Mit Schraubenspindelpumpen werden heute Förderaufgaben übernommen, die
die Einsatzgrenzen oftmals ausreizen. Durch das Betreiben der Pumpen am Limit, steigt auch die Gefahr, dass Pumpen ausfallen. Dies kann schnell teuer werden: Nicht nur pumpen sie nicht mehr reibungslos, auch ihre Reparatur kann kosten- und zeitaufwendig werden. Des Weiteren entstehen dadurch ungeplante Stillstandszeiten der Anlagen. Man tut gut daran, spezifizierte Betriebszustände und die Einhaltung der Einsatzgrenzen zu überwachen. Im Markt
ist das deshalb mittlerweile Stand der
Technik.
Das Sensorsystem besteht aus zwei mikroakustischen Sensorköpfen, die in das Pumpengehäuse an geeigneter Stelle eingeschraubt werden. Per Kabel werden die Sensoren jeweils mit dem Controller verbunden. Während das Sensorsystem über den einen Sensorkopf eine akustische Oberflächenwelle sendet, wird diese vom zweiten Sensorkopf empfangen und im Controller erfasst. Eine besonders wichtige Aufgabe nimmt hierbei der Schmierspalt ein: Sein Zustand hat nämlich sehr starken Einfluss auf das Übertragungsverhalten der Messtrecke zwischen den beiden Sensorköpfen.
Der Schmierspalt im Gleitlagersystem zwischen Spindeln und Laufgehäuse spielt in Schraubenspindelpumpen, die ohne aufwendige Außenlagerung auskommen, eine funktionstragende Rolle: Die schmierspaltbedingte Einsatzgrenze der Pumpe ist erreicht, wenn der Schmierspalt auf einen unzulässig niedrigen Wert sinkt. Die Messaufgabe ist somit klar: Es wird ein Gütekriterium für den Schmierspalt gesucht.
Gefunden wurde folgende Lösung: Mit der Modellgröße „Störlevel“ kann dies abgebildet werden. Wenn das Störlevel bestimmte Werte überschreitet, muss reagiert werden. Wodurch wird der Zustand des Schmierspaltes beeinflusst? In Abhängigkeit von Fördermedium, Druck und Drehzahl stellt sich ein Schmierspalt ein. Dabei steckt die größte Herausforderung im Fördermedium selbst: Die Tragfähigkeit des Schmierspalts wird maßgeblich durch die Viskosität (d. h. auch Temperatur) sowie Fremdbestandteile im Medium (z. B. Luft, Wasser etc.) beeinflusst. Zum Schutz der Schraubenspindelpumpe ist tatsächlich in erster Linie nicht die Ursache einer reduzierten Schmierspalttragfähigkeit und daraus resultierend eine reduzierte dynamische Einsatzgrenze entscheidend. Vielmehr ist ausschlaggebend, dass dem Betreiber zuverlässig mitgeteilt wird, dass ein grenzwertiger Betriebszustand vorliegt oder sich anbahnt.
Mit dem Leistritz Screw Pump Monitor ist es zudem gleichzeitig möglich, aus den charakteristischen Signalverläufen zwischen verschiedenen Einflussfaktoren auf die Güte des Schmierspalts zu schließen.
Körperschall erfassen
Ein weiteres Feature ist die Möglichkeit, den Körperschall durch die gleichen Sensorköpfe zu erfassen. Im anwendungsrelevanten Frequenzbereich bis 5 kHz wird das Zeitsignal per Fast-Fourier-Transformation (FFT) in den Frequenzbereich transformiert, wodurch die Drehzahl zuverlässig ermittelt wird. Weitere charakteristische Störeinflüsse können, wie es bei der klassischen Schwingungsmessung typisch ist, ebenfalls ermittelt, analysiert und interpretiert werden.
Obwohl die Grenzen bestimmter Kennwerte in den einschlägigen Normen (z. B. DIN ISO 10816) nicht zur Schwingungsbeurteilung von Schraubenpumpen vorgesehen sind, finden sie in der Branche dennoch Anwendung. Aus diesem Grund können auch an dieser Stelle der RMS (Root Mean Square) der Schwinggeschwindigkeit oder der p-p-Wert (Peak2Peak) kontinuierlich beobachtet werden. Gegebenenfalls können voreingestellte Grenzwerte zu einer Interaktion wie Fehlermeldung oder Warnung führen.
Schnelle Datenverarbeitung
Das neue Sensorsystem greift auf umfangreiche, intelligente Algorithmen zu. Die Auswertung der Messdaten und ihre Transformation in interpretierbare Information erfolgt direkt auf dem Controller – völlig unabhängig von der umgebenden IT-Infrastruktur. Die Interaktion mit dem Anwender findet über eine grafische, browserbasierte und kundenspezifische Oberfläche statt: Ethernetgebunden direkt zwischen Controller und Anwender-PC oder aber angeschlossen an das Firmennetzwerk auch aus der Ferne, zum Beispiel per Smartphone oder Tablet. Die Datenspeicherung kann entweder lokal auf einem Massenspeicher, im Netzwerk oder auch in einer Cloud erfolgen. Selbstverständlich werden alle Messgrößen, abgeleiteten Messgrößen und Meldungen auch über Schnittstellen bereitgestellt. Diese ermöglichen die vollständige Integration in die anlagenseitige, übergeordnete Infrastruktur.
Diese Weiterentwicklung der klassischen Pumpenüberwachung bringt Betreibern ein Mehr an Sicherheit und macht eine erfolgreiche, vorausschauende Wartungsplanung – auch aus der Ferne – problemlos möglich.
Suchwort: cav0518leistritzpumpen
Halle 8.0, Stand F93
Autor: Philipp Rossow
Entwicklungsingenieur,
Leistritz Pumpen
