Inzicht in pompdefecten
Pompdefecten zijn de storingen en defecten die centrifugaalpompen, verdringerpompen en andere pompinstallaties kunnen treffen. Ze kunnen worden onderverdeeld in drie elkaar overlappende categorieën: mechanische problemen (lagerdefecten, asproblemen, lekkende afdichtingen), hydraulische problemen (cavitatie, recirculatie, schade aan het waaierblad), en prestatieproblemen (verminderde doorstroming, verlies aan efficiëntie). Elk daarvan laat een kenmerkend trillingen signature — schoeppasseringsfrequentie componenten, willekeurige breedbandenergie als gevolg van cavitatie, of verhoogde laagfrequente pulsaties door hydraulische instabiliteit. Aangezien pompen in het kritieke pad van vrijwel elk industrieel proces liggen, kunnen storingen in deze pompen leiden tot productiestilstand, lozingen in het milieu en veiligheidsrisico’s. Daarom vormt inzicht in de pompspecifieke storingspatronen en de diagnostische technieken waarmee deze aan het licht kunnen worden gebracht, de basis voor een effectieve conditiebewaking en voorspellend onderhoud.
1. Soorten pompstoringen
Mechanische defecten (die bij alle roterende apparatuur voorkomen)
- Lagerdefecten: de meest voorkomende pompstoring, goed voor ongeveer 30–40% van het totaal.
- Impeller onevenwicht: door erosie, afzettingen of ontbrekende schoepen.
- Verkeerde uitlijning: tussen de pomp en de aandrijving via de koppeling.
- Asproblemen: A gebogen as, scheuren, or wear.
- Mechanisch losheid: versleten slijtringen, een loszittende waaier of een losse grondplaat.
Hydraulische storingen (pompspecifiek)
Cavitatie is het ontstaan en de heftige ineenstorting van dampbellen in de vloeistof. Dit veroorzaakt willekeurige breedbandtrillingen met een hoge frequentie, tast het materiaal van de waaier aan en veroorzaakt putjes, en is het meest voorkomende en meest schadelijke hydraulische probleem.
Recirculatie is een stromingsinstabiliteit die optreedt bij afwijkende bedrijfsomstandigheden en die laagfrequente pulsaties veroorzaakt met een frequentie van ongeveer 0,2–0,8 keer de draaisnelheid. Dit komt vaak voor bij lage debieten en kan op zichzelf mechanische storingen veroorzaken.
Hydraulische onbalans ontstaat door asymmetrische stroming door de waaier. Dit veroorzaakt 1× trilling als gevolg van de onregelmatige hydraulische krachten en vaak een uitgesproken axiale trilling component.
Slijtage, erosie en defecten aan afdichtingen
- Waaierslitage: afgesleten schoepenpunten, schoepenmantels en naaf.
- Speling van de slijtring: door slijtage opengegaan, waardoor er intern vloeistof is gaan lekken.
- Casing wear: aangetaste oppervlakken van de spiraal of de diffusor.
- Effect van slitage: verminderde efficiëntie, meer trillingen en een gestage verslechtering van de prestaties.
- Seal failures: slijtage aan het afdichtingsvlak van de mechanische afdichting, problemen met de O-ring of veer, of versleten pakking — dit alles leidt tot productverlies, verontreiniging en vaak door wrijving veroorzaakte trillingen; als er niets aan wordt gedaan, verontreinigt een lekkende afdichting het aangrenzende lager en brengt dit tot schade.
2. Trillingspatronen
Vleugelpassagefrequentie (VPF)
De primaire pompspecifieke frequentie, die ontstaat telkens wanneer een schoep van de waaier langs de inloop van de spiraalhuis of de diffusor beweegt.
- Berekening: VPF = aantal schoepen van de waaier × toerental ÷ 60.
- Normaal: er is een VPF-piek met een matige amplitude waarneembaar.
- Verhoogde VPF: wijst op hydraulische problemen, schade aan de waaier of te kleine of ongelijkmatige speling.
- Harmonischen: In sommige ontwerpen komen 2×VPF en 3×VPF voor.
De berekening is in één keer snel gedaan, maar bij een hele reeks pompen gaat het al snel mis; onze Frequentiecalculator voor schoepen/vleugels zet het aantal schoepen en de snelheid direct om in de te zoeken frequentie.
Kavitatie, recirculatie en kenmerken van de waaier
- Cavitatie: willekeurige breedbandruis over een breed frequentiebereik (ongeveer 500–20.000 Hz), scherpe impulsachtige pieken in de tijdgolfvorm door het uiteenspatten van luchtbellen, een grillig schommelende amplitude en het onmiskenbare ‘grind’- of ‘popcorn’-geluid.
- Recirculatie: subsynchroon pulsaties met een frequentie van 0,2–0,8× de loopsnelheid, doorgaans 2–15 Hz, vaak met een onstabiele frequentie naarmate de stroming verandert, en die een amplitude kunnen bereiken die meerdere malen groter is dan de normale 1×-amplitude.
- Problemen met de waaier: 1× trillingen door onbalans (slijtage, afzettingen, gebroken schoepen); meerdere harmonischen en onregelmatige trillingen door een loszittende waaier; en een verhoogde VPF-amplitude met zijbanden door beschadigde schoepen.
3. Veelvoorkomende storingen bij pompen, gerangschikt naar frequentie
- Lagerstoringen (~30–40%): dezelfde mechanismen als bij alle roterende apparatuur, maar versterkt door stuwkrachten, trillingen en vervuiling, en gedetecteerd via lagerfoutfrequenties.
- Defecten aan afdichtingen (~20–30%): slijtage aan de afdichtingsvlakken van de mechanische afdichting, verslechtering van O-ringen of pakkingen, zichtbare lekkage en verontreiniging — en een veelvoorkomende oorzaak van latere lagerstoringen.
- Schade door cavitatie (~15–25%): erosie van de waaier, putcorrosie, geleidelijke prestatievermindering; grotendeels te voorkomen door een goed systeemontwerp en voldoende NPSH.
- Schade aan de waaier (~10–20%): erosie, corrosie, schade door vreemde voorwerpen, gebroken of gebarsten schoepen, slijtage door schurende deeltjes en aangroei.
4. Detectiemethoden
Trillingsanalyse
- Algemene niveaus en trending against a basislijn.
- FFT-analyse om de frequentiesamenstelling te bepalen.
- Monitoring van de VPF-amplitude en breedbandanalyse voor cavitatie.
- Axiale trillingen om problemen met stuwkracht en hydraulische onbalans aan het licht te brengen.
Prestatie- en procesmonitoring
- Flow rate: een druppel duidt op slijtage of verstopping.
- Uitlaatdruk: Een lagere druk duidt op slijtage aan de waaier of de slijtring.
- Stroomverbruik: een verschuiving duidt op een verandering in efficiëntie.
- Pump curve: vergelijk het werkelijke werkpunt met de ontwerpcurve.
- Zuigdruk / NPSH: Een onvoldoende NPSH is de hoofdoorzaak van cavitatie.
- Temperatuur, geluid en lekkage: Oververhitting duidt op problemen met lagers of afdichtingen, cavitatie en recirculatie zijn hoorbaar, en zichtbare druppels wijzen op een defect aan afdichtingen of pakkingen.
5. Preventiestrategieën
Selectie, installatie en bediening
- Selectie en maatbepaling: kies de pomp op basis van de werkelijke bedrijfsomstandigheden, zorg voor een voldoende NPSH-marge, vermijd bedrijf ver van het punt van maximale efficiëntie (BEP) en houd rekening met schurende, corrosieve of hete vloeistoffen.
- Installatie: precision asuitlijning voor de machinist, een degelijke ondersteuning van de leidingen om spanning op de leidingen te voorkomen, een degelijk ontwerp van de zuigleidingen en een controle op eventuele zachte voet.
- Operation: de pomp moet in de buurt van het BEP draaien (binnen ongeveer ±20% van het ontwerpdebiet), mag nooit zonder belasting draaien of drooglopen, moet de zuigdruk op peil houden, de temperatuur binnen de limieten houden en, indien de situatie dat vereist, recirculatie met een minimumdebiet toepassen.
Onderhoud en veldbalans
- Onderhoud: smeer de lagers volgens het schema, onderhoud eventuele afdichtingsspoelingssystemen, houd trillingen in de gaten, test de prestaties regelmatig en controleer bij revisie de speling van de slijtringen.
Veel van deze defecten komen neer op een toename van de 1×-trilling, en de snelste oplossing daarvoor — zodra uitlijningsfouten en speling zijn uitgesloten — is het opnieuw uitbalanceren van de rotor ter plaatse. Een draagbare tweekanaalsanalysator zoals de Balans-1a laat een technicus het trillingsspectrum van de pomp meten, een echte 1×-piek als gevolg van onbalans in de waaier onderscheiden van een 2×-piek door uitlijningsfouten of een hydraulische VPF-piek, en vervolgens de onbalans corrigeren door veldbalancering de waaier in zijn eigen lagers bij bedrijfssnelheid — zonder dat hij naar een balanceermachine hoeft te worden gebracht, en waarbij de signalen van cavitatie, recirculatie en de lagers allemaal in dezelfde meting worden vastgelegd. Wanneer het balanceergewicht nodig is, wordt de Proefgewichtcalculator geeft een betrouwbare eerste schatting.
Pompstoringen omvatten zowel standaardproblemen bij roterende machines als pompspecifieke hydraulische problemen. Inzicht in de wisselwerking tussen de mechanische toestand, de hydraulische prestaties en de bedrijfsomstandigheden — en het combineren van trillingsanalyses met prestatie- en procesparameters — maakt een effectief beheer van de pompbetrouwbaarheid mogelijk en voorkomt dat kostbare storingen en productieonderbrekingen überhaupt plaatsvinden.
