Schneiakademie 2009 Warum fallen Pumpen aus?

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1 Schneiakademie 2009 Warum fallen Pumpen aus? von: DI Werner Wieseneder Geschäftsführender Gesellschafter SONNEK Engineering GmbH Gassergasse Wien weitere Fragen: Tel Fax e.mail: Homepage:

2 Kompetenz rund um die Pumpentechnik seit über 40 Jahren Wels Wien Ternitz Ein Team von Ingenieuren und Technikern für: Beratung für Pumpen und flüssigkeitstechnische Systeme Pumpenauslegung Systemintegration Montage und Inbetriebnahme Service & Wartung...lange Erfahrung mit typischem Pumpenzyklus

3 Inhalt: Warum fallen Kreiselpumpen aus? 1. Dichtungssystem 2. Lagerschaden 3. Undichtigkeiten generell 4. Abnützung Leistungsabfall 5. Überlast - Motorausfall 6. Kupplungsschaden 7. Anlaufen - Blockieren

4 Dichtungssystem: 2/3 aller Pumpenausfälle werden mit Dichtungsausfall gemeldet aber: 10% = Folge von Lagerschäden Generell: Dichtung ist meistens nur das schwächste Glied in der Kette Ursache liegt in 95% der Fälle nicht im Dichtungsbereich gesamt: Statistik aus chemischer Industrie

5 Dichtungssystem: Stopfpackung: einfaches, kostengünstiges System kein plötzlicher Ausfall Problem Leckageeinstellung bei drehzahlvariablen Antrieben Problem Verstopfung der Leckageleitung Problem Verglasung bei Leckageunterschreitung Problem feine Feststoffe mit Wellenriefelung

6 Dichtungssystem: Gleitringdichtung: Stand der Technik für leckagefreie Pumpen (nicht emissionsfrei) Große Auswahl an Materialien und Bauformen Gehobene Anforderung bei Auswahl, Betrieb und Instandhaltung

7 Dichtungssystem: Gleitringdichtung typische Ausfallursachen: Thermische Überlastung Medium verdampft zu schnell im Dichtspalt - Pumpensaugdruck < Dampfdruck - Partieller Trockenlauf - Pumpe nicht richtig entlüftet - nicht funktionierende Zirkulationsleitung - Gleitflächen nicht planparallel Kantenlauf außen - Zu hoher Druck an der Gleitringdichtung (insb. Durch zu hohen Vordruck) - Gleitflächen nicht planparallel

8 Dichtungssystem: Gleitringdichtung typische Ausfallursachen: Verschleiss und Rillenbildung - Rillen über Trockenlauf vor allem bei Paarung harter Gleitflächen - abrasive Partikel in weicher Gleitfläche eingearbeitet O-Ring Fehler Hauptursachen bei Kaltwasseranwendungen: - Beschädigung bei der Montage - Alterung durch schlechte oder lange Lagerung - O-Ring Qualität - starke Kompression (Nutüberfüllung) - Druckstöße - Wellendurchbiegung Reibverschleiss des dynamischen O-Ringes

9 Dichtungssystem: Gleitringdichtung Checkliste für die Inbetriebnahme: 1. Gespültes, reines System vor Inbetriebnahme 2. Vollständige Entlüftung der Pumpe 3. Flüssigkeit im Dichtungsraum vor Drehrichtunsprüfung (insbes. harte Paarungen können bereits nach 5s Trockenlauf beschädigt sein) 4. Quietschendes Geräusch im Dichtungsraum = Trockenlauf 5. Leckage beim Erstanfahren kann normal sein (Einlaufen der Gleitflächen) 6. Kavitation = Vibration + Axialbewegungen der Welle = Lagerschaden + Temperaturerhöhung in der GLRD Ausfall des Flüssigkeitsfilmes 7. Betrieb gegen zu hohen Druck (linker Bereich der Kennlinie) = max. Wellendurchbiegung 8. Langsames Öffnen des Druckschiebers beim Anfahren Generell Druckschläge verhindern.

10 Mehrstufige Hochdruckkreiselpumpe

11 CAPRARI PM Hochdruckpumpe Hein Hatm H1 st Hatm H1 st Stessa slide con freccie ma sezione mum Hein < Hatm H1 st > Hatm

12 Lagerschaden: Pumpen für Beschneiung Lagerung = Wälzlager: Lebensdauer geschmierte Kugellager: h min nach EN5199 Lebensdauerbegrenzung im Betrieb durch: 1. Verspannte Rohrleitungen (Einhaltung der zulässigen Kräfte und Momente nach Herstellerangabe) 2. Ausrichtungsfehler Laserausrichtung für min. Lagerbelastung 3. Verlassen des richtigen Betriebsbereiches = erhöhte Wellendurchbiegungen. Maximaler Druck = max Lagerbelastung 4. Kavitation = Vibration + Axialbewegungen der Welle = Lagerschaden 5. Unzureichendes Fundament bzw. Verankerung des Grundrahmen 6. Auswaschen der Lager durch Leckagen 7. Korrosive Atmosphäre ohne zus. Schutz der Wälzlager Ausnahme für Wälzlager: Axialgleitlager in Tauchmotorpumpen Ausfall durch: - Unzureichende Kühlung -> Motorüberhitzung mit Wicklungs- und Lagerschaden - Feststoffe Schmirgeleffekt im Gleitlager

13 Beispiel für Einhaltung des richtigen Betriebspunktes Durchfluß Druckverhältnisse NPSHa Überprüfung bei 120m³/h: NPSHa = 10m + 10m 6,4m = 13,6m keine Kavitationsgefahr

14 Kavitation NPSH Net positiv suction Head - Haltedruckhöhe NPSH verfügbar NPSH benötigt = (pabs pd) / SG = lt. Pumpenkennlinie Richtwert = NPSH verfügbar > NPSH benötigt + 0.5m pabs = absoluter Druck am Pumpeneingang (ACHTUNG: Rohrreibungsverluste inkl. Filterverluste in der Saugleitung abziehen!) pabs = Vordruck + Atmosphärendruck (1 bar auf Seehöhe / 0,87 bar auf 1000m / 0,77 bar auf 2000m) pd = Dampfdruck lt. Dampdrucktabelle (Beschneiung = 0 bar anzunehmen) SG = Spezifisches Gewicht (Beschneiung = 1 kg/l anzunehmen) Nichteinhalten der NPSH Werte = Kavitation Folge: - Schwerwiegende Schäden an Laufrad, Gehäuse, Dichtung und Lager durch Implosion mit punktuellen Drücken von mehreren tausend bar und hohen Temperaturen - In weiterer Folge -> Totalschaden

15 Vermeidung von Kavitation

16 Vermeidung von Kavitation Überprüfung der NPSH Verhältnisse bei allen Betriebspunkten (insb. größte Durchflussleistung) und höchster Mediumstemperatur Kein Drosseln auf der Saugseite Kurze Saugleitung ausreichende Rohrdimension Überprüfen von Siebkörben und Filtern auf der Saugseite Begrenzen der maximalen Durchflussleistung Messen des tatsächlichen Eingangsdruckes am Pumpeneingang

17 Voraussetzungen für optimalen Betrieb, Service und Überwachung von Pumpsystemen Pumpenausrichtung Pumpensysteme (Lagerstuhlpumpe, Kupplung, Motor, Grundplatte) kommen fertig ausgerichtet aus dem Werk. Kontrolle vor Inbetriebnahme trotzdem obligatorisch. Einstellen des Kupplungsspaltes Ideal - LASERAUSRICHTUNG

18 Vorbeugende Instandhaltung - Schwingungsmessung Methode zur raschen und einfachen Beurteilung des Maschinenzustandes: Messung der Schwinggeschwindigkeit: Als Bewertung für den Maschinenzustand wird der Effektivwert der Schwinggeschwindigkeit verwendet. Dieser Wert kann von nahezu alle gängigen Schwingungsmessgeräten ermittelt werden. Die DIN ISO teilt die Maschinen in unterschiedliche Gruppen ein und berücksichtigt die Art der Aufstellung.

19 Vorbeugende Instandhaltung - Schwingungsmessung Zone A: Die Schwingungen neu in Betrieb gesetzter Maschinen liegen gewöhnlich in dieser Zone. Zone B: Üblicherweise als geeignet für Dauerbetrieb Zone C: Üblicherweise nicht geeignet für Dauerbetrieb zu laufen Reparatur bei nächster Gelegenheit empfohlen Zone D: Gefährliche Schwingungswerte - Schäden an der Maschine können entstehen

20 Schwingungsmessung BEISPIEL einer innovativen Ausführung zur einfach handzuhabenden Schwingungsmessung: - Frühzeitiges Erkennen von Unwuchten, Wälzlagerschäden und Ausrichtefehlern - Erhöhung der Verfügbarkeit von Anlagenteilen wie z.b. Getrieben, Elektromotoren und Pumpen - Erkennung von beginnenden Maschinenschäden bereits in der Entstehung - Effiziente Planung von Instandssetzungsmaßnahmen

21 Fehler und Fehlerursachen: Pumpe läuft fördert aber nicht Ventile geschlossen (saug- od. druckseitig) Filter verlegt (wichtig: Filterdifferenzdruckanzeige) Luft in der Pumpe -> Entlüften Saugsäule abgerissen -> Überprüfen der Saugverhältnisse bzw. des Betriebspunktes Ansaugen von Falschluft -> Überprüfen der Saugleitung Pumpe verstopft -> reinigen falsche Drehrichtung Kupplung gelöst

22 Fehler und Fehlerursachen: Pumpe läuft und fördert zuwenig Ventilstellungen überprüfen Filter verlegt, Rohrleitungen zugewachsen Rückschlagventil Luft im System (Luft schnürt die Leitung an Hochpunkten ein) Kavitation Pumpenverschleiss (Laufrad, Gehäuse, Abrisskante, Saugring) falsche Drehrichtung

23 Fehler und Fehlerursachen: Pumpe vibriert und erzeugt Lärm Ausrichtung verspannte Rohrleitung Lager defekt Kavitation Gasförderung schlechter Betriebspunkt (zu hoher Durchfluss) Unwucht Kontakt rotierender Teile mit Gehäuse Resonanzen Pulsationen (im Resonanzbereich)

24 Fehler und Fehlerursachen: Leckage Stopfpackung falsch eingestellt oder bereits defekt (verglast) Gleitringdichtung verschlissen (Opferfläche abgearbeitet) Ablagerungen in den Gleitflächen (evtl. gespülte GLRD erforderlich) inkompatible Elastomere Ausrichtung bzw. Verspannung! zu hoher Vordruck bzw. Systemdruck

25 Fehler und Fehlerursachen: Pumpe überhitzt Temperatur Fördermedium geschlossener Druckschieber Lagertemperatur (Lager verschlissen oder überlastet) Ausrichtung!

26 Mehrstufige Kreiselpumpe > Wasserförderung bis 100bar > Förderleistung bis 400m³/h > Antriebsleistung bis 715 kw

27 Mehrstufige Kreiselpumpe dp-pumps > Wasserförderung bis 40bar > Förderleistung bis 85m³/h > Direktversorgung einer Schneekanone > Drucksteigerungsanlagen

28 Reinwassertauchpumpen > Wasserversorgung aus Teich oder Brunnen > Vordruckpumpe > Hauptpumpe bis 80 bar

29 Gestänge-Kreiselpumpe > Wasserversorgung aus Teich oder Brunnen > Vordruckpumpe mit für verunreinigtes Wasser > Hauptpumpe für Drücke bis 40 bar

30 Abwassertauchpumpen > Vordruckpumpe für verschmutztes Wasser > Abwassertauchpumpe

31 Schmutzwassertauchpumpen trockenlaufsicher durch Ölheber > Vordruckpumpe für verschmutztes Wasser > mobile oder stationäre Anwendung

32 Rührwerktauchpumpen > Vordruckpumpe > Wasser mit hohem Anteil an sedimentierfähigen Feststoffen > Verhinderung von Versandung

33 Höchstdruckpumpen > Hoch- und Höchstdruck bis 4000bar > bei Förderleistungen bis 100m³/h > Wirkungsgrad ca. 95%

34 Wir danken für die Aufmerksamkeit Ihr Sonnek Team