Fehlersuche bei hohen Pferdestärken

Basierend auf den Schriften von DOUGLAS F. SWEET, P.E.

Wie oft werden Sie angerufen, weil der Motor der Vakuumpumpe ausgefallen ist? Dafür gibt es viele Gründe, und nur in seltenen Fällen führt der Austausch der Pumpe zur Behebung des Problems. Um das Problem zu lösen, müssen wiederum gute Fähigkeiten zur Fehlersuche eingesetzt und die Fragen "Was hat sich geändert und wann hat es sich geändert?

Zwei gute Ausgangspunkte für die Bestimmung des Leistungsbedarfs sind die Betriebsbedingungen (Vakuum) und die Pumpendrehzahl (U/min). Diese werden in den folgenden Abschnitten erörtert, ebenso wie die Überlastung der Pumpe durch Wasserüberlastung, Gegendruck und interne Ablagerungen.

Betriebsbedingungen

Es ist wichtig, festzustellen, ob die Pumpe an einem Punkt arbeitet, der weit über dem Auslegungsvakuum liegt. Denken Sie daran, dass die Position des Vakuummessgeräts das tatsächliche Vakuum der Pumpe anzeigen muss. Auch das Vakuummeter muss genau sein. Empfohlen wird ein Manometertyp von 0 bis 1100 mbar. Es handelt sich um ein reines Vakuummeter und nicht um ein zusammengesetztes Manometer, das sowohl Vakuum als auch Druck misst.

Auch die Diskussion über Vakuummessgeräte und ihren typischen Zustand führt oft zu der Annahme, dass "ein gutes Messgerät noch in der Schachtel ist" Vergewissern Sie sich stets von der Genauigkeit der Vakuummessungen. Außerdem ist es nicht möglich, mit einem höheren Vakuum an der Maschine als an der Vakuumpumpe zu arbeiten. Wenn ein Druckabfall in den Rohrleitungen besteht, befindet sich die Vakuumpumpe auf dem höchsten Vakuumniveau. Nach der Bestimmung des Vakuumniveaus vergleichen Sie es mit den typischen Betriebsbedingungen. Höhere Vakuumniveaus
verursachen in der Regel, aber nicht immer, einen höheren Leistungsbedarf. Vergewissern Sie sich, dass der gewählte Antriebsmotor den Betrieb der Pumpe über den gesamten Vakuumbereich ermöglicht. Andernfalls ist ein Entlüftungsventil erforderlich, um das Betriebsvakuum zu begrenzen.

Drehzahl der Pumpe

Vergewissern Sie sich, dass die tatsächliche Pumpendrehzahl derjenigen entspricht, die für die Installation vorgesehen war. Manchmal kann schon der Einbau des falschen Motors - 1.500 U/min. statt 1.000 U/min. - das Problem sein. Dies ist eher bei einem neuen System oder nach einer Wartung des Motors der Fall.

Das Übersetzungsverhältnis von Keilriemen und Untersetzungsgetrieben sollte mit der tatsächlichen Abtriebsdrehzahl oder Pumpendrehzahl verglichen werden. Bei den neueren Motoren mit hohem Wirkungsgrad liegt die Volllastdrehzahl in der Regel näher an der Nenndrehzahl von 1.200 oder 1.800 U/min. Wählt man beispielsweise einen Antrieb mit 950 U/min (eine übliche Drehzahl für ältere Motoren) und installiert einen neuen Motor mit 990 U/min, so erhöht sich die Pumpendrehzahl um 4,2 %, bei einer vergleichbaren PS-Zunahme.

Wasserüberlastung und Luft/Wasser-Trennsysteme

Ein weiterer häufiger Grund für eine hohe Leistung ist eine starke Wasserüberlastung. Dies kann durch überschüssiges Sperrwasser oder durch das Verfahren verursacht werden. Eine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpe ist für einen bestimmten Sperrwasserdurchfluss ausgelegt, und eine Erhöhung dieses Durchflusses um 25 % oder 50 % führt in der Regel nicht zu einem Leistungsproblem. Durchflüsse, die das Zwei- bis Dreifache des Nenndurchflusses betragen, führen höchstwahrscheinlich zur Überlastung von Motoren oder zum Ausfall von Riemenantrieben. Auch wenn Nash-Pumpen plötzliche Wassereinbrüche bewältigen können, können sie problematisch sein. Diese können intermittierend sein, was die Fehlersuche erschwert.

Hohe Sperrwasserströme haben verschiedene Ursachen, z. B. einen hohen Sperrwasserdruck, fehlende Düsenöffnungen und verschlissene Sprühdüsen (falls die Pumpe über solche verfügt) - oder alle oben genannten Gründe. Der typische Sperrwasserdruck beträgt 0,7 bis 1 bar g. Auch hier sollte der Druck vor der Blende und der Sprühdüse abgelesen werden. Solange die Öffnungen und Sprühdüsen intakt sind, kann der Sperrwasserdruck problemlos bis zu 1 bis 1,4 bar g betragen. Jenseits dieses Drucks wird überschüssiges Wasser nur verschwendet und trägt zu Energieproblemen bei.

Ältere Vakuumsysteme weisen häufig verschlissene Sprühdüsen auf oder Düsen, die entfernt und durch ein gerades Rohr ersetzt wurden. Die Düse funktioniert wie eine Blende, und nach mehr als 20 Jahren kontinuierlichen Durchflusses vergrößert sich die Düse und lässt das Zweifache des gewünschten Durchflusses passieren.

Übermäßige Ströme, sogenannte Verschleppungen, aus dem Prozess sind in der Regel nachweisbar und können behoben werden. Am einfachsten lässt sich eine Verschleppung feststellen, indem man sich das aus der verdächtigen Vakuumpumpe austretende Wasser ansieht, sofern der Fluss sichtbar ist. Trübes Wasser, das aus einer Vakuumpumpe mit klarem Sperrwasser austritt, ist ein gutes Zeichen für Verschleppung.

Viele Vakuumsysteme, insbesondere in Papierfabriken, verfügen über Vakuumvorabscheider zwischen dem Prozess und den Vakuumpumpen. Der Zweck des Abscheiders besteht darin, Wasser und Verunreinigungen aus dem Luftstrom zu entfernen, bevor er in die Vakuumpumpe gelangt. Die Position der Vorabscheider hängt von der Art der Absaugvorrichtung und der Maschinengeschwindigkeit ab. Jeder stationäre Vakuum- oder Saugkasten sollte einen Abscheider vor der Vakuumpumpe haben.

Auch in Papierfabriken sollten Gautsch- oder Saugtrommelwalzen bei Maschinengeschwindigkeiten unter 1.000 U/min mit Vorabscheidern ausgestattet sein. Bei diesen Geschwindigkeiten wird das unter Vakuum abgesaugte Wasser von der Walze und dem internen Saugkasten mitgerissen und fließt zur Vakuumpumpe. Bei höheren Geschwindigkeiten schleudert das Wasser aufgrund der Zentrifugalkraft aus dem Saugwalzenmantel heraus. Unter bestimmten Bedingungen können bei höheren Geschwindigkeiten von Saugwalzen an Doppelsiebformern beträchtliche Mengen an mitgerissenem Wasser auftreten.

Zum Verständnis der Anwendung von Luft-/Wasservorabscheidern gehören auch Kenntnisse über die richtigen Verrohrungsmethoden und Hilfsmittel wie Dichtungsbehälter und Pumpen mit niedrigem NPSH-Wert. Auch wenn ein Abscheider vorhanden ist, muss das abgeschiedene Wasser das System durch eine barometrische Dichtungsleitung oder eine Pumpe mit niedrigem NPSH-Wert verlassen. Wie bereits erwähnt, können das Abdichtungsrohr und der Abdichtungsbehälter verwendet werden, wenn zwischen dem Boden des Abscheiders und dem Flüssigkeitsstand im Abdichtungsbehälter eine ausreichende Höhe vorhanden ist. Vakuumsysteme mit begrenzten Abscheiderhöhen erfordern möglicherweise eine Pumpe mit niedrigem NPSH-Wert. Der Entwurf und die Installation dieser Systeme sind mit einem erheblichen technischen Aufwand verbunden, der hier nicht behandelt werden soll. Der Punkt ist jedoch, dass Luft-/Wasserabscheidungssysteme zwischen der Maschine und der Vakuumpumpe extrem wichtig sein können und den Betrieb der Vakuumpumpe beeinflussen.

Manchmal tritt das Problem der Verschleppung in Form von Butzen in den Vakuumleitungen auf. Dies führt dazu, dass die Keilriemen, die die Vakuumpumpen antreiben, zeitweise durchrutschen. Auch die schwankenden Lasten können am Antriebsmotor gemessen werden. Dies geschieht in der Regel in einer ziemlich wiederholbaren Frequenz - zum Beispiel alle 20 oder 40 Sekunden. Zu den Lösungen gehören das Entfernen der Taschen aus den Rohrleitungen oder das Hinzufügen von Trennvorrichtungen.

Gegendruck

Eine weitere Ursache für die Überlastung von Pumpen ist der Gegendruck der Vakuumpumpe. Gegendruck entsteht, wenn die Vakuumpumpe mit einem Förderdruck arbeitet, der höher als der atmosphärische Druck ist. Gut ausgelegte Vakuumsysteme arbeiten mit einem Auslassdruck von weniger als 50 mbar g. Ordnungsgemäße Abflusssysteme lassen keine bergauf verlaufenden Rohrleitungen zu und sind für bestimmte Geschwindigkeiten ausgelegt. Bei älteren Vakuumsystemen kann es vorkommen, dass zusätzliche Vakuumpumpen in das System eingebaut wurden, ohne dass das Auslasssystem und die Rohrleitungen geändert wurden. Die zusätzliche Vakuumpumpe drückt mehr Luft durch unterdimensionierte Rohrleitungen, was zu zusätzlicher Reibung und einem daraus resultierenden Gegendruck auf die Vakuumpumpen führt.

Eine zweite Ursache für Rückstau tritt auf, wenn das aus der Pumpe austretende Sperrwasser nicht mit der gleichen Geschwindigkeit aus dem Druckabscheider oder Vakuumpumpensumpf entfernt wird, mit der es eintritt. Der Abflussabscheider sollte auf freien Durchfluss zu einem offenen Abfluss überprüft werden. Bei Systemen mit einem Abflusssumpf muss der Wasserstand im Sumpf reguliert werden, um ihn auf einem angemessenen Niveau zu halten. Das erste Anzeichen für einen hohen Wasserstand in einem Sumpf oder für verstopfte Wasserauslässe in einem Abscheider ist Wasser, das aus dem Abluftkamin herausbläst.

Interne Anhäufung

Interne Ablagerungen in der Pumpe sind eine weitere Ursache für eine Überlastung der Pumpe. Dies kann auf eine fehlende Vorabscheidung oder auf Kalkablagerungen zurückzuführen sein. Diese Ablagerungen treten in der Regel am Pumpenrotor und in den Auslassöffnungen auf. Diese Anhäufung verursacht einen inneren Gegendruck und verhindert, dass Sperrwasser und Luft ungehindert austreten können. In vielen Fällen können Kesselstein und Ablagerungen mit einem Entkalker entfernt werden, während die Pumpe abgeschaltet ist. Bei hartem Wasser kann dem Sperrwasser ein chemisches Dispersionsmittel zugesetzt werden, um die Kalkbestandteile in Lösung zu halten, oder es kann eine weiche Wasserquelle verwendet werden.