Pumpun kavitaation estäminen kunnonvalvonnalla

Mies säätämässä vipua useiden teollisuuspumppujen yläpuolella

Pidennä pumppujärjestelmien elinkaarta

Kavitaatio on yleinen ongelma, jolla voi olla haitallinen vaikutus pumppujen tehokkuuteen ja luotettavuuteen. Danfossin taajuusmuuttajissa (VFD) on kuitenkin integroitu kunnonvalvonta (CBM), joka tarjoaa uusia tapoja havaita ja välttää kavitaatiota pumppujärjestelmissä. Hyödyntämällä VFD-anturimenetelmää ja virta-allekirjoituksen analysointia kunnonvalvonta voi tehokkaasti tunnistaa kavitaatioon liittyvät viat ja auttaa ehkäisemään potentiaalisia vaurioita ja kulumista.

Ota yhteyttä asiantuntijoihimme

Muiden CBM-toimintojen, kuten staattorin käämivikojen tunnistuksen, tavoin kavitaation tunnistusta pidetään nyt osana CBM-tuoteperhettä. Tämä tarkoittaa, että samaa CBM-infrastruktuuria voidaan käyttää kavitaation tunnistusjärjestelmien toteuttamiseen. Jopa VFD-taajuusmuuttajat, joissa on vanhempi CBM-lisenssi, voidaan päivittää kavitaation valvontatoiminnolla ohjelmistopäivityksen avulla.

Ilmakuplien puhkeamisesta aiheutuvat iskuaallot aiheuttavat mikrokuoppia pumpun juoksupyörän metalliin, mikä nopeuttaa kulumista. Tässä kuvassa näkyy pumpun juoksupyörän kavitaatio.

Mikä aiheuttaa pumpun kavitaation?

Miten kavitaatiota siis esiintyy ja mikä tekee siitä huolenaiheen pumppujärjestelmille?

Kavitaatiota tapahtuu, kun nestemäisen väliaineen nopeat paineenmuutokset aiheuttavat höyryllä täytettyjen kuplien muodostumista. Nämä kuplat voivat puhjeta suuremmassa paineessa, jolloin syntyy iskuaaltoja, jotka muodostavat mikrokuoppia pumpun juoksupyörään. Tämä johtaa pyörivien terien nopeampaan kulumiseen ja eroosioon. Lisäksi kuplien puhkeaminen aiheuttaa ylimääräistä melua, nakutusta ja tärinää, mikä heikentää pumpun tehokkuutta entisestään vääristämällä virtausmallia.

Kavitaatiokuplien paikalliset räjähdykset voivat myös muuttaa nesteen kemiallisia ominaisuuksia, tuottaa vapaita radikaaleja, aiheuttaa hapettumista ja hajottaa kemiallisia yhdisteitä. Vaikka näitä vaikutuksia esiintyy pieninä määrinä, ne aiheuttavat silti muutoksia tuotteen laatuun, joka on tärkeä tekijä elintarvike- ja juoma- tai öljy- ja kaasuteollisuudessa.

On tärkeää huomata, että kavitaatio voi vaikuttaa myös muihin järjestelmän osiin, jotka ovat kosketuksissa nopeasti liikkuvien nesteiden kanssa, mukaan lukien putkistot, pumppukomponentit, moottorikotelo, sylinteriholkit, HEX-komponentit ja vesiturbiinin komponentit. Näin ollen pumpun kavitaation varhainen havaitseminen ja nopeat korjaustoimet voivat suojata ja pidentää koko komponenttijärjestelmän käyttöikää.

Miten kunnonvalvonta suojaa pumppuja kavitaatiolta?

Kavitaation havaitseminen ja estäminen on ratkaisevan tärkeää pumpun suorituskyvyn ylläpitämiseksi ja kalliiden vaurioiden estämiseksi. Kunnonvalvonta VFD:hen integroidun CBM:n muodossa tarjoaa tehokkaan ratkaisun tähän. Kavitaation tunnistus voidaan saavuttaa VFD:n virta-allekirjoitusanalyysin avulla, mikä mahdollistaa anturittoman tunnistuksen. Kavitaatio synnyttää turbulenssia, joka aiheuttaa kuuluvaa melua ja erottuvan ominaisuuden moottorin virtaan. Tämä turbulenssi heijastuu moottorin virtaan, ja kunnonvalvonta-algoritmi havaitsee sen.

Algoritmi vertaa kavitaation todellista allekirjoitusta käyttäjän määrittämiin kynnystasoihin. Jos arvot ylittävät asetetut raja-arvot ennalta määritetyn ajan, tapahtuma merkitään kavitaatioksi.

Kavitaation allekirjoitustaso näytetään vikatasona suhteessa moottorin nopeuteen. Signaali kasvaa voimakkaasti kavitaation ilmaantuessa alkaen kierrosluvusta 3 000 kierrosta minuutissa (RPM).

Danfossin VFD-taajuusmuuttajat, joissa on integroitu CBM, mahdollistavat kavitaation havaitsemisen varhaisessa vaiheessa ja pumppaustoimintojen energiatehokkuuden optimoinnin.

Kunnonvalvonnan ja ennakoivan huollon edut

Kunnonvalvonnan avulla tapahtuvan kavitaation välttämisen edut ovat merkittävät. Danfossin VFD-taajuusmuuttajaan integroidun jatkuvan CBM-valvonnan ansiosta sekä kavitaation havaitseminen että välttäminen on mahdollista. Tämä on kustannustehokas ratkaisu, joka kilpailee perinteisten ulkoisiin antureihin, kuten ääneen, tärinään tai paineeseen, perustuvien menetelmien kanssa. Pumpun kulumisen ja kavitaation aiheuttamien vaurioiden estäminen optimoi tuottavuuden ja pidentää komponenttien elinkaarta. Ennakoiva kunnossapito on mahdollista, mikä vähentää huolto- ja vaihtokustannuksia.

Have questions? We can help.

Kavitaatio on yksi pumpun suorituskyvyn heikentäjistä. Suoraan taajuusmuuttajaan integroidun kunnonvalvonnan avulla tarjoamme asiakkaillemme ennakoivan tavan havaita ja estää vauriot ennen niiden syntymistä. Se on älykkäämpää, yksinkertaisempaa ja paljon kustannustehokkaampaa kuin perinteisten anturipohjaisten menetelmien käyttäminen.

Tim Flintholm Fink

Danfoss Drivesin Aqua-tuoteryhmän omistaja

Pumpun kavitaation välttäminen kunnonvalvontaan perustuvalla toiminnallisuudella

Kavitaation välttämiseksi virtausta voidaan vähentää pienentämällä pumpun nopeutta pienin askelin. Kunnonvalvonta mahdollistaa tämän välttämistoiminnon avulla. Moottorin nopeutta lasketaan automaattisesti ennalta määritetyissä rajoissa, kun kavitaatio havaitaan. Kun kavitaatio on vältetty, toiminto voidaan määrittää joko pysymään viimeisessä nopeudessa, joka esti kavitaation, tai yrittämään vähitellen palata alkuperäiseen nopeuden ohjearvoon – tarkistamalla jatkuvasti, onko kavitaatio kadonnut sillä välin. Lisäksi toiminto antaa kaikki tarvittavat tilatiedot, joiden avulla VFD-taajuusmuuttajaa voidaan käyttää lattia-asenteisena yksikkönä tai integroida PLC:hen korkeamman tason prosessin ohjausjärjestelmään. Tämä välttämistoiminto on oletusarvoisesti pois käytöstä, ja käyttäjä voi omien tarpeidensa perusteella päättää, otetaanko se käyttöön.

Yhteenvetona voidaan todeta, että pumpun kavitaation estäminen on ratkaisevan tärkeää pumpun tehokkuuden ylläpitämiseksi ja potentiaalisten vaurioiden ja kulumisen vähentämiseksi. Kunnonvalvonta, jossa käytetään edistyneitä tekniikoita, kuten virta-allekirjoitusanalyysiä, tarjoaa luotettavan ja kustannustehokkaan ratkaisun kavitaation havaitsemiseen ja välttämiseen. Kunnonvalvontajärjestelmien käyttöönotto voi parantaa teollisuusprosesseja, pidentää komponenttien elinkaarta ja vähentää huoltokustannuksia, mikä johtaa lopulta sujuvampaan ja luotettavampaan toimintaan.

Edge-tietokonepohjainen reaaliaikainen moottorin ja pumpun analytiikka

Reunalaskentaratkaisu mahdollistaa nopeamman tiedonkeruun prosessoimalla tietoja taajuusmuuttajassa. Tiedot kerätään useita kertoja sekunnissa ja näin varmistetaan, että kaikki normaalin alueen ulkopuolella olevat mittausarvot laukaisevat varoituksen nopeasti ja oikea-aikaisesti, mikä minimoi havaitsevatta jäävien poikkeamien riskin.