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Thomas Merkle. Kreiselpumpen und Pumpensysteme
Inhalt
Vorwort
1. Einführung
1.1. Grundlagen
1.1.1. Hydraulische Grundlagen
Druck
Zusammenhang zwischen Druck und Förderhöhe
Reibungsverluste
ReynoldszahlReynoldszahl
Auslegung
Druckverlustberechnung
DrehzahlregelungDrehzahlregelung
1.1.2. Elektrotechnische Grundlagen
GleichstromGleichstrom
WechselstromWechselstrom
DrehstromDrehstrom
1.1.3. Hinweise zu Auswahl und Dimensionierung
Aufstellung/Verrohrung
Saugleitung
Druckleitung
1.1.4. Bauformen von Kreiselpumpen. Aufstellungsart
Laufradformen
Sonderform PumpenturbinePumpenturbine
Anwendungsbeispiel
1.1.5 Abdichtungsarten Motor – Hydraulik
Gleitringdichtung
Magnetkupplungspumpen
SpaltrohrmotorpumpenSpaltrohrmotorpumpen
1.1.6 Abwasserpumpen
1.1.7. Elektrische Antriebe
DrehstrommotorenMotoren
Asynchronmotoren
Synchronmotoren
Permanentmagnet-Synchronmotoren(PM)
Reluktanzmotoren
Stern-Dreieck-SchaltungStern-Dreieck-Schaltung bei Drehstrommotoren
Wechselstrommotoren
Gleichstrommotoren
1.1.8. Verschiedene Regelungsarten
Start-Stopp-Regelung
Regelung mit Bypass-Ventil
Regelung mit DrosselventilDrosselregelung
Regelung mittels Drehzahländerung des Motors
2. Verschleiß
2.1. Ursachen und Auswirkungen von Verschleiß an Kreiselpumpen
2.1.1. Fremdkörper im System
2.1.2. Überlastung
2.1.3. Förderung von Flüssigkeiten mit Feststoffen
2.1.4. Förderung von harten Feststoffen
2.1.5. Fehlerhafte Betriebsweise
2.2. Verschleiß durch Abrasion
2.2.1. Laufrad
2.2.2. Spiralgehäuse
2.2.3. Lager
2.2.4. Rohrleitungen
2.2.5. Abrasion und Korrosion
Kalkablagerungen
2.3. Verschleiß durch Kavitation
2.4. Verschleiß an Gleitringdichtungen
2.4.1. Werkstoffbereiche
2.4.2. Gleitwerkstoffe
2.4.3. Vergleich der Werkstoffkenndaten
2.4.4. Schäden an Gleitringdichtungen – Schadensfälle
2.5. Störungen erkennen, bewerten und Tendenzen ableiten
2.5.1. Ursachenanalyse und Bewertung
Geräusche
Leistungsabfall
Fehleranalyse mittels elektrischer Daten
2.5.2. abzuleitende Tendenzen
2.5.3. Maßnahmen zur Störungsvermeidung
2.5.4. Strömungssimulation
2.6. Schadensbilder
3. Messtechnische Erfassung von Störungen und Verschleiß
3.1. Schwingungsmessung
3.2. Temperaturmessung
3.3. Druckmessung
3.4. Drehzahlmessung
3.5. Strommessung
3.6. Schadensdiagnose durch Zustandsüberwachung und Schwingungsanalyse
4. Vorbeugung vor Kavitation und Verschleiß
4.1. Vermeidung von Auslegungs- und Planungsfehlern
4.1.1. Genaue Betriebspunktfestlegung
BetriebspunktBetriebspunkt und Anlagen-KennlinieAnlagen-Kennlinie
4.1.2. Berücksichtigung von Strömungsverlusten
4.1.3. Betriebspunktanpassung
4.1.3.1. Drehzahlregelung durch Frequenzumrichter
Optimaler Druck oder Volumenstrom bei Kaskadenschaltung:Kaskadenschaltung
4.1.3.2. Anpassung des Laufraddurchmessers
4.1.3.3. Anpassung durch veränderte Viskosität
4.2. Ursachen für Kavitation
4.2.1. Schäden infolge von Kavitation
4.2.2. Kavitationsarten
4.2.2.1. Schichtkavitation
4.2.2.2. Wolkenkavitation
4.2.3. Kavitation und NPSH-Wert
4.2.4. Kavitationsvermeidung
4.3. Trockenlaufschutz
4.3.1. Sperrkammersysteme
4.3.2. Pump control
4.4. Condition Monitoring Systeme (CMS)
4.4.1. Fehlervermeidung
4.4.2. Fehlererkennung
4.4.3. Fehlermanagement
4.4.4. Pump control 8
4.4.5. Pump monitoring
4.4.6. Contracting
Vorteile für den Betreiber der Anlage im Einzelnen:
4.5. Strömungsoptimierung
4.5.1. Verluste an Pumpenbauteilen
4.5.2. Verluste in Rohren, Elementen und Armaturen
4.5.3. Optimierung durch Strömungssimulation
4.5.4. Strömungs- und Verschleißsimulation
Zusammenfassung der Verschleißsimulation
5. Maßnahmen an Bauteilen zur Reduzierung von Verschleiß
5.1. Korrosionsschutz
5.1.1. Verfahren der Oberflächenvorbereitung
5.1.2. Klassifizierung der Korrosionsschutzschichten
5.1.3. Materialauswahl
5.1.4. Kunststoffbeschichtungen
5.1.5. Korrosionsschutz bei Edelstahl
5.1.6. andere Optionen
5.1.7. Korrosionsschutz an Gleitringdichtungen
5.2. Abrasionsschutz
5.2.1. Verschleißanalyse
5.2.2. Strömungsanalyse
5.3. konstruktive Maßnahmen
5.3.1. verschleißmindernde Einsätze
5.3.2. Überwachung mittels Sensoren
Funktionsbeschreibung
5.3.3. Gummierungen
5.3.4. verschleißbeständige Gusseisenwerkstoffe
5.4. Oberflächenvergütung
5.4.1. Harte Schichten
5.4.1.1. Nitrocarburieren
5.4.1.2. Plasmanitrieren
5.4.1.3. Laserauftragsschweißen
5.4.1.4. Kohlenstoffschichten. Kohlenstoffschicht ta-C (tetraedrisch amorpher Kohlenstoff):
Das Verfahren: Lasergesteuertes Vakuumbogen-Beschichten (laser-arco)
5.4.1.5. Diamant ähnliche Schichten
5.4.1.6. Zusammenfassende Bewertung der Beschichtungsprozesse
5.5. Sonderkonstruktionen
5.5.1. Schneidradpumpe
5.5.2. Pumpe mit Inducer
6. Mobile und stationäre Schadensüberwachung
6.1. Mobile Schadensüberwachung
6.2. stationäre Zustandsüberwachung
6.2.1 Aufbau der stationären Zustandsüberwachung
6.3. praktische Beispiele der Schwingungsmessung
6.3.1. Aufbau der Messtechnik
6.3.2. Vermeidung von Messfehlern
6.3.3. Analyse der Messsignale
6.3.4. Schadensdiagnose mithilfe der Schwingungsanalyse
Telemetrische Übertragung
Köperschall-Messungen mit Beschleunigungs-Sensoren
7. Hinweise zu Planung und Konzeption von vorausschauender Instandhaltung
7.1. Pumpenüberwachung
7.2. Diagnose-Systeme
7.3. Datentransfer
7.3.1. Digitalisierung – Industrie 4.0
7.3.2 OPC-UA
7.4. Fernwartung
7.5. Diagnose und Wartung als Dienstleistung
8. Wirtschaftlichkeit der vorausschauenden und zustandsorientierten Instandhaltung
8.1. Optimale Betriebspunkt-Anpassung
8.2. Energie-Effizienz
8.3. Lebenszykluskosten
8.3.1. Anschaffungskosten
8.3.2. Energiekosten
8.3.3. Wartung und Reparatur
8.3.4. Sonstige Kosten
8.3.5. Software zur LCC-Berechnung
8.3.6. Zusammenfassende Betrachtung der LCC
8.4. Kostensteigerung und Materialverknappung
8.4.1. Energiekosten-Steigerung
8.4.2. Materialkosten
8.4.3. Recycling – Materialrückgewinnung
9. Literaturverzeichnis
Bildnachweis
10. Verwendete Formelzeichen und Einheiten
Register
