Voorkom DROOGLOop van pompen

middels eenvoudige ingrepen

Drooglopen van pompen komt helaas nog vaker voor dan ons lief is. Zonde, want de uitgebreide mogelijkheden van sensoren en de interne bewaking van pompen zouden hier stilaan komaf mee kunnen maken. Toch wordt omwille van de prijs vaak afgezien van dergelijke bewakingsinstrumenten. De gevolgen laten zich raden.

DIVERSE OORZAKEN

Aan de kant van de oorzaken zijn er meerdere boosdoeners die drooglopen kunnen veroorzaken:

• De toevoertank is leeg omdat er niet tijdig werd bijgevuld;
• De pomp bleef draaien na voltooiing van de opdracht;
• Na de installatie werd nagelaten om de pomp vooraf te vullen, waardoor ze bij de eerste run droogloopt;
• Een lek in de toevoertank;
• Een lekgeslagen zuigleiding, waarbij er door de onderdruk lucht naar binnen komt;
• Een Verstopte zuigleiding;
• Een slecht of niet werkende klep op de zuigleiding;
• Een geblokkeerde uitgang zodat de flow niet op gang komt;
• Excessieve cavitatie in de pomp kan in erge gevallen eveneens leiden tot drooglopen.

Merk op dat het overgrote deel van de falingen te wijten zijn aan de eerste drie mogelijkheden, dus aan de menselijke factor.

NEFASTE GEVOLGEN

Combinatie van oorzaken

Het drooglopen kan meerdere gevolgen hebben, die allen het resultaat zijn van een aaneenschakeling van gebeurtenissen. De schade zal afhangen van meerdere factoren, zoals de tijdsduur dat de pomp droog liep, de omgevingstemperatuur en de opbouw van de pomp. Grotere pompen zullen over het algemeen eerder beschadigd raken.

Hoe groter de afstand tussen de schoep en de as, hoe trager de hitte zich kan overzetten

Ook de wijze van afdichten is een bepalende factor. Hoe groter de afstand tussen de schoep en de as, hoe trager de hitte zich kan overzetten. Ook de toegepaste materialen spelen een rol.

Minder smering en koeling

Alles begint bij de daling van de hoeveelheid vloeistof door de pomp. In vele gevallen is die vloeistof ook verantwoordelijk voor het inperken van opwarming en de smering van pomponderdelen, zoals lagers, zuigers en afdichtingen van de as. Een daling van die koelings- en smeringscapaciteit zal dus in eerste instantie leiden tot een sterke opwarming van de diverse onderdelen. Dat resulteert in snellere aftakeling omdat de materiaalspanning stijgt en de dampdruk zijn verzadigingspunt bereikt. Hierdoor stijgt niet alleen de kans op cavitatie, het kan ook de afdichting van de as beschadigen.

Hogere temperaturen

Omdat er geen vloeistof meer is die contact maakt met de afdichtingen, moet de hitte via de afdichtingen zelf weggewerkt worden. De temperatuur kan hierbij binnen enkele minuten oplopen tot meerdere honderden graden Celsius. De resulterende beschadiging uit zich in een verharding en/of verbranding van de elastomeren, daar waar de O-ring contact maakt met de hete afdichting.

Hogere belasting

Naast de opwarming stijgt ook de axiale en radiale belasting op de schoepen aanzienlijk. De schoepen kunnen ter hoogte van de as beginnen vervormen, waardoor ze die laatste ook kunnen beschadigen. Ook de behuizing van de pomp kan vervormd raken door de hitte, waardoor de as op zijn beurt kan vervormen.

Een ander gevolg is het toenemen van trillingen, waardoor beschadigingen nog sneller optreden. De tijdspanne tot er effectief beschadiging optreedt kan zeer beperkt zijn: enkele seconden volstaan in vele gevallen al om de pomp onherroepelijk te beschadigen.

MAATREGELEN: ONTWERP

Helaas zijn maar weinig pompen volledig bestand tegen drooglopen, maar het goede nieuws is dat er diverse manieren bestaan om drooglopen te voorkomen.

Het pomphuis

Bij de meeste pompen zorgt de vorm van het pomphuis ervoor dat er altijd een zekere hoeveelheid vloeistof achterblijft in de pomp, dit is dan net voldoende om de periode te overbruggen die nodig is om de aanvoer op te starten. Om langere periodes te verwerken zijn evenwel bijkomende maatregelen nodig.

Centrifugaal- en verdringercombinatie

Pompfabrikanten zijn ook op andere vlakken innovaties aan het uitwerken die drooglopen voorkomen. Zo zijn er die werken met een getrapt systeem, waarbij een centrifugaalpomp gecombineerd wordt met een verdringingspomp.

Versterkte as

Een andere manier is om te werken met een versterkte as, waardoor radiaal contact vermeden wordt en de hittetransfer van de rotor op de as trager verloopt. Een grotere speling tussen beide zal dat proces voort vertragen.

Lagering

Een externe lagersmering helpt de risico's van drooglopen verder in te dammen. Zo zijn er systemen die via een bijkomend oliereservoir een continue circulatie van smeerolie voor de afdichtingen voorzien. De innovaties in lagers gaan vandaag zeer snel, waardoor ze steeds beter bestand zijn tegen wrijving en hittevorming, zelfs zonder enige vorm van smering door vloeistof. Die innovatieve lagers kunnen dus met andere woorden drooglopen zonder merkbare problemen. Voorbeelden hiervan zijn centrifugaalpompen met carbon lagerbussen of zelfsmerende lagers.

persafsluiter

Om drooglopen bij centrifugaalpompen te vermijden dient de persafsluiter in feite zo snel mogelijk te openen anders zal de pomp, eens op toerental, snel beginnen drooglopen. Fabrikanten vermelden soms geen minimale doorstroomhoeveelheid, waardoor de eindgebruiker ervan uitgaat dat de pomp dit wel aankan.

MAATREGELEN: ACHTERAF

Bij centrifugaalpompen

Helaas is niet elke pomp zo ontworpen en niet iedereen wil meteen investeren in een nieuwe pomp. Gelukkig zijn er ook maatregelen die achteraf kunnen genomen worden. Bij centrifugaalpompen kan dit bijvoorbeeld zo opgelost worden:

• Een drukschakelaar op de manifold aan de zuigkant of een vlotterrelais in de tank;
• Drukmeting op de ingang via een analoge druktransmitter;
• Niveaumeting in de tank met een niveausensor;
• Een opto-elektronische sensor die ziet dat er geen water in de pomp is;
• Toevoeren van een externe vloeistofstroom die onder een hogere druk dan de zuigdruk wordt toegevoerd. Let hier wel dat niet elke verpompte vloeistof zich leent tot deze benadering, want de externe vloeistof - veelal gewoon leidingwater - moet zich kunnen mengen met de vloeistof;
• Capacitieve sensorbewaking die aangeeft of er vloeistof aanwezig is;
• Bewaking van het persdrukniveau;
• Trilvorkgrensschakelaar voor kritieke toepassingen.

In de meeste gevallen werkt men met een ingestelde vertragingstijd van bijvoorbeeld 10 seconden, waarna de pomp automatisch stilvalt.

Bij andere pomptypes

Bij andere pomptypes zijn er andere bewakingswijzes mogelijk. Bij een hydrofoorpomp is dat bijvoorbeeld door middel van een speciale intern voorziene drukschakelaar die automatisch in- of uitschakelt. Als de drukbewaking vaststelt dat de druk niet stijgt na de inschakeling van het apparaat, zal die na de vertragingstijd de pomp uitschakelen daar dit een indicatie is van drooglopen. Een andere mogelijkheid om pompen te monitoren is via de motorbelasting. De motor zal quasi niet belast worden tijdens het drooglopen, want hij trekt enkel lucht. Die kleine belasting is sowieso altijd een pak minder dan de kleinst mogelijke belasting bij normale werking, dus een meting hiervan geeft een goede indicatie van drooglopen. Deze meeteenheid laat zich rechtstreeks in de schakelkast inbouwen, de motorbelasting zelf wordt gemeten via de stroomsterkte die de pomp trekt of via de faseverschuiving. Omdat deze methode geen contact vereist tussen een sensor en de vloeistof, is dit een goede oplossing voor agressieve of corrosieve vloeistoffen.