Förhindra pumpkavitation med tillståndsbaserad övervakning

Man som justerar en spak ovanför flera industripumpar

Förläng livslängden på dina pumpsystem

Kavitation är ett vanligt problem som kan ha en negativ inverkan på pumparnas effektivitet och tillförlitlighet. Danfoss frekvensomriktare har emellertid integrerad tillståndsbaserad övervakning som ger nya möjligheter att upptäcka och undvika kavitation i pumpsystem. Genom att använda metoden ”VFD as a sensor” (frekvensomriktaren som givare) och strömsignaturanalys kan tillståndsövervakning effektivt identifiera kavitationsrelaterade fel och bidra till att förhindra potentiella skador och slitage.

Kontakta våra experter

Liksom andra funktioner inom tillståndsbaserad övervakning, som till exempel detektering av statorlindningsfel, anses kavitationsdetektering nu vara en självklar del av tillståndsbaserad övervakning. Detta innebär att samma infrastruktur för tillståndsbaserad övervakning kan användas för att implementera kavitationsdetekteringssystem. Även frekvensomriktare med äldre licenser för tillståndsbaserad övervakning kan uppgraderas med kavitationsövervakning genom en programvaruuppgradering.

Stötvågor från spräckta luftbubblor skapar mikrogropar i pumpimpellerns metall, vilket leder till snabbare slitage. Denna bild visar kavitation på en pumpimpeller.

Vad orsakar pumpkavitation?

Så hur uppstår kavitation och vad är det som gör det till ett problem för pumpsystem?

Kavitation uppstår när snabba tryckförändringar i ett flytande medium gör att ångfyllda bubblor bildas. Dessa bubblor kan kollapsa under högre tryck och generera stötvågor som skapar mikrogropar i pumpimpellern. Detta leder till snabbare slitage och erosion av de roterande bladen. Dessutom genererar kollapsen av bubblor ytterligare buller, knackningar och vibrationer, vilket ytterligare minskar pumpens effektivitet genom att förvränga flödesmönstret.

De lokala implosionerna av kavitationsbubblor kan också förändra vätskans kemiska egenskaper, producera fria radikaler, orsaka oxidation och bryta ned kemiska föreningar. Även om dessa effekter förekommer i små mängder leder de ändå till förändringar i produktkvaliteten – en viktig faktor inom livsmedels- och dryckesindustrin eller olje- och gasindustrin.

Det är viktigt att notera att kavitation även kan påverka andra systemkomponenter som är i kontakt med vätskor som rör sig med hög hastighet, inklusive rörsystem, pumpkomponenter, motorhus, cylinderhylsor, HEX-komponenter och vattenturbinkomponenter. Tidig upptäckt av kavitation i pumpen tillsammans med snabba åtgärder kan skydda och förlänga livslängden för ett helt system av komponenter.

Hur skyddar tillståndsövervakning pumpar mot kavitation?

Att upptäcka och undvika kavitation är avgörande för att upprätthålla pumpens prestanda och förhindra kostsamma skador. Tillståndsövervakning i form av integrerad tillståndsbaserad övervakning i frekvensomriktaren erbjuder en effektiv lösning för att uppnå detta. Kavitationsdetektering kan uppnås med hjälp av strömsignaturanalys i frekvensomformaren, vilket möjliggör givarlös detektering. Kavitation skapar turbulens, vilket skapar hörbart buller och en distinkt signatur i motorströmmen. Denna turbulens reflekteras i motorströmmen och upptäcks av tillståndsövervakningsalgoritmen.

Algoritmen jämför den faktiska kavitationssignaturen med användardefinierade tröskelnivåer. Om värdena överskrider de inställda tröskelvärdena under en fördefinierad tid flaggas händelsen som kavitation.

Nivån för kavitationssignaturen visas som felnivå kontra motorvarvtal. Signaturen ökar kraftigt när kavitation uppstår, från och med 3 000 varv/minut.

Danfoss frekvensomriktare med integrerad tillståndsbaserad övervakning ger dig kraften att upptäcka kavitation tidigt och optimera pumpdriftens energieffektivitet.

Fördelar med tillståndsövervakning och förebyggande underhåll

Fördelarna med att undvika kavitation med hjälp av tillståndsövervakning är betydande. Med permanent övervakning med tillståndsbaserad övervakning integrerad i Danfoss frekvensomriktare blir det möjligt att både upptäcka och undvika kavitation. Detta är en kostnadseffektiv lösning som konkurrerar med traditionella metoder baserade på externa givare som ljud-, vibrations- eller tryckgivare. Genom att pumpslitage och skador orsakade av kavitation förhindras optimeras produktiviteten och komponenternas livslängd kan förlängas. Det blir möjligt att utföra förebyggande underhåll, vilket i slutändan leder till minskade service- och utbyteskostnader.

Have questions? We can help.

Kavitation har förödande inverkan på pumpprestanda. Med tillståndsbaserad övervakning integrerad direkt i frekvensomriktaren ger vi våra kunder ett proaktivt sätt att upptäcka och förhindra skador innan de inträffar. Det är smartare, enklare och mycket mer kostnadseffektivt än att förlita sig på traditionella givarbaserade metoder.

Tim Flintholm Fink

Produktägare Aqua på Danfoss Drives

Undvika pumpkavitation med tillståndsbaserad övervakningsfunktion

För att undvika kavitation kan man minska flödet genom att sänka pumphastigheten i små steg. Tillståndsövervakning möjliggör detta genom en förbikopplingsfunktion. Motorvarvtalet sänks automatiskt inom fördefinierade gränser när kavitation upptäcks. När kavitation har undvikits kan funktionen konfigureras för att antingen stanna kvar vid det senaste varvtalet som förhindrade kavitation, eller att gradvis försöka återgå till den ursprungliga varvtalsreferensen – medan den kontinuerligt kontrollerar om kavitationen har försvunnit under tiden. Dessutom tillhandahåller funktionen all nödvändig statusinformation, vilket gör att frekvensomriktaren kan fungera som en fristående enhet eller integreras med PLC:er i ett system för processreglering på högre nivå. Denna undvikandefunktion är avstängd som standard och det är upp till användaren att bestämma om den ska aktiveras baserat på dennes specifika behov.

Sammanfattningsvis är det avgörande att förhindra pumpkavitation för att upprätthålla pumpens effektivitet och minska potentialen för skador och slitage. Tillståndsövervakning med hjälp av avancerade tekniker som strömsignaturanalys ger en tillförlitlig och kostnadseffektiv lösning för att upptäcka och undvika kavitation. Genom att implementera tillståndsövervakningssystem kan industriella processer dra nytta av förbättrad produktion, förlängd komponentlivslängd och minskade underhållskostnader, vilket i slutändan leder till smidigare och mer tillförlitlig drift.

Kantdatorbaserad realtidsanalys av motor och pump

Med kantdatorlösningen, som möjliggör snabbare insikter genom processdata vid frekvensomriktaren, samlas data in flera gånger per sekund, vilket säkerställer att alla mätningar utanför normalområdet utlöser en varning snabbt och i tid, vilket minimerar risken för oupptäckta avvikelser.