten beeinträchtigt wird und Vibrationen entstehen. In der Zwischenzeit führen eine falsche Auswahl der Ausrüstung und eine unzureichende Netto-Positiv-Saughöhe (NPSH) zu schwerer Kavitation. Der augenblickliche Zusammenbruch der Blasen in der Hochdruckzone erzeugt eine starke Aufprallkraft, die insgesamt starke Vibrationen der Pumpe verursacht. Kontinuierliche Kavitation verschleißt außerdem das Laufrad und verschlimmert Störungen.
Obwohl die Toleranzen einzelner Komponenten den Industriespezifikationen entsprechen, ist es wahrscheinlich, dass die Anhäufung von Toleranzen nach dem Zusammenbau mehrerer Teile Vibrationen hervorruft. Darüber hinaus führen häufige Probleme wie Kippfuß, unausgeglichene Kupplung und lockere Ankerschrauben nach einer Neuinstallation oder Wartung zu einer ungleichmäßigen Belastung der Ausrüstung und anhaltenden Vibrationen.
Interne Fehler sind die häufigsten Schwingungsanreger vor Ort, die durch Anomalien in Pumpen- und Motorkomponenten mit stabilen und wiederholbaren Fehlereigenschaften verursacht werden und im Mittelpunkt der täglichen Wartung stehen.
Eine versetzte Kupplungsmontage, betriebsbedingte Verschiebungen und eine nicht standardmäßige Wartung von Pumpen und Motoren führen zu einer Fehlausrichtung der Welle, was zu einer radialen Stoßkraft während des Betriebs und zur Auslösung von Vibrationen führt. Die Kalibrierung muss strikt den Konstruktionsstandards des Pumpenherstellers entsprechen. Darüber hinaus führt die Biegung der Pumpenwelle, die durch Überlastung der Ausrüstung, Verformung bei hohen Temperaturen und äußere Einwirkungen verursacht wird, zu einer Exzentrizität des Rotors und erhöht die Schwingungsamplitude erheblich.
Lager sind zentrale tragende Komponenten des Rotorsystems. Unzureichendes, verschlechtertes oder nicht passendes Schmieröl und Verunreinigungen erhöhen die Betriebsreibung und verursachen hochfrequente Vibrationen. Unterdessen führt der langfristige Lagerbetrieb zu Ermüdungsverschleiß, Abblättern der Laufbahn und übermäßigem Spiel. Wenn die Lager nicht rechtzeitig ausgetauscht werden, verstärken sich die Vibrationen kontinuierlich und es kann sogar zum Blockieren der Lager und zum Abschalten der Anlage kommen.
Eine durch eine falsche Motorverkabelung verursachte Rückwärtsdrehung der Pumpe stört die hydraulischen Bedingungen und löst Vibrationen aus. Eine teilweise oder vollständige Blockierung des Laufrads führt zu einer unruhigen Förderung des Mediums und einer abnormalen Belastung, begleitet von Vibrationen und Stromschwankungen. Eine Verformung der Pumpenwelle führt zu einer ungleichmäßigen Belastung der Lager und Ventilsitze und führt langfristig zu versteckten Vibrationsgefahren.
Betriebs- und Wartungsdaten vor Ort zeigen, dass die meisten Vibrationen von Kreiselpumpen auf externe Systemprobleme zurückzuführen sind, die weitgehend verschwiegen werden und leicht als inhärente Gerätefehler missverstanden werden können.
Zug- und Extrusionsspannungen, die durch das erzwungene Andocken der Rohrleitung entstehen, wirken auf die Pumpenschnittstelle und verursachen eine Verformung der Pumpe und einen Wellenversatz. Fehlende Rohrleitungshalterungen, lose Aufhängungen und eine unangemessene Anordnung führen zu Rohrleitungserschütterungen, und die auf die Pumpe übertragenen Vibrationen führen zu Vibrationen der gesamten Einheit. Unterdessen führt das erhöhte Eigengewicht wassergefüllter Rohrleitungen leicht zu zusätzlicher Belastung und induziert kontinuierliche Vibrationen.
Lockere Ankerbolzen, rissiger Betonsockel, ungleichmäßige Nivellierung des Fundaments und nicht standardmäßige Vergussmassen verursachen Kippfußdefekte, die zu ungleichmäßiger Stützbeanspruchung und Betriebserschütterungen der Pumpe führen. Darüber hinaus bilden Vibrationen einen Teufelskreis, der Fundamentschäden, die häufig bei neu installierten oder nach der Wartung durchgeführten Geräten auftreten, immer weiter verschlimmert.
Das gesamte Pumpen- und Rohrleitungssystem hat eine Eigenfrequenz. Resonanz entsteht, wenn sich die Betriebsschwingungsfrequenz der Pumpe mit der Eigenfrequenz des Systems überschneidet, wodurch leichte Schwingungen verstärkt werden und Bauteilermüdungsschäden sowie schwere Gesamtschwingungen auftreten. Dieses Problem kann durch die Optimierung der Pipeline-Struktur und die Anpassung des Systemlayouts vermieden werden.
Zusammenfassend:KreiselpumpeVibrationen werden durch die Überlagerung von Design und Auswahl, internen Komponenten und externen Systemfaktoren verursacht, darunter Rohrleitungsbeanspruchung und nicht standardmäßige Fundamentinstallation als häufige Anreize vor Ort. Leichte Vibrationen sind ein normales Phänomen, übermäßige Vibrationen gefährden jedoch die Lebensdauer der Ausrüstung und die Produktionssicherheit.
Eine effektive Vibrationskontrolle und ein stabiler und effizienter Pumpenbetrieb können durch standardisierte Auswahl und Installation, regelmäßige Wartung, optimierte Rohrleitungsanordnung und Resonanzvermeidung realisiert werden.
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