Unerklärliche Ausfälle von Kreiselpumpen und ihre Lösungen
Was ist das für eine Dämmerung?
Ich spreche von der gestörten Zeitspanne zwischen dem Versand der Pumpe ab Werk und der anschließenden Inbetriebnahme. Ich spreche von der Zeit und dem Ort zwischen der Demontage der Pumpe zu Wartungszwecken und der Neuinstallation. Ich spreche von den unerklärlichen Änderungen, die auftreten, wenn Pumpe „A“ aus dem System entfernt und Pumpe „B“ an ihrer Stelle installiert wird.
Dies ist die Übergangsdimension dessen, was ich früher das Land der Magie und des Mysteriums genannt habe. In letzter Zeit habe ich diese Dimension als „Zwielicht“ bezeichnet.
1. Fehlen eines Laufrads
Problem
In einem Stahlwerk im mittleren Westen wurde eine sechsstufige Kesselspeisepumpe zur routinemäßigen Wartung abgeschaltet, um das ursprüngliche Betriebsspiel wiederherzustellen. Beachten Sie, dass die Pumpe von einer mehrstufigen Dampfturbine angetrieben wird. Nach mehr als acht Jahren Dauerbetrieb funktionierte die Pumpe einwandfrei, aber es war Zeit für eine Überholung.
Das OEM-Servicecenter reparierte die Pumpe und schickte sie an den Kunden zurück. Beim ersten Start lief die Pumpe problemlos, aber die hydraulische Leistung nahm deutlich ab. Sowohl Durchfluss als auch Förderhöhe nahmen im Vergleich zu den vom Hersteller veröffentlichten Leistungsparametern ab. Der verzweifelte Kunde behauptete, dass das Reparaturcenter mehrere Stufen des Laufrads übersehen habe, die während des Reparaturvorgangs nicht installiert wurden. Die Pumpe war ursprünglich als achtstufige Pumpe konzipiert, wurde für diesen Kunden jedoch als sechsstufige Pumpe konstruiert. Es ist üblich, dass das Laufrad keine Stufen aufweist, wenn ein niedrigerer Ausgangsdruck erforderlich ist. Der Kunde ist der Ansicht, dass die aktuelle Pumpe eine vierstufige und keine sechsstufige Pumpe sein sollte.
Die Ingenieure des Herstellers wurden vor Ort gerufen, um das Problem zu beheben. Er kam vor Ort an und führte alle normalen Leistungsprüfungen durch, einschließlich Vibration, Ventilkonfiguration, Rotoreinrichtung und Überprüfung von Differenzdruck und Durchfluss. Dem Anschein nach besteht die reale Möglichkeit, dass das zweistufige Laufrad nicht installiert ist, aber dies ist unwahrscheinlich, und das OEM-Reparaturzentrum besteht nachdrücklich darauf, dass das sechsstufige Laufrad installiert ist.
Den Leistungsindikatoren zufolge scheint es sich um ein Problem mit der niedrigen Drehzahl zu handeln. Der Kunde wurde im Rahmen der Fehlersuche über mehrere wichtige Punkte informiert, unter anderem darüber, dass er die Dampfturbine während der Ausfallzeit nicht benutzte und dass er als Erstes die Betriebsdrehzahl überprüfte, als das Problem auftrat. Die Turbinen-/Pumpendrehzahl wurde mithilfe eines kalibrierten stroboskopischen Drehzahlmessers (Stroboskop) bei einer genauen Drehzahl von 3.600 U/min überprüft. Glücklicherweise hatte der junge Pumpeningenieur viel Erfahrung mit Dampfturbinen und Stroboskopen.
Lösung: Das Laufrad fehlt nicht
Im ersten Fall verfügt der Pumpenwerksingenieur über umfangreiche Erfahrung mit Dampfturbinen, Dampfreglern und Stroboskopen. Er wusste, wie leicht man ohne entsprechende Schulung einen falschen Messwert von einem Stroboskop erhalten kann. Der Stroboskopbediener im Stahlwerk konzentrierte seine Aufmerksamkeit auf einen Kupplungsbolzen, um die Rotordrehzahl zu messen, die er mit 3.600 U/min annahm, da er keinen Grund hatte, misstrauisch zu sein. Die Turbine läuft tatsächlich mit 1.800 U/min, und was der Stroboskopbediener sieht, sind mehrere Bilder (zwei Kupplungsbolzen werden als einer dargestellt).
Bei Stroboskoparbeiten ist es wichtig, immer ein eindeutiges Objekt, wie z. B. einen Schlüssel oder eine Keilnut, aus einem axialen Umfangswinkel zu erfassen. Wenn ein Kupplungsbolzen verwendet werden muss, sollte einer auf irgendeine Weise markiert werden, um ihn von den anderen Bolzen zu unterscheiden (in diesen Fällen eignet sich Leuchtfarbe/reflektierende Paste gut).
Der Kunde hatte zuvor nicht erwähnt, dass das Turbinendrehzahlregelventil (W-TG-10) während der Pumpenüberholung modifiziert worden war. Der Anlageningenieur, der die Grundursache entdeckte, hatte die Ehre, die Einstellungen des Turbinendrehzahlregelventils anzupassen, um die Anlage auf die richtige Drehzahl von 3.600 U/min zu bringen und ihre Leistung auf den ursprünglichen Zustand zurückzusetzen.
2. Überhitzung des Transformators
Szene: Ein Kraftwerk an der Ostküste. In einem 20- Jahre alten Kraftwerk überhitzte sich ein Generator-Booster-Transformator (GSU) vom Tag seiner Installation an bei voller Kapazität stark. Infolgedessen wurde die Leistung der Einheit reduziert und sie lief nur noch mit 85 % ihrer Kapazität. Seitdem begrenzen reduzierte Transformatoren die Leistung des gesamten Kraftwerks.
20 Jahre später sollen hitzebeständige Transformatoren mit neuen dielektrischen Ölen und brandneuen Dichtungen ausgestattet werden. Darüber hinaus werden alle sechs Umwälzpumpen für Transformatoröl nachgerüstet (Hinweis: Leistungstransformatoren verwenden ein zirkulierendes Transformatorölsystem als isolierendes Dielektrikum und als Kühlmedium für die Wärmeübertragung).
Diese Pumpen werden zur Modifikation an die Werksreparaturwerkstatt geschickt und an den Standort zurückgeschickt. Der Kunde überprüfte die Drehrichtung der Pumpe vor der Installation und stellte fest, dass die Drehrichtung der Pumpe falsch war. Der Kunde bat das Werk um eine Garantieentschädigung, um das Problem zu lösen. Die Werksingenieure sagten, dass die Pumpen nicht in die falsche Richtung hätten laufen können, es sei denn, der Kunde hätte zwei der drei Phasen der Stromleitung vor Ort vertauscht. Der Kunde sagte, dass vor Ort keine Verkabelung geändert wurde.
Lösung: Kühllösung
Anlageningenieure sind davon überzeugt, dass die Transformatorpumpenmotoren richtig verdrahtet sind, da sie über interne Verfahren zur Qualitätssicherung/Qualitätskontrolle (QA/QC) verfügen. Nach ihrer Ankunft auf der Baustelle stellte sich zur Überraschung der Ingenieure heraus, dass die Drehrichtung der Pumpe tatsächlich falsch war. Tatsächlich drehte sich die Pumpe seit 20 Jahren in die falsche Richtung.
Hinweis: Kreiselpumpen, die in die falsche Richtung laufen, erzeugen dennoch einen Durchfluss in die richtige Richtung, und der einfache Spiegeldurchflussanzeiger des Kunden kann nicht zwischen einem Durchfluss von 600 gpm und 1200 gpm unterscheiden. Nachdem die Drehrichtung aller Pumpen korrigiert wurde, wird das Kraftwerk gestartet und der Transformator mit Strom versorgt. Zum ersten Mal seit 20 Jahren überhitzte der Transformator bei Volllast nicht.
3. Der Rotor steckt aufgrund unsachgemäßen Hebens fest
Problem
In einem Stahlwerk im Mittleren Westen wurde eine achtstufige Segmentgehäusepumpe zur Generalüberholung in eine Reparaturwerkstatt geschickt. Pumpe zurückgeschickt und eingebaut. Während des Einbauvorgangs stellte der Monteur fest, dass sich der Pumpenrotor nicht manuell drehen ließ. Pumpenlieferant informieren, dass der Rotor offensichtlich feststeckt.
Die Pumpe wird zur Demontage und Überprüfung an die Reparaturwerkstatt zurückgeschickt. Der Pumpenlieferant konnte keine Probleme feststellen, baute die Pumpe wieder zusammen und schickte sie an den Kunden zurück. Der Rotor lässt sich jedoch immer noch nicht drehen, da der Rotor offensichtlich blockiert ist. Die Pumpe wurde an die Reparaturwerkstatt zurückgeschickt, wo sie erneut zerlegt wurde und erneut keine Probleme festgestellt wurden. Die Pumpe ging zum dritten Mal an den Kunden zurück, aber dieses Mal beschloss der Vertriebsingenieur, mit der Pumpe vor Ort zu gehen.
Lösung: Was ist in der Fabrik passiert?
Der Ingenieur begleitete die wieder zusammengebaute Pumpe zur Anlage und wurde Zeuge, wie die Mannschaft die Pumpe mit einem kleinen Kran mit zwei Hebegurten, die jeweils an einem Ende der Pumpenwelle befestigt waren, vom LKW hob. Da das gesamte Gewicht der Pumpe falsch auf die Hebepunkte der beiden Wellen konzentriert ist, wird das Segmentringgehäuse falsch ausgerichtet, wodurch der Pumpenrotor blockiert wird. Achtung: Diese Art von Segmentgehäusepumpe nicht durch die Pumpenwelle heben!
4. Der Rotor steckt aufgrund von Fremdkörpern fest
Problem
Ähnlich wie im vorherigen Beispiel wurde diese mehrstufige Kesselspeisepumpe in einem Werk in den zentralen Vereinigten Staaten verwendet und in einer nahegelegenen Reparaturwerkstatt repariert und neu installiert. Die Pumpe lief etwa 10 Minuten, bevor sie blockierte. Die Pumpe wurde zur Reparatur an die Reparaturwerkstatt zurückgeschickt, wo sich die gleiche Situation erneut ereignete. Beim dritten Versuch holte der Kunde einen Pumpeningenieur und einen Berater zur Aufsicht hinzu.
Lösung: Der Rotor steckt fest
Der Berater überprüfte das System sowie die Betriebs- und Wartungsverfahren. Es dauerte nicht lange, bis die Ursache für den Pumpenausfall ermittelt war.
Wenn in einem Rohrleitungssystem ein Abschnitt des Rohrs nicht fließt (auch als toter Abschnitt oder Falle bezeichnet), wird er zu einem Ort, an dem sich Rost, Kalk, Schmutz und Ablagerungen ansammeln und ablagern können. Wenn die Pumpe entfernt wird, ist die Saugleitung der Kesselspeisepumpe abgedichtet (als toter Abschnitt), aber das System arbeitet weiterhin mit anderen parallelen Pumpen. An diesem Punkt sammelt das tote Rohrsegment Fremdkörper aus dem System. Wenn die Pumpe wieder installiert und die Saugleitung geöffnet wird, gelangt dieses mit viel Schmutz gefüllte Wasser in den Pumpenkörper, und einige Ablagerungen bleiben im Verschleißring hängen, was zu einem Blockieren der Pumpe führt.
5. Probleme durch Ventilfehler im System
Problem
In den „Ölfeldern“ im Westen der USA haben wir eine einstufige ANSI-Pumpe für den Öleinsatz in Midstream-Prozessanwendungen. Ein lokaler Pumpenhändler kontaktierte das Werk und teilte mit, dass es ein Problem gebe: Die Pumpe lief ein oder zwei Tage, blieb dann stecken und funktionierte nicht mehr. Zerlegen Sie die Pumpe, überholen Sie sie und nehmen Sie sie wieder in Betrieb. Die Pumpe funktioniert wieder einige Tage lang normal, bevor das Problem erneut auftritt.
OEM-Ingenieure bitten um Fotos der beschädigten Teile und weitere Betriebsinformationen. Auf dieser Grundlage scheint es sich eindeutig um einen Fall zu handeln, in dem die Pumpe in die falsche Richtung läuft. Das erfahrenste Servicepersonal des Händlers hat die Drehrichtung jedoch dreimal persönlich überprüft und es gab kein Problem mit der Drehrichtung. Es ist Zeit, dass einige neue Leute die Pumpe in Aktion sehen.
Lösung: Einweg-Rotationspumpe
Der Mechaniker hat 100 % Recht – die Pumpe läuft in die richtige Richtung. Die grundlegende Information, die im Dialog und in den Zeichnungen fehlt, ist, dass das System mehrere parallel geschaltete Pumpen hat. Das Auslass-Rückschlagventil dieser Pumpe bleibt zufällig und zeitweise in der offenen Position hängen. Wenn die Pumpe nicht mit Strom betrieben wird, wird sie durch den Durchfluss oder Druck anderer Pumpen gezwungen, in die entgegengesetzte Richtung zu laufen. Das Laufrad und das Gehäuse funktionieren nun als Wasserturbine. Da die meisten ANSI-Pumpen ein (mit Gewinde) festgezogenes Laufrad verwenden, kann sich das Laufrad lösen (zurück) und beim Rückwärtsbetrieb im Gehäuse stecken bleiben.
Abschluss
Diese Bedingungen zeigen, dass sehr oft unerfahrene Leute zur Installation und Inbetriebnahme von Pumpen vor Ort geschickt werden – ohne die Installationsanweisungen sorgfältig zu lesen oder einen OEM zu Fragen vor der Inbetriebnahme zu konsultieren. Fast keine Pumpeninstallation ist „Plug and Play“ – sie muss ausgerichtet werden, die Antriebsdrehung muss überprüft werden, Gleitringdichtungen müssen eingestellt werden, Schmieröl/-fett muss hinzugefügt werden, es müssen Abluftkanäle vorhanden sein usw.
