Eine sehr häufige Ausfallursache für Pumpen ist Kavitation. Längerfristiger Kavitationsbetrieb führt zu massiver Materialzerstörung an den Lauf- und Flügelrädern. Jedoch senkt auch kurzfristiger, regelmäßiger Kavitationsbetrieb die Lebensdauer und somit die MTBR (Mean time between repair), da Auswirkungen auf die Lagerung und Wellendichtung von Pumpen möglich sind. Kavitation ist üblicherweise ein Effekt, der nicht durch Überschreiten der Schwinggeschwindigkeitsgrenzwerte nach DIN/ISO10816 detektiert werden kann. Ein Evaluieren ist erst durch die Analyse der Schwingbeschleunigung im höherfrequenten Bereich verlässlich möglich.
Andere unzulässige Betriebsbedingungen haben ähnlich signifikante Auswirkungen auf das Schwingungsverhalten von Pumpen und können vom neu entwickelten Zustandsüberwachungssensor Sihi detect registriert werden.
Ob ein Schwingungsüberwachungssystem eingesetzt wird, hängt vor allem von dessen Kosten im Vergleich zu den Investitionskosten für die Pumpe ab, die überwacht werden soll. Neben den Kosten für das Schwingungsüberwachungs-system müssen auch die Kosten für das Übertragen der Daten an die Prozessleittechnik berücksichtigt werden. Durch den neuen Zustandsüberwachungssensor für Pumpen konnten diese Kosten reduziert werden. Denn es galt, einen Sensor zu entwickeln, der in einem adäquaten Kostenverhältnis zum Investitionsvolumen für Standardprozesspumpen steht. Dieses würde den breiten Einsatz an einer Vielzahl mehr oder minder kritischer Pumpenarbeitsplätze erlauben.
An vielen dieser Pumpeninstallationen wurde bisher aus Kostengründen auf die Installation von Zustandsüberwachungssystemen oder -komponenten verzichtet. Außerdem können Sensoren und Messtechnik, die aktuell gebräuchlich sind, nur von geschultem Fachpersonal bedient bzw. installiert werden.
Durch die neue Sensortechnik kann eine Vielzahl von unzulässigen Betriebszuständen mittels einer permanenten (Online-)Überwachung erkannt werden. Es ist möglich, über eine LED-Anzeige (grün, gelb, rot) am Sensor den aktuellen Betriebszustand vor Ort an der Pumpe abzulesen.
Daneben kann der Sensor direkt über die 4…20mA Stromschnittstelle an die Prozessleittechnik angeschlossen werden. Mit dieser Standardschnittstelle ist es möglich, den Trend der Schwinggeschwindigkeit und die Meldung „unzulässiger Betriebszustand“ zu übertragen. Das Bedienpersonal wird so auf einfache Weise über den aktuellen Zustand der Pumpe informiert und kann weitere Maßnahmen einleiten.
Durch Anschluss eines FSK-Modems (Hart-kompatibel) werden das Übertragen weiterer Informationen und ein Anschluss an einen Standard-PC möglich. Die Sihi-vibrosoft-Software bietet dem Anwender eine professionelle Analyse der Schwingungsdaten. Für den Betrieb des Sensors ist kein Expertenwissen in Schwingungsdiagnostik notwendig.
Spezifikationen
Der Sensor misst die Schwinggeschwindigkeit in Anlehnung an die DIN/ISO10816 im Rahmen des vorbeugenden Instandhaltens. Das Beschleunigungsspektrum, das bis 5,6kHz gemessen wird, teilt er in Frequenzbänder auf. Das gleichzeitige Überwachen der einzelnen Frequenzbänder macht das Beurteilen von z.B. Lagerverschleiß, Laufrad- und Kupplungsverschleiß, Magnetkupplungsabriss, Fehlausrichtung und Rohrleitungsverspannungen möglich. Des Weiteren lassen sich hydraulische Störungen wie z.B. Kavitation erkennen.
Das Bedienpersonal bekommt Warn- bzw. Alarmmeldungen für erhöhte oder unzulässige Schwinggeschwindigkeit und/oder unzulässige Betriebsbedingungen.
Ein Beispiel aus der Praxis
Die Erfahrungen in der Praxis haben den Nutzen solcher Sensoren bestätigt. Ein Beispiel: An einer Prozesspumpe wurden durch fehlerhafte Wartung die Wälzlager nicht ordnungsgemäß mit Fett gefüllt. Dieses führte nach relativ kurzer Zeit zu einem detektierten Lagerschaden. Nachts brach der Lagerkäfig, wodurch die Schwingungen kurzfristig massiv gestiegen sind. Nachdem aber die Bruchstücke den Lagerbereich verlassen hatten und die Welle wieder freigängig war, wurde die Funktion der Lagerung durch die Wellenkupplung übernommen. Die Werte der Schwingung gingen auf lediglich leicht erhöhtes Niveau zurück. Durch Analyse der nächtlichen Alarmwerte konnte nun der aktuelle Zustand der Pumpe vor Ort überprüft und sie anschließend gewartet werden.
Ohne online-Überwachung wäre diese wahrscheinlich in kurzer Zeit bis zum kompletten Verschleiß der Wellenkupplung weitergefahren worden. Anschließend wäre der komplette Rotor im Gehäuseteil angelaufen. Die Folge: ein ungeplanter Totalschaden.
Fazit: Das Bedienpersonal wird durch die Sensortechnik in die Lage versetzt, aktiv zu handeln. Beginnende Schäden werden frühzeitig erkannt, so dass Reparaturen im Rahmen eines geplanten Stillstandes vorgenommen werden können.K
