Forebygging av pumpekavitasjon ved hjelp av condition-based monitoring

Mann som justerer en spak over flere industrielle pumper

Forleng pumpesystemenes levetid

Kavitasjon er et vanlig problem som kan ha negativ innvirkning på pumpenes effektivitet og pålitelighet. Danfoss frekvensomformere har imidlertid integrert condition-based monitoring (CBM), som gir nye muligheter for å oppdage og unngå kavitasjon i pumpesystemer. Ved å bruke en tilnærming der «VFD-en brukes som en sensor» sammen med analyse av gjeldende signatur, kan tilstandsovervåking effektivt identifisere kavitasjonsrelaterte feil og bidra til å forhindre potensiell skade og slitasje.

Kontakt våre eksperter

I likhet med andre CBM-funksjoner, som påvisning av statorviklingsfeil, anses kavitasjonsdeteksjon nå som en del av CBM-familien. Dette betyr at den samme CBM-infrastrukturen kan brukes til å implementere systemer for påvisning av kavitasjon. Selv (VFD-er) med eldre CBM-lisenser kan oppgraderes til kavitasjonsovervåking gjennom en oppdatering av programvaren.

Sjokkbølger fra luftbobler som sprekker, skaper mikrogroper i metallet i pumpeimpelleren, noe som fører til raskere slitasje. Dette bildet viser kavitasjon i en pumpeimpeller.

Hva forårsaker pumpekavitasjon?

Hvordan oppstår kavitasjon, og hvorfor er det et problem for pumpesystemer?

Kavitasjon oppstår når raske trykkendringer i et flytende medium fører til at det dannes dampfylte bobler. Disse boblene kan sprekke under høyere trykk, noe som genererer sjokkbølger som skaper mikrogroper i pumpeimpelleren. Dette fører til raskere slitasje og erosjon på de roterende bladene. I tillegg genererer boblene som sprekker ekstra støy, banking og vibrasjon, noe som ytterligere reduserer pumpens effektivitet ved å forstyrre strømningsmønsteret.

De lokale implosjonene av kavitasjonsbobler kan også endre væskens kjemiske egenskaper, produsere frie radikaler, forårsake oksidasjon og bryte ned kjemiske forbindelser. Selv om disse effektene forekommer i små mengder, fører de likevel til endringer i produktkvaliteten – en viktig faktor i næringsmiddelindustrien og olje- og gassindustrien.

Det er viktig å merke seg at kavitasjon også kan påvirke andre systemkomponenter som er i kontakt med væske som beveger seg med høy hastighet, inkludert rørsystemer, pumpekomponenter, motorhus, sylinderhylser, HEX-komponenter og hydroturbinkomponenter. Tidlig påvisning av kavitasjon i pumpen sammen med raske korrigerende tiltak kan derfor beskytte og forlenge levetiden til et helt system av komponenter.

Hvordan beskytter tilstandsovervåking pumper mot kavitasjon?

Det er avgjørende å oppdage og unngå kavitasjon for å opprettholde pumpens ytelse og forebygge kostbar skade. Tilstandsovervåking i form av integrert CBM i VFD-en tilbyr en effektiv løsning for å oppnå dette. Kavitasjonsdeteksjon kan oppnås med analyse av strømsignaturen i VFD-en, noe som muliggjør sensorløs påvisning. Kavitasjon produserer turbulens, noe som skaper hørbar støy og en karakteristisk signatur i motorstrømmen. Denne turbulensen gjenspeiles i motorstrømmen og registreres av tilstandsovervåkingsalgoritmen.

Algoritmen sammenligner den faktiske kavitasjonssignaturen med brukerdefinerte terskelnivåer. Hvis verdiene overskrider de angitte tersklene i et forhåndsdefinert tidsrom, flagges hendelsen som kavitasjon.

Signaturnivå der kavitasjon kan oppstå, vist som feilnivå kontra motorhastighet. Signaturen øker kraftig når det oppstår kavitasjon, og starter fra 3000 o/min.

Danfoss frekvensomformere med integrert CBM gir deg muligheten til å oppdage kavitasjon tidlig og optimalisere energieffektiviteten i pumpeoperasjoner.

Fordeler med tilstandsovervåking og prediktivt vedlikehold

Fordelene ved å unngå kavitasjon ved hjelp av tilstandsovervåking er betydelige. Permanent overvåking ved hjelp av CBM integrert i Danfoss VFD-er gjør det mulig å både påvise og unngå kavitasjon. Dette er en kostnadseffektiv løsning som konkurrerer med tradisjonelle metoder basert på eksterne sensorer, som lyd, vibrasjon eller trykk. Ved å forhindre pumpeslitasje og skade forårsaket av kavitasjon, optimaliseres produktiviteten, og komponentenes levetid kan forlenges. Det blir mulig å utføre prediktivt vedlikehold, og dette fører til lavere kostnader til service og utskifting.

Have questions? We can help.

Kavitasjon er en betydelig negativ faktor for pumpeytelsen. Med condition-based monitoring integrert direkte i frekvensomformeren, tilbyr vi kundene våre en proaktiv måte å oppdage og forhindre skader på før de oppstår. Det er smartere, enklere og mye mer kostnadseffektivt enn tradisjonelle sensorbaserte metoder.

Tim Flintholm Fink

Produkteier Aqua hos Danfoss Drives

Unngå pumpekavitasjon med condition-based monitoring-funksjonalitet

For å unngå kavitasjon kan strømningen reduseres ved å senke pumpehastigheten i små trinn. Tilstandsovervåking muliggjør dette gjennom en unngåelsesfunksjon. Motorhastigheten senkes automatisk innenfor forhåndsdefinerte grenser når kavitasjon oppdages. Når kavitasjon er unngått, kan funksjonen konfigureres for enten å forbli ved den siste hastigheten som forhindret kavitasjon, eller til gradvis å forsøke å gå tilbake til den opprinnelige hastighetsreferansen – samtidig som den kontinuerlig kontrollerer om kavitasjonen har forsvunnet i mellomtiden. I tillegg gir funksjonen all nødvendig statusinformasjon, slik at frekvensomformeren kan fungere som en frittstående enhet eller integreres med PLC-er i et prosesskontrollsystem på høyere nivå. Denne unngåelsesfunksjonen er slått av som standard, og det er opp til brukeren å bestemme om den skal aktiveres basert på de spesifikke behovene.

Oppsummert er forebygging av pumpekavitasjon avgjørende for å opprettholde pumpens effektivitet og redusere potensiell skade og slitasje. Tilstandsovervåking ved hjelp av avanserte teknikker som analyse av strømsignatur gir en pålitelig og kostnadseffektiv løsning for å oppdage og unngå kavitasjon. Ved å implementere systemer for tilstandsovervåking kan industrielle prosesser dra nytte av forbedret produksjon, forlenget komponentlevetid og reduserte vedlikeholdskostnader, noe som til syvende og sist fører til jevnere og mer pålitelig drift.

Edge-databasert sanntidsanalyse av motor og pumpe

Med edge computing-løsningen, som muliggjør raskere innsikt ved å behandle data ved VFD-enheten, samles data inn flere ganger per sekund. Dette sikrer at alle målinger utenfor normalområdet utløser en advarsel raskt og i tide, og dermed minimerer risikoen for uoppdagede avvik.