Pompcavitatie voorkomen met condition-based monitoring (CBM)

Man verstelt een hendel boven meerdere industriële pompen

Verleng de levensduur van uw pompsystemen

Cavitatie is een veelvoorkomend probleem dat een negatieve effect kan hebben op de efficiëntie en betrouwbaarheid van pompen. Frequentieregelaars (VFD's of drives) van Danfoss met geïntegreerde condition-based monitoring (CBM) bieden echter nieuwe mogelijkheden om cavitatie in pompsystemen op te sporen en te voorkomen. Door gebruik te maken van de 'Drive als een sensor'-benadering en analyse van de stroomsignatuur, kan conditiebewaking op effectieve wijze cavitatiegerelateerde fouten identificeren en helpen potentiële schade en slijtage te voorkomen.

Neem contact op met onze experts

Net als andere CBM-functies, zoals de detectie van fouten in de statorwikkeling, wordt de detectie van cavitatie tegenwoordig beschouwd als onderdeel van de CBM-familie. Dit betekent dat dezelfde CBM-infrastructuur kan worden gebruikt om cavitatiedetectiesystemen te implementeren. Zelfs frequentieregelaars met oudere CBM-licenties kunnen via een software-upgrade worden voorzien van cavitatiebewaking.

Schokgolven afkomstig van klappende luchtbellen creëren microputten in het metaal van de pompwaaier, wat leidt tot versnelde slijtage. Deze afbeelding toont cavitatie van een pompwaaier.

Wat veroorzaakt cavitatie in de pomp?

Hoe ontstaat cavitatie en waarom is dit een punt van zorg voor pompsystemen?

Cavitatie treedt op wanneer snelle drukveranderingen in een vloeibaar medium leiden tot de vorming van luchtbellen gevuld met damp. Deze luchtbellen kunnen onder hogere druk in elkaar klappen. Zo ontstaan schokgolven die microputten in de pompwaaier creëren. Dit leidt tot versnelde slijtage en erosie van de draaiende bladen. Bovendien zorgt het klappen van luchtbellen voor extra geluid, kloppen en trillingen, wat de efficiëntie van de pomp verder vermindert door vervorming van het stromingspatroon.

De lokale implosies van cavitatiebellen kunnen ook de chemische eigenschappen van de vloeistof veranderen. Dit produceert vrije radicalen, veroorzaakt oxidatie en breekt chemische verbindingen af. Hoewel deze effecten slechts in geringe mate optreden, leiden ze toch tot veranderingen in de productkwaliteit – een belangrijke factor in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie of de olie- en gasindustrie.

Het is belangrijk op te merken dat cavitatie ook van invloed kan zijn op andere systeemcomponenten die in contact komen met vloeistoffen die met hoge snelheid bewegen, waaronder leidingsystemen, pomponderdelen, motorbehuizing, cilinderbussen, HEX-componenten en hydroturbinecomponenten. Vroegtijdig herkennen van cavitatie in de pomp en snelle corrigerende maatregelen kunnen de levensduur van een heel systeem van componenten beschermen en verlengen.

Hoe beschermt conditiebewaking pompen tegen cavitatie?

Het opsporen en voorkomen van cavitatie is cruciaal om de pompprestaties te handhaven en kostbare schade te voorkomen. Conditiebewaking in de vorm van geïntegreerde CBM in de frequentieregelaar biedt hiervoor een effectieve oplossing. Cavitatie kan worden gedetecteerd met behulp van stroomsignatuuranalyse in de frequentieregelaar, waardoor sensorloze detectie mogelijk is. Cavitatie veroorzaakt turbulentie, wat hoorbare ruis en een opvallende karakteristiek in de motorstroom veroorzaakt. Deze turbulentie wordt weerspiegeld in de motorstroom en wordt opgespoord door het conditiebewakingsalgoritme.

Het algoritme vergelijkt de werkelijke cavitatiesignatuur met door de gebruiker gedefinieerde drempelwaarden. Als de waarden gedurende een vooraf gedefinieerde tijd de ingestelde drempels overschrijden, wordt de gebeurtenis als cavitatie gemarkeerd.

Het niveau van de cavitatiesignatuur weergegeven als foutniveau t.o.v. de motorsnelheid. De signatuur neemt sterk toe wanneer er cavitatie optreedt, te beginnen vanaf 3000 tpm.

Frequentieregelaars van Danfoss met geïntegreerde CBM bieden u de mogelijkheid om cavitatie vroegtijdig te herkennen en de energie-efficiëntie van pompwerkzaamheden te optimaliseren.

Voordelen van conditiebewaking en voorspellend onderhoud

De voordelen van het voorkomen van cavitatie met behulp van conditiebewaking zijn aanzienlijk. Met permanente bewaking met behulp van CBM geïntegreerd in de Danfoss frequentieregelaar wordt zowel het detecteren als vermijden van cavitatie mogelijk. Dit is een kosteneffectieve oplossing die concurreert met conventionele methoden op basis van externe sensoren, zoals geluid, trillingen of druk. Door slijtage van de pomp en schade veroorzaakt door cavitatie te voorkomen, wordt de productiviteit geoptimaliseerd en kan de levensduur van de componenten worden verlengd. Het wordt mogelijk om voorspellend onderhoud uit te voeren, wat uiteindelijk leidt tot lagere onderhouds- en vervangingskosten.

Cavitatie is een van de dodelijke factoren voor de pompprestaties. Met CBM die rechtstreeks in de frequentieregelaar is geïntegreerd, bieden we onze klanten een proactieve manier om schade op te sporen en te voorkomen voordat deze zich voordoet. Het is slimmer, eenvoudiger en veel kosteneffectiever dan conventionele methoden die zijn gebaseerd op sensoren.

Tim Flintholm Fink

Product Owner Aqua bij Danfoss Drives

Voorkomen van pompcavitatie met behulp van condition-based monitoring (CBM)

Om cavitatie te voorkomen, kunt u het debiet verminderen door de pompsnelheid in kleine stappen te verlagen. Conditiebewaking maakt dit mogelijk via een vermijdingsfunctie. De motorsnelheid wordt automatisch verlaagd binnen vooraf gedefinieerde limieten zodra cavitatie wordt gedetecteerd. Zodra cavitatie is vermeden, kan de functie zo worden geconfigureerd dat het laatste toerental wordt gehandhaafd waarmee cavitatie werd voorkomen, of om geleidelijk te proberen terug te keren naar de oorspronkelijke toerentalreferentie. Hierbij wordt continu gecontroleerd of de cavitatie in de tussentijd is verdwenen. Bovendien biedt de functie alle benodigde statusinformatie, zodat de frequentieregelaar als vrijstaande unit kan werken of integreerbaar is met PLC's in een procesregeling op hoger niveau. Deze vermijdingsfunctie is standaard gedeactiveerd. De gebruiker kan zelf beslissen of deze functie al dan niet wordt geactiveerd op basis van de specifieke behoeften.

Kortom, het voorkomen van pompcavitatie is cruciaal om de efficiëntie van de pomp te handhaven en mogelijke schade en slijtage te verminderen. Conditiebewaking, met behulp van geavanceerde technieken zoals stroomsignatuuranalyse, biedt een betrouwbare en kosteneffectieve oplossing voor het opsporen en voorkomen van cavitatie. Door conditiebewakingssystemen te implementeren, kunnen industriële processen profiteren van een verbeterde productie, een langere levensduur van componenten en lagere onderhoudskosten, wat uiteindelijk leidt tot soepelere en betrouwbaardere activiteiten.

Realtime motor- en pompanalyse met geavanceerde computers

De geavanceerde computeroplossing maakt snellere inzichten mogelijk door procesgegevens bij de frequentieregelaar te verwerken. Gegevens worden meerdere keren per seconde verzameld. Dit zorgt ervoor dat metingen buiten het normale bereik snel en tijdig een waarschuwing activeren, zodat het risico op onopgemerkte afwijkingen wordt geminimaliseerd.