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Schutz vor ungeplanten Stillständen

Kavitation vermeiden mit intelligenter Pumpensteuerung


Eine durch Kavitation zerstörte Pumpe
Kavitation ist seit Jahrzehnten ein Problem für Anlagenbetreiber: Anblick einer historischen Wasserpumpe im Luftwaffenmuseum in Malmslätt (Schweden).

 

Ob in der Wasserversorgung, in Abwasserpumpwerken oder anderen industriellen Prozessen, in denen Flüssigkeiten gefördert werden: Kavitation ist eine der größten Herausforderungen für Anlagenbetreiber. Das Phänomen tritt meist unbemerkt auf, kann aber schon nach wenigen Wochen großen Schaden anrichten. Pumpen, die über einen langen Zeitraum von Kavitation betroffen sind, fallen meist ohne Vorwarnung aus – ungeplante Stillstände sind die Folge, was erhebliche Kosten und Aufwand nach sich zieht. Auch weitere Anlagenkomponenten können in Mitleidenschaften gezogen werden, und selbst das Fördermedium kann durch Folgen der Kavitation verunreinigt werden.

 

Kavitation gefährdet Pumpen und andere Anlagenkomponenten

Kavitation tritt auf, wenn der Druck auf der Einlassseite der Pumpe zu niedrig ist, etwa durch geschlossene Ventile, einen zu niedrigen Füllstand oder Leckagen. Der Druckabfall äußert sich in Gasbläschen, die im Förderstrom entstehen und bei neuerlichem Druckanstieg implodieren. Dabei wirken enorme Kräfte: Bis zu 20.000 bar Druck können freigesetzt werden, wodurch die Laufräder von Pumpen, Rohrleitungen, Armaturen und andere Komponenten des Fördersystems beschädigt werden können. Was sich zunächst als Lochfraß äußert, führt irgendwann dazu, dass Teile des Laufrads abbrechen. Sind sie klein genug, enden sie im geförderten Medium.

Das Phänomen frühzeitig zu erkennen, ist fast unmöglich: Zwar äußert sich Kavitation durch Vibrationen und entsprechende Geräusche. Doch im hektischen Alltagsbetrieb fallen die Symptome gerade in lauten Anlagenumgebungen fast nie auf. Intelligente Sensorik, die mit der Cloud vernetzt wird, kann Betreiber bei der Detektion solcher Anomalien unterstützen. Doch oft dauert auch diese automatische Erkennung zu lange, um Schäden früh genug zu vermeiden.

 

Frühzeitige Erkennung kann helfen, die Ursache zu bekämpfen

Ein neues System zur Vermeidung von Kavitation setzt an einem anderen Punkt an: ABB bietet als Hersteller von Motoren und Antriebssystemen einen Frequenzumrichter speziell für die Förderung von Wasser und Abwasser an, der eine integrierte Antikavitationsfunktion enthält. Das Wirkprinzip: Der Umrichter erkennt Unregelmäßigkeiten im Lastprofil der Pumpe. Bei Hinweisen auf Kavitation wird der Förderstrom um wenige Prozent reduziert, mit der Folge, dass die Bildung von Gasbläschen abgebaut wird. Hat sich der Druck normalisiert, wird die Geschwindigkeit wieder erhöht.

Der Anbieter verspricht, dass sich die kurzzeitige Reduzierung des Förderstroms auf die Leistung des Pumpsystems kaum wahrnehmbar auswirkt. Das Analgenequipment soll hingegen spürbar von der Funktion profitieren: Wird Kavitation bekämpft, können Schäden reduziert und die Standzeit der Pumpe und weiterer Komponenten erheblich verlängert werden.

Betreiber können mit einer einmaligen Investition in einen neuen Frequenzumrichter so die Lebensdauer ihres Bestands erhöhen und erhalten die Möglichkeit, den Betrieb des Pumpsystems effektiv zu verbessern. Kavitation mag für das Betriebspersonal weiterhin schwer zu erkennen sein – doch wenn die Anlage bei Gefahr automatisch gegensteuert, wird das Potenzial für Schäden erheblich reduziert und Ausfallzeiten können dauerhaft vermieden werden.

 

 

Originalbild: Flygvapenmuseum

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