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Aug 02, 2023

Fertigungsanlagen haben bei der Messung und Archivierung historischer Prozessdaten große Fortschritte gemacht. Trotz einer umfassenden Datenerfassung gelingt es vielen Einrichtungen nicht, diese Informationen bei der Wartung vollständig zu nutzen. Von der Erkennung von Trends bis zur Vorhersage von Ausfällen sind die Vorteile einer ordnungsgemäßen Datenintegration in ein Pumpenzuverlässigkeitsprogramm von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund ist es wichtig, die kritischen Variablen zu verstehen, die zum Ausfall einer Pumpe beitragen, und die potenziellen Fallstricke zu kennen, die ein Unternehmen daran hindern können, von vorhandenen datenbasierten Systemen zu profitieren.

Herkömmliche Wartungsmethoden basieren meist auf mechanischen Techniken, um die Grundursache eines Ausfalls zu ermitteln und vorzuschreiben, was für eine Geräteüberholung erforderlich ist. Robuste Datensysteme wurden in Fertigungssysteme integriert und dienen zur Optimierung von Produktionsraten, Zutatenzusätzen und Maschineneinstellungen. In geringerem Maße haben einige Wartungsprogramme von datengesteuerten Programmen profitiert. Es ist schwer zu sagen, warum sich moderne Pumpenwartungsverfahren nur langsam durchsetzen.

Allerdings hat die Branche die Lücke erkannt und datenbasierte Wartung ist ein heißes Thema. Bei all den weit gefassten Methoden und Analysesystemen kann es überwältigend sein, daher ist es wichtig, über die Akronyme hinauszuschauen und die Physik hinter Pumpenausfällen zu verstehen. Eine genaue Messung von Druck, Temperatur und Durchfluss in Kombination mit dem Wissen „wo, wann und was“ ist für das Verständnis von Störungsbedingungen und Prozessdesignproblemen von entscheidender Bedeutung. Durch die Überwachung dieser Parameter und die Identifizierung von Problemen, bevor sie zu Ausfällen führen, ist es möglich, Ausfallzeiten zu verhindern und die Lebensdauer der Geräte zu verlängern.

Der Druck ist in vielen Prozessen ein grundlegender Parameter und Schwankungen können auf ein Problem hinweisen. Es ist jedoch ebenso wichtig zu verstehen, wo jede Druckvariable gemessen wird. Druckmessungen werden typischerweise an verschiedenen Stellen durchgeführt, beispielsweise an der Saug- und Druckseite sowie am Einlass und Systemauslass. Die Druckmessungen an der Saug- und Druckseite der Pumpe geben Aufschluss über die Pumpenleistung wie Fördermenge, Gesamtförderhöhe und Wirkungsgrad. Die Messungen am Ein- und Auslass des Systems geben Aufschluss über das System.

Die Pumpendurchflussrate ist ein weiterer wichtiger Parameter bei der Vorhersage, Lösung und Fehlerbehebung von Problemen mit der Pumpenzuverlässigkeit. Ein gutes Beispiel ist die Messung der Durchflussrate pro Umdrehung pro Minute (U/min). Wenn eine Pumpe installiert ist, ist die Fördermenge bei einer bestimmten Drehzahl maximal. Wenn interne Komponenten verschleißen, nimmt die Durchflussrate pro U/min ab. Das Verständnis der Einschränkungen der Pumpen- und Systemgeschwindigkeit kann einen vorausschauenden Wartungsplan ermöglichen.

Die Durchflussrate ist auch ein wirksames Hilfsmittel zur Diagnose von Problemen mit Kreiselpumpen. Wenn eine Abweichung von der Leistungskurve auftritt, kann dies auf ein Saugproblem oder einen dauerhaften mechanischen Defekt hinweisen. Wenn beispielsweise der Förderdruck niedrig ist und der Durchfluss unter der erwarteten Durchflussrate liegt, kann dies ein Hinweis darauf sein, dass etwas mit der Ansaugung nicht stimmt oder dass das Laufrad oder die Spirale beschädigt ist. Zu wissen, dass die Durchflussrate für den gegebenen Druck zu niedrig ist, sollte ein sofortiges Warnsignal sein.

Eine weitere wesentliche Variable ist die Temperatur. Die Temperatur ist bei mechanischen und prozessbedingten Fehlern nützlich. Beispiele für mechanische Temperaturanzeiger sind:

Wenn es um die mechanische Temperaturanalyse geht, ist die Quintessenz, dass Reibung Wärme erzeugt und der wichtigste limitierende Faktor vieler mechanischer Systeme ist. Es ist wichtig, mechanische Temperaturen zu verstehen und nach Möglichkeit zu messen.

Temperaturen können auch Probleme in Prozesssystemen erklären. Zum Beispiel:

WO: Der Ort, an dem Daten gemessen werden, bestimmt, wie die Daten interpretiert werden müssen. Befindet sich ein Drucksensor vor einem Modulationsventil, am nächsten am Auslass einer Kreiselpumpe, wäre der Druckwert umgekehrt proportional zur Durchflussrate (höherer Druck = geringerer Durchfluss). Wenn die Druckmessung hinter einem Modulationsventil erfolgt und alle anderen Variablen konstant gehalten werden, würde der Druck direkt proportional werden. Der Punkt ist, dass der Ort derselben Art von Variable je nach Ort der Messung entgegengesetzte oder nicht korrelierbare Ergebnisse liefern kann.

WANN: Zeitkorrelation ist eine Voraussetzung für die genaue Bestimmung bei der Messung von Störungsbedingungen. Dies mag offensichtlich erscheinen, kann jedoch differenzierter werden, wenn man die Häufigkeit der Datenerfassung berücksichtigt, Verzögerungen bei der Prozesssteuerung ausgleicht oder Ursache und Wirkung verknüpft.

WAS: Das Verständnis der Prozessflüssigkeitseigenschaften ist für das Verständnis der Anwendungsbeschränkungen von größter Bedeutung. Ein gutes Beispiel ist das Verständnis des Dampfdrucks einer Flüssigkeit, um die Temperatur-, Druck- und Durchflussgrenzen zu ermitteln, die zur Vermeidung von Kavitation erforderlich sind. Stellen Sie sich vor, eine Brauerei beschließt, ein Produkt mit einer höheren Ethanolkonzentration auf den Markt zu bringen. Höhere Ethanolwerte können bei niedrigeren Temperaturen und höheren Drücken zu Kavitation führen; Daher müssen neue Grenzwerte festgelegt werden, um ein Scheitern zu verhindern.

Auch der Pumpentyp an jedem Standort ist entscheidend. Sehen Sie sich noch einmal das Beispiel an, wo der Druck gemessen wird. Wenn die gleiche Bedingung für eine Verdrängerpumpe mit 100 % Volumenverdrängung zutrifft, würde der Druck vor oder nach der Drosselklappe den Durchfluss nicht beeinflussen. Allerdings würde die Leistung mit zunehmendem Druck vor der Drosselklappe weiter zunehmen. Die Leistung der Verdrängerpumpe würde sich umgekehrt auswirken, da sie weiter ansteigt, bis eine Gerätegrenze erreicht ist. Umgekehrt würde eine Kreiselpumpe mit zunehmendem Druck eine geringere Leistungsaufnahme erfahren.

Sekundäre Variablen wie Viskosität, pH-Wert, Leitfähigkeit, Schwebstoffe, Konsistenz, Partikelgröße und Schmierfähigkeit werden oft übersehen, sind aber bei der Diagnose und Lösung von Problemen mit der Gerätezuverlässigkeit wertvoll. Diese Variablen ermöglichen ein subjektiveres Verständnis des Prozesses und können Aufschluss über die Grundursache von Geräteausfällen geben.

Leitfähigkeit, Schwebstoffe, gelöste Feststoffe, Partikelgröße und Schmierfähigkeit sind ebenfalls wertvoll. Die Leitfähigkeit ist beispielsweise ein Maß dafür, wie gut eine Flüssigkeit Strom leitet, und kann zur Erkennung von Verunreinigungen in der Flüssigkeit verwendet werden. Schwebstoffe, gelöste Feststoffe und Partikelgröße sind Indikatoren für den Zustand der Flüssigkeit und können zur Erkennung von Verunreinigungen verwendet werden. Die Schmierfähigkeit ist ein wichtiger Parameter in Schmiersystemen und prozessgeschmierten mechanischen Komponenten.

Die Vibrationsanalyse ist ein weiteres leistungsstarkes Werkzeug zur Diagnose von Problemen. Durch die Messung der Vibrationen an verschiedenen Stellen einer Pumpe ist es möglich, Probleme wie einen unausgeglichenen Rotor, falsch ausgerichtete Wellen, verschlissene Lager und mehr zu erkennen. Durch die frühzeitige Erkennung von Problemen kann die Vibrationsanalyse dazu beitragen, Ausfallzeiten zu vermeiden und die Lebensdauer der Pumpe zu verlängern. Neben der Identifizierung spezifischer Probleme kann die Schwingungsanalyse auch zur Überwachung des Zustands der Pumpe im Laufe der Zeit eingesetzt werden. Durch den Vergleich der Schwingungsdaten in regelmäßigen Abständen ist es möglich, Veränderungen im Schwingungsniveau der Pumpe zu erkennen, die auf einen drohenden Ausfall hinweisen können. Die Vibrationsanalyse ist eine nichtinvasive und kostengünstige Methode zur Diagnose von Pumpenproblemen. Eine Vibrationsanalyse kann dabei helfen, sicherzustellen, dass Pumpen mit optimaler Leistung laufen.

Pumpenwartungsprogramme können durch die Verwendung von Prozessdaten in Kombination mit soliden mechanischen Techniken erheblich verbessert werden. Durch die Nutzung von Prozessdaten zur Vorhersage von Geräteausfällen und zur Optimierung von Wartungsplänen können Einrichtungen ein Wartungsprogramm der nächsten Stufe erstellen.

Jay Kelly ist Mitbegründer und Vizepräsident für Produktentwicklung bei Floco Process. Kelly hat seine Karriere der Entwicklung, Optimierung und Innovation von Flüssigkeitshandhabungssystemen gewidmet. Er kann unter [email protected] oder 513-760-3244 erreicht werden. Weitere Informationen finden Sie unter www.flocopro.com.