Werkgebied centrifugaal pompen...
Wat gebeurt er met een pomp op het moment dat deze niet gebruikt wordt waarvoor hij aanvankelijk geselecteerd was? Normaal gesproken wordt een pomp zo veel mogelijk op haar BEP (Best Efficiency Point) gekozen, op die manier behaal je het hoogste rendement en de laagste belasting van je pomp. Maar het kan gebeuren dat de praktijk een compleet ander werkpunt vergt of dat de pomp voor wisselende werkpunten in gezet wordt. Wat gebeurt er wanneer en wat zijn de gevolgen?
Links op de curve: High temperature rise en Low flow cavitation
Op het moment dat je werkpunt volledig links op de curve ligt dan is er het risico dat er warmte door de afgegeven energie van de elektromotor in het medium zich oplaadt. Er is dusdanig weinig medium dat de warmte afgifte sneller kan plaatsvinden en de boel lekker aan het opwarmen is. Een meer is immers sneller warm in de zomer dan de zee, wat puur te maken heeft met de hoeveelheid (en diepte) van het water. De warmteontwikkeling stopt echter niet, daar waar een meer uiteindelijk verdampt, gaat het water in een pomp koken en vergassen. Naast de voelbare hitte, hoor je nu ook cavitatie geluiden. Drooglopen door droog koken wordt zodoende een reëel probleem. Vlakbij dit zogenaamde high temperature rise gebied zit de low flow cavitation. Niet zozeer veroorzaakt door opwarming, maar heeft meer met de NPSHr (Nett Positive Suction Head required) van de pomp te maken. Wanneer je laag op de NPSH curve zit dan loop je het risico het zogenaamde surging gebied in te komen. Surging is het beste te omschrijven als zijnde bubbels van lucht die de plek van water innemen.
Links op de curve: High temperature rise en Low flow cavitation
Op het moment dat je werkpunt volledig links op de curve ligt dan is er het risico dat er warmte door de afgegeven energie van de elektromotor in het medium zich oplaadt. Er is dusdanig weinig medium dat de warmte afgifte sneller kan plaatsvinden en de boel lekker aan het opwarmen is. Een meer is immers sneller warm in de zomer dan de zee, wat puur te maken heeft met de hoeveelheid (en diepte) van het water. De warmteontwikkeling stopt echter niet, daar waar een meer uiteindelijk verdampt, gaat het water in een pomp koken en vergassen. Naast de voelbare hitte, hoor je nu ook cavitatie geluiden. Drooglopen door droog koken wordt zodoende een reëel probleem. Vlakbij dit zogenaamde high temperature rise gebied zit de low flow cavitation. Niet zozeer veroorzaakt door opwarming, maar heeft meer met de NPSHr (Nett Positive Suction Head required) van de pomp te maken. Wanneer je laag op de NPSH curve zit dan loop je het risico het zogenaamde surging gebied in te komen. Surging is het beste te omschrijven als zijnde bubbels van lucht die de plek van water innemen.
Om te voorkomen dat surging plaatsvind is het van belang om de zuigcondities zo veel als mogelijk gelijk te houden, met andere woorden, ook al is er op NPSHr karakteristiek van de producent een lagere NPSHr nodig om de pomp goed te laten functioneren, beter is de NPSHr bij een hogere capaciteit aan te houden.
Links op de curve: Reduced bearing and seal life en Reduced impeller life
Vibratie alom! De flow in de pomp is in deze gebieden turbulent, er vind regelmatig recirculatie in de waaier plaats en er is absoluut geen laminaire stroming ook al lijkt de pomp een constante druk af te geven. Door deze turbulentie vinden er veel axiale en radiale wisselingen plaats. De wisselingen belasten de lagers van de pomp en motor en kan slijtage van de mechanische as afdichting versnellen. Turbulentie veroorzaakt ook vaak de vorming van luchtbellen (schenk maar eens een glas water in van grote hoogte, je ziet automatisch luchtbellen verschijnen, of denk aan een waterval of de schuimbellen door het breken van zeewater op de kust). Door dat de luchtbellen komen en gaan is het een onstabiel gebeuren in de pomp geworden, het kan zelfs dusdanig onstabiel worden dat een waaier kan scheuren rond de passing op de as. Daarom plaatsen sommige producenten gaten in de waaier, waardoor vibratie niet alleen aan de voorzijde plaatsvindt maar ook aan de achterzijde, de waaier balanceert als het ware zichzelf.
Nog steeds links op de curve: Suction recirculation en Discharge recirculation
De meest voorkomende oorzaak voor cavitatie problemen! In de basis vind er over de gehele curve recirculatie plaats in een pomp. Er is altijd een kleine flow (verlies) van de pers van de waaier naar de zuig via de slijtringen en mits aanwezig via elke vorm van een balanceerinrichting. Het fenomeen recirculatie kan behoorlijk intens zijn bij waaiers met een grote zuigmond (impeller eye) of inducers en vind bij een lage flow (links op de curve) plaats (knijpen van de pers of bij een hogere systeemweerstand dan waar de pomp aanvankelijk op uitgelegd was). Elke centrifugaal waaier heeft een kritische capaciteit waarbij recirculatie plaatsvindt. Door het design van de waaier en pomp aan te passen kan er rekening mee gehouden worden, maar dit kan nooit 100% geëlimineerd worden. Zuig recirculatie is het terugstromen van de flow bij de zuigmond. Deze terugstromende flow wordt de waaier weer uitgeduwd door tegengestelde snelheid en rotatie. Als er een rechte leiding direct aan de pomp zit, kan deze terugstromende flow steeds verder de zuigleiding inkomen. Als men de druk in de zuigleiding meet, dan meet men echter een hogere statische druk, dan werkelijk aanwezig is. De afschuifsnelheid van de inkomende flow en de terugstromende flow veroorzaken vortexen die weer in elkaar klappen, wat als (cavitatie) geluid hoorbaar is en cavitatie in de zuig tot gevolg heeft. Pers recirculatie is in principe hetzelfde als zuig recirculatie, echter vindt dit plaats bij de uitlaat van de waaier en wordt veroorzaakt door vastlopen van de flow tegen het pomphuis of de diffuser (mits aanwezig). Deze flow komt met een tegengestelde rotatie terug in de waaier, wat aanzienlijke axiaal krachten met zich meebrengt. De waaier moet immers de terugkomende flow weer de juiste rotatierichting geven. Door manometers zo dichtbij mogelijk bij de zuig en pers te plaatsen, kan recirculatie herkend worden. De manometer laat namelijk pulsaties zien. Zuig recirculatie is eventueel ook hoorbaar in de zuigleiding. Om beide fenomenen op te lossen is het noodzakelijk meer capaciteit af te nemen, als het systeem dit niet toe laat, dan kan een juist gekozen by-pass van de pers naar de zuig voor meer flow zorgen.
Best efficiency flow
Dit is het punt op de curve waar de pomp haar beste performance heeft. De pomp heeft hier de beste efficiency (minste verliezen) en de minste belasting (krachten) te verwerken. Dit neemt niet weg dat er nog steeds cavitatie plaatsvindt! Elke centrifugaal pomp caviteert, altijd en ongeacht waar je op de curve zit. De cavitatie op best efficiency flow is echter dusdanig gering, dat er geen schade ontstaat. Met andere woorden de waaier en de pomp zijn op dat punt dusdanig ontworpen dat cavitatie geen rol kan spelen.
Rechts op de curve: Cavitation from lack of NPSHa
NPSH staat voor Nett Positive Suction Head, vrij vertaald: netto positieve zuig hoogte. Er is onderscheid tussen welke NPSH een pomp nodig heeft, ook wel NPSHr (r = required, nodig) en welke NPSH beschikbaar is, ook wel NPSHa (a = available, beschikbaar). In de basis geldt dat NPSHa altijd groter moet zijn dan NPSHr. Meer over dit onderwerp vind u op deze pagina over cavitatie.
Het in de praktijk herkennen van de werkgebieden van een pomp, vergt pompkennis en systeemkennis. Laat u bij staan en adviseren door WDA pompen B.V. Er zijn namelijk nog meer fenomenen mogelijk en flow hoeft niet altijd de oorzaak te zijn van uw (cavitatie) probleem! Neemt u gerust vrijblijvend contact met ons op.
Laat u door ons geheel vrijblijvend adviseren.....
Tel: 074-3030504
Email: info@wdapompen.nl
Email: info@wdapompen.nl
