Inzicht in recirculatie in pompen
Definitie: Wat is recirculatie?
Recirculatie is een stromingsinstabiliteit die optreedt in centrifugaalpompen en ventilatoren bij gebruik met een debiet dat aanzienlijk lager ligt dan het ontwerppunt (beste efficiëntiepunt of BEP). Bij lage debieten keert de vloeistof gedeeltelijk van richting om en stroomt terug van het persgebied naar de aanzuiging, waardoor onstabiele recirculatiepatronen ontstaan bij de inlaat of uitlaat van de waaier. Dit fenomeen genereert laagfrequente trillingen pulsaties (meestal 0,2-0,8× loopsnelheid), lawaai, verlies van efficiëntie en kunnen ernstige mechanische schade veroorzaken door cyclische belasting, cavitatie, en verwarming.
Recirculatie is een van de meest destructieve bedrijfsomstandigheden voor pompen, omdat de onstabiele hydraulische krachten enorm kunnen zijn en in ernstige gevallen kunnen leiden tot lagerschade, schade aan de afdichting, asvermoeidheid en zelfs structurele schade aan de waaier. Het begrijpen en voorkomen van recirculatie is cruciaal voor de betrouwbaarheid van de pomp.
Soorten recirculatie
1. Zuigrecirculatie
Vindt plaats bij de inlaat van het waaier (zuigzijde):
- Mechanisme: Bij een lage stroming heeft de vloeistof die het waaieroog binnenkomt een verkeerde stromingshoek
- Scheiding: Stroming scheidt zich van de zuigvlakken van de schoepen
- Terugstroom: Gescheiden vloeistof stroomt terug uit het waaieroog
- Begin: Meestal bij 60-70% van de BEP-stroom
- Locatie: Geconcentreerd nabij waaieromhulsels
2. Afvoerrecirculatie
Treedt op bij de uitlaat van de waaier:
- Mechanisme: Hogedruk-uitlaatvloeistof stroomt terug in de waaieromtrek
- Pad: Door spelingsspleten (slijtringen, zijspleten)
- Mengen: De gerecirculeerde stroming mengt zich met de hoofdstroom, waardoor turbulentie ontstaat
- Begin: Meestal bij 40-60% van BEP-stroom
- Ernstiger: Over het algemeen schadelijker dan zuigrecirculatie
3. Gecombineerde recirculatie
- Zowel aanzuig- als persrecirculatie zijn gelijktijdig aanwezig
- Komt voor bij zeer lage stroomsnelheden (< 40% BEP)
- De meest ernstige trillingen en schadepotentieel
- Moet worden vermeden door minimale stroombeveiliging
Trillingssignatuur
Karakteristiek patroon
- Frequentie: Sub-synchroon, typisch 0,2-0,8× loopsnelheid
- Voorbeeld: 1750 RPM pomp met 10-20 Hz pulsaties
- Amplitude: Kan 2-5× normale bedrijfsvibratie zijn
- Instabiel: Frequentie en amplitude variëren, maar zijn niet constant
- Willekeurige component: Breedband groeit door turbulentie
Stroomafhankelijkheid
- Hoge stroomsnelheid: Geen recirculatie, lage trillingen
- Matige stroming (80-100% BEP): Minimale recirculatie, acceptabele trillingen
- Lage stroming (50-70% BEP): Zuigrecirculatie begint, trillingen nemen toe
- Zeer lage stroming (< 50% BEP): Zware recirculatie, zeer hoge trillingen
- Uitschakelen: Maximale recirculatie, maximale trillings- en schadepercentage
Aanvullende indicatoren
- Hoog axiale trilling onderdeel
- Toename van geluid (gebrul of gerommel)
- Prestatieverlies (opvoerhoogte en stroming onder de curve)
- Temperatuurstijging door hydraulische verliezen
Gevolgen en schade
Onmiddellijke effecten
- Ernstige trillingen: Kan alarmlimieten binnen enkele minuten overschrijden
- Lawaai: Luid turbulent geluid
- Efficiëntieverlies: Hoog stroomverbruik voor geleverde stroom
- Verwarming: Hydraulische verliezen omgezet in warmte
Mechanische schade
- Lagerstoring: Hoge cyclische belastingen versnellen lagerslijtage
- Schade aan afdichting: Trillingen en drukpulsaties beschadigen afdichtingen
- Schachtvermoeidheid: Wisselende buigspanning door hydraulische krachten
- Schade aan de waaier: Scheurvorming door vermoeiing van schoepen door cyclische belasting
Hydraulische schade
- Cavitatie: Recirculatiezones die vatbaar zijn voor cavitatie
- Erosie: Hogesnelheidsrecirculerende stroming erodeert oppervlakken
- Vortexcavitatie: Wervels in recirculatiezones caviteren
Detectie en diagnose
Trillingsanalyse
- Zoek naar subsynchrone componenten (0,2-0,8×)
- Test bij meerdere stroomsnelheden
- Bepaal de stroomsnelheid waar de pulsaties beginnen (recirculatie-aanvang)
- Vergelijk met voorspellingen van de pompprestatiecurve
Prestatietesten
- Meet de werkelijke opvoerhoogte-stroomcurve
- Vergelijk met ontwerpcurve
- Afwijking bij lage stroomsnelheid duidt op recirculatie
- Stroomverbruik hoger dan curvevoorspelling
Akoestische monitoring
- Kenmerkend turbulent brullend geluid
- Toename van breedbandruis
- Is hoorbaar en voelbaar bij de pompbehuizing
Preventie en mitigatie
Bedrijfsstrategieën
Minimale stroombeveiliging
- Automatische minimale stromingsrecirculatieleiding installeren
- Klep opent onder veilige minimale stroming (meestal 60-70% BEP)
- Recirculeert de afvoer terug naar de zuig- of tank
- Voorkomt werking in recirculatiezone
Werkpuntregeling
- Vermijd werking onder de minimale continue stroom
- Gebruik een variabele snelheidsaandrijving om de pomp aan te passen aan de vraag
- Meerdere kleinere pompen in plaats van één grote pomp (betere afstelling)
- Gefaseerde werking van parallelle pompen
Ontwerpoplossingen
- Inductor: Axiale inlaattrap om de zuigstroom te stabiliseren
- Laag-stroom impellers: Speciale ontwerpen voor werking met lage stroming
- Juiste maatvoering: Gebruik geen te grote pomp (vermijd chronisch gebruik van lage stroming)
- Groter werkingsbereik: Selecteer pompen met vlakke curven die variatie in debiet tolereren
Systeemontwerp
- Ontwerpsysteem voor pompbediening nabij BEP
- Zorg voor voldoende NPSH-marge om cavitatie in recirculatiezones te verminderen
- Plaatsing van de regelklep om zuigvernauwing te minimaliseren
- Bypass- of recirculatiesystemen voor minimale doorstromingszekerheid
Industrienormen en -richtlijnen
Minimale continue stroom
- API 610: Specificeert minimale continue stabiele stroming voor centrifugaalpompen
- Typische waarden: 60-70% van BEP-stroom voor radiale pompen, 70-80% voor gemengde stroom
- Thermische overweging: Ook beperkt door temperatuurstijging bij lage stroming
Prestatietesten
- Fabriekstests bevestigen het beginpunt van de recirculatie
- Veldprestatietests ter bevestiging
- Acceptatiecriteria voor trillingen bij minimale stroming
Recirculatie is een van de zwaarste bedrijfsomstandigheden voor centrifugaalpompen. De karakteristieke subsynchrone trillingssignatuur, de sterke pulsatieamplitudes en het risico op snelle mechanische schade maken het begrijpen van de begincondities van recirculatie, het implementeren van minimale flowbeveiliging en het vermijden van chronisch lage flow essentieel voor de betrouwbaarheid en levensduur van de pomp in industriële toepassingen.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 