Verlängern Sie die Lebensdauer Ihrer Pumpensysteme
Kavitation ist ein gängiges Problem, das negative Auswirkungen auf Effizienz und Zuverlässigkeit von Pumpen haben kann. Danfoss-Frequenzumrichter (VFD) verfügen über eine integrierte zustandsbasierte Überwachung (CBM), die neue Wege zur Erkennung und Vermeidung von Kavitation bei Pumpen bietet. Durch die Verwendung der Verfahrensweise „VFD as a Sensor“ (Frequenzumrichter als Sensor) und der Stromsignaturanalyse kann die Zustandsüberwachung kavitationsbedingte Fehler wirkungsvoll identifizieren, sowie potenzielle Schäden und Verschleißerscheinungen verhindern.
Genau wie andere CBM-Funktionen, z. B. die Fehlererkennung an der Statorwicklung, wird auch die Kavitationserkennung jetzt als Bestandteil der CBM-Familie betrachtet. Das heißt, dass dieselbe CBM-Infrastruktur auch zur Implementation von Kavitationserkennungssystemen dient. Sogar in Frequenzumrichtern mit älteren CBM-Lizenzen lässt sich die Kavitationsüberwachung mittels Software-Upgrade nachrüsten.
Was verursacht Pumpenkavitation?
Wie kommt es nun zur Kavitation und was macht sie zu einem Problem für Pumpensysteme?
Kavitation tritt auf, wenn rasche Druckänderungen in einem flüssigen Medium die Bildung dampfgefüllter Blasen verursachen. Diese Blasen können unter höherem Druck platzen und dadurch Stoßwellen erzeugen, die zu Grauflecken im Pumpenlaufrad führen. Dies führt zu beschleunigtem Verschleiß und schnellerer Erosion der Rotorblätter. Außerdem erzeugt das Platzen dieser Bläschen zusätzlich Lärm, Klopfgeräusche und Vibrationen, die den Wirkungsgrad der Pumpe durch eine Verzerrung des Strömungsprofils weiter verringern.
Die lokalen Implosionen der Kavitationsbläschen können auch die chemischen Eigenschaften der Flüssigkeit verändern, freie Radikale erzeugen, Oxidation verursachen und chemische Verbindungen zersetzen. Obwohl diese Effekte nur in geringen Mengen auftreten, führen sie zu Veränderungen der Produktqualität – ein wichtiger Faktor in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie beziehungsweise in der Öl- und Gasindustrie.
Wichtig ist, dass Kavitation auch andere Systemkomponenten beeinträchtigen kann, die sich in Kontakt mit schnell fließenden Flüssigkeiten befinden. Dazu gehören Rohrleitungssysteme, Pumpenkomponenten, Motorengehäuse, Zylinderbuchsen, HEX-Komponenten und Wasserturbinenteile. Die frühzeitige Erkennung von Kavitation in der Pumpe kann also zusammen mit schnellen Abhilfemaßnahmen die Lebensdauer eines ganzen Komponentensystems schützen und verlängern.
Wie schützt die zustandsbasierte Überwachung Pumpen vor Kavitation?
Die Erkennung und Vermeidung der Kavitation ist entscheidend dafür, die Pumpenleistung aufrecht zu erhalten und kostspielige Schäden zu vermeiden. Die zustandsbasierte Überwachung in Form eines integrierten CBM im Frequenzumrichter bietet hierfür eine wirksame Lösung. Die Kavitationserkennung erfolgt mithilfe der Stromsignaturanalyse im Frequenzumrichter, einer sensorlosen Erkennungsmethode. Die Kavitation erzeugt Turbulenzen, die zu hörbaren Geräuschen führen und eine unverwechselbare Signatur im Motorstrom verursachen. Diese Turbulenzen spiegeln sich im Motorstrom wider und werden vom Algorithmus der zustandsbasierten Überwachung erkannt.
Der Algorithmus vergleicht die aktuell vorliegende Kavitationssignatur mit benutzerdefinierten Schwellenwerten. Wenn die Werte die festgelegten Grenzwerte über eine vorbestimmte Zeitdauer überschreiten, wird das Ereignis als Kavitation gekennzeichnet.
Vorteile zustandsbasierter Überwachung und vorausschauender Wartung
Die zustandsbasierte Überwachung bietet im Hinblick auf Kavitationsvermeidung entscheidende Vorteile. Dank der permanenten Überwachung mit einer in die Danfoss-Frequenzumrichter integrierten zustandsbasierten Überwachung (CBM) lässt sich Kavitation frühzeitig erkennen und vermeiden. Dies ist eine kostengünstige Lösung, deren Leistung auf dem Niveau herkömmlicher Methoden liegt, die auf externen Sensoren wie Schall-, Vibrations- oder Drucksensoren basieren. Die Vermeidung von Pumpenverschleiß und Beschädigungen aufgrund von Kavitation trägt zur Optimierung der Produktivität und zur Verlängerung der Lebensdauer der Komponenten bei. Dadurch wird es auch möglich, eine prädiktive Wartung durchzuführen, die letztendlich zu einer Reduzierung der Service- und Austauschkosten führt.
Kavitation ist eines der größten Probleme, wenn es um die Pumpenleistung geht. Mit der direkt in den Frequenzumrichter integrierten zustandsbasierten Überwachung bieten wir unseren Kunden eine proaktive Möglichkeit zur Früherkennung von Problemen, noch bevor diese zu Schäden führen. Dies ist intelligenter, einfacher und weitaus kostengünstiger, als sich auf herkömmliche, sensorbasierte Methoden zu verlassen.
Vermeidung von Kavitation bei Pumpen mit zustandsbasierter Überwachungsfunktion
Zur Vermeidung von Kavitation lässt sich der Volumenstrom über eine langsame, schrittweise Verringerung der Pumpendrehzahl reduzieren. Die Zustandsüberwachung ermöglicht dies mithilfe einer Vermeidungsfunktion. Bei Erkennung einer Kavitation wird die Motordrehzahl automatisch innerhalb vordefinierter Grenzen verringert. Ist die Kavitation erfolgreich vermieden, lässt sich die Funktion so konfigurieren, dass sie entweder die zuletzt benutzte Drehzahl beibehält, die die Kavitation verhindert hat, oder schrittweise versucht, zum ursprünglichen Drehzahlsollwert zurückzukehren – bei kontinuierlicher Überprüfung, ob die Kavitation inzwischen beseitigt ist. Zusätzlich liefert die Funktion alle Statusinformationen, die erforderlich sind, um den Frequenzumrichter als Standalone-Einheit zu betreiben oder mit einer SPS in das übergeordnete Prozessregelsystem zu integrieren. Standardmäßig ist die Vermeidungsfunktion deaktiviert. Die Entscheidung, sie je nach den benutzerspezifischen Bedürfnissen zu aktivieren oder nicht, liegt beim Benutzer.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Vermeidung von Kavitation bei Pumpen für die Beibehaltung des Pumpenwirkungsgrads sowie zur Reduzierung möglicher Schäden und Verschleißerscheinungen hochrelevant ist. Die zustandsbasierte Überwachung bietet mit hochmodernen Techniken wie der Stromsignaturanalyse eine zuverlässige, kostengünstige Lösung zur Erkennung und Vermeidung von Kavitation. Durch die Einführung zustandsbasierter Überwachungssysteme können Industrieprozesse von verbesserter Produktion, längerer Lebensdauer der Komponenten und reduzierten Wartungskosten profitieren – was letztendlich zu einem reibungsloseren und zuverlässigeren Betrieb führt.
Edge-Computing-basierte Echtzeitanalyse von Motoren und Pumpen
Die Edge-Computing-Lösung, die durch die Verarbeitung der Prozessdaten im Frequenzumrichter schnellere Erkenntnisse ermöglicht, erfasst mehrmals pro Sekunde Daten. Dies gewährleistet, dass alle außerhalb des Normalbereichs liegenden Messwerte schnell und rechtzeitig eine Warnung auslösen. So wird das Risiko unbemerkter Anomalien minimiert.
Wenden Sie sich an unsere Experten
Haben auch Sie Probleme mit Pumpenkavitation? Unser Experte Tim Flintholm Fink ist gerne bereit, Ihnen zu helfen und Lösungsmöglichkeiten mit Ihnen zu besprechen.
Senden Sie uns Ihre Fragen über den nachfolgenden Link zu, um Kontakt zu Tim aufzunehmen und ein informelles Gespräch zu führen.
Frequenzumrichter für Pumpenanwendungen
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Für die Wasserversorgung unter Nutzung von Oberflächen- oder Grundwasser können Danfoss-Frequenzumrichter dazu beitragen, den Produktionsprozess zu optimieren und gleichzeitig die Energie- und Wartungskosten zu senken.
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Frequenzumrichter, die industrielle Pumpen steuern, tragen dazu bei, die Prozesse zu optimieren und Energie- und Wartungskosten erheblich zu senken.
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Sorgen Sie für eine verbesserte Systemleistung, eine verlängerte Lebensdauer Ihrer Anlagentechnik und Schutz vor Leckagen, indem Sie den Pumpenbetrieb mit Danfoss-Frequenzumrichtern optimieren.
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Reduzieren Sie die Wärmelast der Schaltanlage und vereinfachen Sie die Infrastruktur der Klimatisierung mit der luftgekühlten Pumpensteuerung von Danfoss.
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Die Regelung der Pumpendrehzahl kann den Energieverbrauch erheblich reduzieren, die Lebensdauer der Pumpe verlängern und den Wasserverbrauch in Ihrem Betrieb drastisch senken.
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Setzen Sie Danfoss Frequenzumrichter ein, um Ihre Pumpe zu schützen und die Leistung von gewerblichen Lüftungs- und Klimaanlagen zu optimieren.
Entdecken Sie weitere Einsatzmöglichkeiten der zustandsbasierten Überwachung
Kühlsysteme erhalten die Apfelqualität mit Frequenzumrichtern mit integrierter zustandsbasierter Überwachung und dem DrivePro Remote Monitoring Service
ITALIEN: Bei der Rivoira Group tragen VLT®-Frequenzumrichter mit integrierter zustandsbasierter Überwachung dazu bei, Obst perfekt zu konservieren, indem sie eine äußerst zuverlässige Kühlung gewährleisten.
Maximale Verfügbarkeit in steriler Pharma-Produktion ermöglichen
DÄNEMARK: Ein weltweit führendes Pharmaunternehmen suchte nach einer intelligenten HLK-Lösung zur Vermeidung von Ausfallzeiten mit Echtzeit-Systemüberwachung und anpassbaren Sofortalarmen. Außerdem musste die Lösung in die ehrgeizige Digitalisierungsstrategie des Unternehmens passen. Die Lösung: Danfoss VLT® HVAC Drive FC 102 mit integrierter zustandsbasierter Überwachung.
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NIEDERLANDE: Für HEINEKEN stellt sich die Herausforderung, seine Produktionslinie stets auf dem neuesten Stand zu halten, um die Nachfrage zu erfüllen. Dazu müssen alle Anlagen eine gleichbleibend zuverlässige und hervorragende Leistung erbringen. In der Brauerei „Den Bosch“ brachte das anspruchsvolle Arbeitsumfeld mehrere Herausforderungen mit sich. Die Lösung bestand in einer technischen Erweiterung mit Frequenzumrichtern, die über eine integrierte zustandsbasierte Überwachung verfügen.
Hervorgehobene Produkte
Danfoss Produkte mit Condition Monitoring
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Der VLT® Drucktransmitter PTU 025 unterstützt Sie bei der Erfüllung der neuen EU-Richtlinie für RLT-Anlagen. Er lässt sich schnell in den VLT® HVAC Drive FC 102 integrieren und dann reicht eine kurze Parametrierung aus.
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Der VLT® AQUA Drive FC 202 optimiert die Regelung aller Pumpenarten und verfügt über einen Kaskadenregler. Zudem kann er alle gängigen Motortypen ansteuern und erhöht die Energieeffizienz auch Ihrer Wasseranwendung.
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Die VACON® NXP Liquid Cooled Frequenzumrichter verfügen über ein hervorragendes Leistungs-/Größenverhältnisse und eignen sich ideal für Anwendungen, bei denen Platz nur beschränkt vorhanden oder eine Luftkühlung schwierig ist. Es lässt sich eine hohe Schutzart erzielen (IP54 oder höher), und ihr Einbau ist an fast jedem Standort in einer Anlage oder auf einem Schiff möglich. Aktive Front-End- (NXA), nicht regenerative Front-End- (NXN), Brake Chopper- (NXB) und Inverter- (NXI) Konfigurationen sind verfügbar.
